Хлорированный полиэтилен
Хлорированный полиэтилен – это большая группа производных полиэтилена (ПЭ), в макромолекулах которого атомы водорода частично замещены атомами хлора. Хлорсодержащий полиэтилен обладает рядом особых свойств и широко используется в промышленности. Он выпускается в объеме более 200 тыс. т в год под торговыми марками ХПЭ, CPE, перлон, тирин, эласлен, галофлекс, хлорстален, SD.
В зависимости от исходного полимера, технологии производства, степени хлорирования, получают сополимеры, отличающиеся комплексом свойств, структурой, физическим состоянием.
Полиэтилен, в котором до 15 % водорода замещено хлором, сохраняет свойства термопластов. С повышением степени хлорирования, он постепенно превращается в термоэластопласт, каучук, кожеподобный жесткий материал, и, при степени замещения 71-75 %, становится хрупкой и растворимой смолой.
Свойства
Хлорированный полиэтилен приобретает аморфную структуру, повышенные плотность (0,92-1,61 г/см3), сопротивляемость ползучести под нагрузкой, твердость и прочность при растяжении до 25-32 МПа, что в 1,7-2,5 раза выше, чем у обычного полиэтилена.
Хлорирование сохраняет ценные свойства исходного полиэтилена и улучшает его оптическую прозрачность, адгезионные свойства, стойкость к истиранию, масло-, бензо- и огнестойкость (материалы со степенью замещения выше 50 % становятся негорючими).
Области использования
Полиэтилен со степенью хлорирования до 35% – прозрачен, – из него производят тонкие эластичные пленки медицинского, бытового, сельскохозяйственного назначения, упаковку для пищевых продуктов. Изготавливаются также формованные изделия с наполнителями, износостойкие покрытия.
Большая часть термопластичного хлорированного полиэтилена используется как добавка для улучшения формуемости термопластичных полимеров и модификации их свойств (морозо-, огне- и маслостойкости, ударопрочности). Он хорошо совместим со всеми типами полимеров и улучшает реологию расплавов, снижая температуру формования на 3-5 0С.
Особенно широко хлорированный ПЭ используется в производстве изделий из поливинилхлорида: стеновых панелей, сайдинга, профилей оконных стеклопакетов, труб, электроизоляционных оболочек. Он повышает эластичность при низких температурах, качество поверхности и прочность сварочных швов (почти в 2 раза). Хлорсодержащие производные полиэтилена дешевле, чем использующиеся для этих целей акрилатные модификаторы.
Эластомерный хлорсодержащий полиэтилен по огнезащитным свойствам, био коррозионной стойкости, стойкости к сжиженным фреонам, превосходит все крупнотоннажные каучуки. Прочность при растяжении вулканизированных полиэтиленовых эластомеров достигает 15-25 МПа при допустимых температурах эксплуатации от -60 до +180°С. Из таких материалов производятся формованные изделия: уплотнители, кабельные оболочки, мембраны, элементы систем амортизации.
Полиэтилен со степенью хлорирования 40-70 % используется в клеевых композициях и как связующее в защитных лакокрасочных материалах: огнестойких, антикоррозийных, водо- и паронепроницаемых, стойких к истиранию.
Технология производства
Основные промышленные способы получения хлорированных полиэтиленов – обработка газообразным хлором в растворе или в водной суспензии. Реже используются хлорирование жидким хлором, хлорирование в массе и в псевдоожиженном слое.
В растворе процесс ведется в высококипящих хлоруглеродах, при температурах 60-130 °С и массовой концентрацией полиэтилена 3-4 %.
Суспензионное хлорирование – более экономичный способ. Он используется, в основном, для полиэтилена высокой плотности. Реакция идет в водной фазе: полиэтилен (в концентрации от 5 до 20 %) смешивается с водой и добавками, подавляющими слипание. В суспензию дозировано подается газообразный хлор.
Готовые сополимеры промываются водой для удаления остатков растворителей и катализаторов, сушатся и упаковываются. Для переработки хлорированных материалов подходит типовое оборудование.
