Polietilēns un polipropilēns: līdzības un atšķirības

Polipropilēns un polietilēns ir daži no visizplatītākajiem polimēru materiālu veidiem. Tos veiksmīgi izmanto rūpniecībā, ikdienas dzīvē un lauksaimniecībā. Pateicoties to unikālajam sastāvam, tiem praktiski nav analogu. Sīkāk apskatīsim galvenās polipropilēna un polietilēna līdzības un atšķirības, kā arī materiālu apjomu.

Tāpat kā lielākā daļa šādu zinātnisku terminu, materiālu nosaukumi tika aizgūti no grieķu valodas. Prefikss poli, kas atrodas abos vārdos, ir tulkots no grieķu valodas kā “daudz”. Polietilēns ir daudz etilēna, un polipropilēns ir daudz propilēna. Tas ir, sākotnējā stāvoklī materiāli ir parastas degošas gāzes ar formulām:

• C2H4 - polietilēns;

• C3H6 - polipropilēns.

Abas šīs gāzveida vielas pieder pie īpašiem savienojumiem, tā sauktajiem alkēniem jeb acikliskajiem nepiesātinātajiem ogļūdeņražiem. Lai tiem iegūtu cietu struktūru, tiek veikta polimerizācija - augstas molekulmasas vielas radīšana, kas veidojas, apvienojot atsevišķas mazmolekulāru vielu molekulas ar augošo polimēru molekulu aktīviem centriem.

Rezultātā veidojas ciets polimērs, kura ķīmiskā bāze ir tikai ogleklis un ūdeņradis. Atsevišķas materiālu īpašības tiek veidotas un uzlabotas, pievienojot to sastāvam īpašas piedevas un stabilizatorus.

Primāro izejvielu formas ziņā polipropilēns un polietilēns praktiski neatšķiras - tos galvenokārt ražo mazu bumbiņu vai plākšņu veidā, kas papildus sastāvam var atšķirties tikai pēc izmēra. Tikai tad no tiem kausējot vai presējot tiek ražoti dažādi izstrādājumi: ūdensvadi, konteineri un iepakojums, laivu korpusi un daudz kas cits.

Pēc polimerizācijas procesa polietilēns ir ciets materiāls ar neparastu taustes virsmu, it kā pārklāts ar nelielu vaska kārtiņu. Zemā blīvuma indikatoru dēļ tas ir vieglāks par ūdeni un tam ir augstas īpašības:

• viskozitāte;
• elastība;
• elastība.

Polietilēns ir lielisks dielektriķis, izturīgs pret radioaktīvo starojumu. Šis rādītājs ir augstākais starp visiem līdzīgiem polimēriem. Fizioloģiski materiāls ir absolūti nekaitīgs, tāpēc to plaši izmanto dažādu produktu ražošanā pārtikas uzglabāšanai vai iepakošanai. Nezaudējot kvalitāti, tas var izturēt diezgan plašu temperatūras diapazonu: no -250 līdz + 90 °, atkarībā no tā zīmola un ražotāja. Pašaizdegšanās temperatūra ir + 350 °.

Polietilēns ir ļoti izturīgs pret vairākām organiskām un neorganiskām skābēm, sārmiem, sāls šķīdumiem, minerāleļļām, kā arī dažādām vielām ar spirta saturu. Bet tajā pašā laikā, tāpat kā polipropilēns, tas baidās no saskares ar spēcīgiem neorganiskiem oksidētājiem, piemēram, HNO3 un H2SO4, kā arī ar dažiem halogēniem. Pat neliela šo vielu iedarbība izraisa plaisāšanu.

Polipropilēnam ir augsta triecienizturība un nodilumizturība, tas ir ūdensizturīgs un iztur vairākus līkumus un pārrāvumus, nezaudējot kvalitāti. Materiāls ir fizioloģiski nekaitīgs, tāpēc no tā izgatavotie produkti ir piemēroti pārtikas un dzeramā ūdens uzglabāšanai. Tas ir bez smaržas, negrimst ūdenī, aizdedzinot neizdala dūmus, bet kūst pilienos.

Halogēni, dažādas oksidējošās gāzes un augstas koncentrācijas oksidētāji, piemēram, HNO3 un H2SO4, negatīvi ietekmē polipropilēna izstrādājumu integritāti. Pašaizdegšanās pie + 350 °. Kopumā polipropilēna ķīmiskā izturība tajā pašā temperatūras režīmā ir gandrīz tāda pati kā polietilēnam.

Polietilēnu ražo, polimerizējot etilēna gāzi augstā vai zemā spiedienā. Materiālu, kas ražots zem augsta spiediena, sauc par zema blīvuma polietilēnu (LDPE), un to polimerizē cauruļveida reaktorā vai īpašā autoklāvā. Zemspiediena augsta blīvuma polietilēnu (ABPE) ražo, izmantojot gāzes fāzi vai sarežģītus metālorganiskos katalizatorus.

Izejvielu polipropilēna (propilēna gāzes) ražošanai iegūst, rafinējot naftas produktus. Ar šo metodi izolētā frakcija, kas satur aptuveni 80% nepieciešamās gāzes, tiek papildus attīrīta no liekā mitruma, skābekļa, oglekļa un citiem piemaisījumiem. Rezultāts ir augstas koncentrācijas propilēna gāze: 99-100%. Pēc tam, izmantojot īpašus katalizatorus, gāzveida viela tiek polimerizēta vidējā spiedienā īpašā šķidrā monomēra vidē. Etilēna gāzi bieži izmanto kā kopolimēru.

Polipropilēns, tāpat kā hlorēts PVC (polivinilhlorīds), tiek aktīvi izmantots ūdensvadu ražošanā, kā arī elektrisko kabeļu un vadu izolācijai. Pateicoties izturībai pret jonizējošo starojumu, polipropilēna izstrādājumus plaši izmanto medicīnā un kodolrūpniecībā. Polietilēns, īpaši augstspiediena polietilēns, ir mazāk izturīgs. Tāpēc to biežāk izmanto dažādu taru (PET), brezentu, iepakojuma materiālu, siltumizolācijas šķiedru ražošanā.

Materiāla izvēle būs atkarīga no konkrētā produkta veida un tā mērķa. Polipropilēns ir vieglāks, no tā izgatavotie izstrādājumi izskatās reprezentablāki, tie ir mazāk pakļauti piesārņojumam un ir vieglāk tīrāmi nekā polietilēns. Bet izejvielu augsto izmaksu dēļ polipropilēna izstrādājumu ražošanas izmaksas ir par kārtu augstākas. Piemēram, ar vienādām veiktspējas īpašībām polietilēna iepakojums ir gandrīz uz pusi lētāks.