Линейный полиэтилен низкой плотности

В последние годы значительные усилия были направлены на разработку усовершенствованных процессов получения ПЭНП методами газофазной полимеризации при низком давлении и полимеризации в жидкой фазе, аналогично процессам производства ПЭВП. Хотя в результате этих новых процессов и получается ПЭНП, имеются существенные различия между традиционным ПЭНП и новыми полимерами. Эти последние называют линейным полиэтиленом низкой плотности (ЛПЭНП), который подобен по структуре ПЭВП, но имеет более многочисленные и длинные боковые ответвления.

Типичный процесс получения ЛПЭНП — это газофазный процесс. Этот процесс проводится в реакторе с сжиженным слоем ПЭ. Этилен подают в основание реактора, а полимер отводят непрерывно, сохраняя постоянный уровень сжиженного слоя в реакторе. Температура немного ниже (около 100’С), а давление значительно ниже (689-2068 кН/м²), чем в газофазном процессе высокого давления. Эффективность этого процесса ниже, чем газофазного, процент превращения за цикл составляет 2% по сравнению с 15-30% в газофазном процессе.

Размер установки может быть значительно уменьшен благодаря устранению большого количества оборудования, необходимого для работы при высоком давлении, капитальные вложения также значительно ниже. Почти аналогичным является процесс в реакторе с перемешивающим устройством. При этом используют

катализаторы циглеровского типа и достигается более высокий выход.

В основном существуют два типа жидкофазных процессов: в растворе и в суспензии.

Суспензионный процесс использует хромовые катализаторы и идет при температуре 100 °С и давлении 689-4826 кН/м². ПЭ получают в виде порошка. В растворном процессе используют катализаторы типа циглеровских. Процесс идет при температуре 180-250 °С и давлении 2757-4137 кН/м². Добавки можно вводить непосредственно в реактор.

Свойства ЛПЭНП являются промежуточными между свойствами ПЭНП и ПЭВП. Однако основной его особенностью является то, что его ММР уже, чем у ПЭНП. Основными преимуществами ЛПЭНП по сравнению с ПЭНП является более высокая химическая стойкость, лучшие эксплуатационные свойства как при низких, так и при высоких температурах, большой блеск поверхности и большая устойчивость к растрескиванию. При формовании пленок ЛПЭНП проявляет повышенную стойкость к проколу и раздиру. Типичные значения сопротивления проколу при толщине около 75 мкм-834 Дж/м² для ПЭНП и 1877 Дж/м² для ЛПЭНП; сопротивления раздиру — около 350 и 1050 гс соответственно (среднее значение в продольном и поперечном направлениях). При равной плотности 0,92 г/см³ температура плавления ПЭНП — 95 °С, ЛПЭНП — 118 °С.

ЛПЭНП использовали для производства мешков, поскольку он характеризуется более высокими значениями удлинения при разрыве и прочности при растяжении. Более высокая температура плавления открывает возможности применения для расфасовки горячих продуктов, о чем свидетельствует его применение для производства мешков для цемента.

ЛПЭНП проникает на рынок также в качестве растяжимой упаковки из-за лучшего соотношения цены и качества.

Недостатком ЛПЭНП является меньшая липкость пленок по сравнению с растяжимыми пленками из ПВХ и ЭВА. Одним из путей преодоления этого недостатка является введение липких добавок. Другой способ — исключение необходимости прилипания за счет придания шероховатости поверхности механическим способом. ЛПЭНП применяют также при изготовлении соэкструдированных растяжимых пленок в качестве одного из слоев. Пример — трехслойная пленка, в которой наружные слои изготовлены из традиционного ПЭНП, а внутренний слой — из ЛПЭНП. По сравнению с пленками из ПЭНП пленки из ЛПЭНП имеют большие значения сопротивления раздиру и проколу, прочности при растяжении и относительного удлинения. Общая толщина пленок может быть поэтому снижена, а растяжимость — увеличена. Масса пленки, расходуемой на один поддон с грузом, может быть уменьшена, чем достигается экономия сырья.

Разработаны также пленки на основе смесей ЛПЭНП с другими полимерами, такими, например, как ЭВА. Следует отметить, что в упаковке с применением усадочных пленок ло сравнению с растяжимыми более низкая прочность расплава ПЭНП делает его более подходящим материалом.

Различия в молекулярной структуре влияют на реологаю обоих материалов. ЛПЭНП имеет болыпую вязкость при скоростях сдвига, характерных для экструзии, и требует большей мощности при экструдировании. Кроме того, при экструдировании 100%-го ЛПЭНП требуется более широкий зазор щели во избежание разрушения расплава. Для достижения лучших результатов нужно некоторое модифицирование оборудования, предназначенного для переработки традиционного ПЭНП, в частности изменение конструкции шнека и величины щелевого зазора.

Для переработки ЛПЭНП разработано специальное оборудование, другой подход — использование добавок, которые позволяют экструдировать ЛПЭНП без разрушения расплава.