Stručné představení polyethylenové pryskyřice

Stručné představení polyethylenové pryskyřice

Polyethylen (PE) je a termoplast pryskyřice získaná polymerací ethylenu. V průmyslu jsou zahrnuty také kopolymery ethylenu s malým množstvím alfa-olefinů. Polyetylenová pryskyřice je bez zápachu, netoxická, na dotek jako vosk, má vynikající odolnost vůči nízkým teplotám (minimální provozní teplota může dosáhnout -100~-70 °C), dobrou chemickou stabilitu a odolává většině kyselé a alkalické erozi (není odolná vůči oxidaci přírodní kyselina). Je nerozpustný v běžných rozpouštědlech při pokojové teplotě, s nízkou nasákavostí a vynikající elektrickou izolací.

Polyethylen byl syntetizován britskou společností ICI Company v roce 1922 a v roce 1933 British Bonemen Chemical Industry Company zjistila, že ethylen lze polymerovat za vzniku polyethylenu pod vysokým tlakem. Tato metoda byla industrializována v roce 1939 a je běžně známá jako vysokotlaká metoda. V roce 1953 K. Ziegler z Federal Německá republika zjistila, že s TiCl4-Al(C2H5)3 jako katalyzátorem lze také polymerovat ethylen za nižšího tlaku. Tato metoda byla uvedena do průmyslové výroby v roce 1955 společností Hearst Company of the Federal Německá republika a je běžně známý jako nízkotlaký polyethylen. Počátkem 1950. let společnost Philips Petroleum Company ze Spojených států amerických objevila, že při použití oxidu chrómu a oxidu křemičitého jako katalyzátoru lze ethylen polymerovat za vzniku vysokohustotního polyethylenu za středního tlaku a průmyslová výroba byla realizována v roce 1957. V 1960. letech Kanadská společnost DuPont Company začala vyrábět nízkohustotní polyethylen s ethylenem a α-olefinem metodou roztoku. V roce 1977 společnosti Union Carbide Company a Dow Chemical Company ze Spojených států postupně použily nízkotlakou metodu k výrobě nízkohustotního polyethylenu, nazývaného lineární nízkohustotní polyethylen, z nichž nejdůležitější byla metoda v plynné fázi od Union Carbide Company. Výkon lineárního nízkohustotního polyethylenu je podobný jako u nízkohustotního polyethylenu a má některé vlastnosti vysokohustotního polyethylenu. Spotřeba energie při výrobě je navíc nízká, takže se extrémně rychle vyvíjela a stala se jednou z nejpoutavějších nových syntetických pryskyřic.

Základní technologie nízkotlaké metody spočívá v katalyzátoru. Systém TiCl4-Al(C2H5)3 vynalezený Zieglerem v Německu je katalyzátorem první generace pro polyolefiny. V roce 1963 byla belgická společnost Solvay průkopníkem katalyzátoru druhé generace se sloučeninou hořčíku jako nosičem a katalytická účinnost dosahovala desítek tisíc až stovek tisíc gramů polyethylenu na gram titanu. Použití katalyzátoru druhé generace může také ušetřit proces následného zpracování pro odstranění zbytků katalyzátoru. Později byly vyvinuty vysoce účinné katalyzátory pro metodu plynné fáze. V roce 1975 italská Monte Edison Group Corporation vyvinula katalyzátor, který může přímo vyrábět sférický polyethylen bez granulace. Říká se mu katalyzátor třetí generace, což je další revoluce ve výrobě vysokohustotního polyethylenu.

Polyetylenová pryskyřice je velmi citlivá na zátěž prostředí (chemické a mechanické působení) a je méně odolná vůči tepelnému stárnutí než polymery z hlediska chemické struktury a zpracování. Polyetylen lze zpracovávat konvenčními termoplastickými formovacími metodami. Má široké využití, používá se především k výrobě fólií, obalových materiálů, nádob, trubek, monofilů, drátů a kabelů, předmětů denní potřeby atd. a lze jej použít jako vysokofrekvenční izolační materiály pro televizory, radary atd.

S rozvojem petrochemického průmyslu se výroba polyetylenu rychle rozvíjela a produkce tvoří asi 1/4 celkové produkce plastů. V roce 1983 byla celková světová kapacita výroby polyetylenu 24.65 Mt a kapacita bloků ve výstavbě 3.16 Mt. Podle posledních statistik v roce 2011 dosáhla celosvětová výrobní kapacita 96 Mt. Trend vývoje výroby polyetylenu ukazuje, že výroba a spotřeba se postupně přesouvá do Asie a Čína se stále více stává nejdůležitějším spotřebitelským trhem.