Влияние качества сырья полиэтилена на качество пленок

Самым востребованным полимером для производства пленочной продукции является полиэтилен низкого и высокого давления. Но в процессе производства иногда появляются дефекты, которые влияют на свариваемость пленок, их окрашивание и адгезию флексокрасок. И немаловажную роль играет качество сырья. Сырьем для производства полиэтилена служит этилен - С2Н4 - бесцветный газ, представляющий простейший непредельный углеводород класса олефинов. получение полиэтилена из этилена требует большого количества ценного химического сырья - этилового спирта, поэтому в настоящее, время для получения полиэтилена используют нефтяные и попутные газы. В связи с этим все новые промышленные установки для производства полиэтилена проектируют и строят на основе использования этилена нефтяных и попутных газов. Нефтяные газы образуются в процессе высокотемпературного крекинга при 400 - 450°С и пиролиза нефти при 700°С. В результате чего превращаются в этилен с достаточно высоким выходом. Попутные газы, выделяются при добыче нефти и содержат в основном парафиновые углеводороды: метан, этан, пропан, бутан и т. д. Кроме того, в состав природных и попутных газов входят сероводород, азот, двуокись углерода и гелий. Фракции попутных газов и конденсат, как правило, представляют собой сложную смесь большого числа углеводородов. Главным образом различных изомеров парафиновых углеводородов С4 и выше. С увеличением числа углеродных атомов в молекуле число изомеров растет. Помимо парафиновых углеводородов в состав некоторых бензинов входят и нафтены.
Выделение из нефти и установления строения индивидуальных парафиновых углеводородов является очень трудной задачей. Та как эти углеводороды химически инертны. А разница, например, в температурах кипения изомеров углеводородов С10 –С12 не превышает десятых долей градуса.
Нафтены - класс соединений, встречающихся в природе в сырой нефти и состоящих в основном из циклопарафинов, иногда конденсируемых с ароматическими соединениями. В зависимости от фракционного состава, температуры плавления и структуры парафины разделяют на два типа - жидкие (tпл ≤ 27 °C), твёрдые (tпл = 28–70 °C) и микрокристаллические (tпл > 60–80 °C) - церезины. При одинаковой температуре плавления церезины отличаются от парафинов большей молекулярной массой, густотой и вязкостью. Церезины имеют несколько более высокую вязкость в расплавленном состоянии, чем обычные парафины одинакового молекулярного веса. Несколько больше и их плотность. Различие между свойствами технических парафинов и церезинов обусловливается, главным образом, разным соотношением между количествами основных групп углеводородов, составляющих данные два продукта, разными интервалами молекулярных весов представителей этих групп и, наконец, присутствием в церезинах существенных количеств вязких высокомолекулярных компонентов, не относящихся к твердым углеводородам, которые в техническом парафине отсутствуют. Такая разница в составе технических парафинов и церезинов вызывается в основном различием сырья, из которого эти продукты вырабатываются, и в известной мере разными технологическими условиями их изготовления.

Ниже приведем серию микрофотографий дефектов, которые образовались в пленках. Основной причиной этих дефектов послужило
присутствие тяжелых углеводородов (парафиновой и/или церезиновой компоненты) в сырье, а также газов.

Рис.1 и 2. Микрочастицы твердого парафина на поверхности пленки при увеличении в 2000 и 3500 раз соответственно.
Размер таких частиц составляет от 1 до 10 мкм. Их адгезия не велика и, поэтому, они легко стряхиваются с пленки и в рулонах между слоями
пленки можно их обнаружить в виде пыли.

12

Рис. 3 и 4. Показаны микрочастицы парафина в полимере. Увеличение в 1500 и 50000 раз соответственно. Размер такого коагулята порядка 30 мкм.

12

Рис.5 и 6. На микрофотографии, показано, что микрочастицы парафинов как бы кристаллизуются около воронки, которая образовалась
вследствие выхода горячих газов из полимера. Увеличение 10000 и 15000 соответственно. Размеры коагулятов достигают 50 мкм.

12

Рис.7 и 8. Представлены микрофотографии микротрещин полимера, образовавшихся вследствие выхода горячих газов. Увеличение 15000 и
5000 соответственно.

12

Рис. 9 и 10 – продолжение микрофотографий микротрещин при увеличении 5000 и 1000 соответственно. При большом скоплении таких микротрещин
на поверхности пленок могут образовываться зоны без блеска.

12

Рис. 11 и 12. На поверхности пленок могут встречаться микровыпуклости. В таких образованиях могут присутствовать как микрочастицы парафинов,
так и остатки газов. При увеличении 1000 и 1500 соответственно.

12

На рис. 13 и 14 представлена поверхность коагулята при 1500 и 5000 соответственно. Наряду с частицами парафинов хорошо видны трещины в виде сопла, через которые выходили газы. Размер микротрещин может быть от 5 мкм и до 100 мкм.

12

Рис. 15. При увеличении в 300 раз показано образование, содержащее внутри как парафиново /церезиновую компоненты, так и газ, который из растворенного состояния под воздействием температуры вышел из расплава.

1

В зависимости от фракционного состава, температуры плавления и структуры парафины разделяют на жидкие твёрдые и микрокристаллические церезины. При одинаковой температуре плавления церезины отличаются от парафинов большей молекулярной массой, густотой и вязкостью. Ниже приведены микрофотографии дефектов, в которых заметна вязкая структура парафинов / церезинов.

Рис. 16 и 17. При увеличении в 150 и 500 раз соответственно показана структура дефекта с красителем.

12

На рис. 18 - 21 хорошо видно, что частицы красителя смешаны с очень вязким веществом, которое весьма компактно сформировало ядро коагулята. В этом случае краситель смешан с церезином. Так как он обладает высокой вязкостью, то возможны разрывы расплава и смеси красителя с церезином.

1Рис. 18 Увеличение в 900 раз.2Рис.19 Увеличение в 1000 раз.
1Рис. 20 Увеличение в 1500 раз.2Рис. 21. Увеличение в 6000 раз.

На рис. 22 и 23 показана граница коагулята с полимером.

1Рис. 22. Увеличение в 800 раз.2Рис.23. Увеличение в 9000 раз.

Среди дефектов могут встречаться и коагуляты парафиново / церезинового типа без красителя внутри. Они также образуют полутвердую плотную массу, которая плохо смачивается полимером – рис.24 - 27.

1Рис. 24. Увеличение в 200 раз.2Рис.25. Увеличение в 250 раз.
1Рис. 26. Увеличение в 80 раз.2Рис. 27. Увеличение в 500 раз.

А могут встречаться дефекты, где твердые парафины смешаны с вязкими церезинами. Примером могут служить микрофотографии рис. 28-31.

1Рис. 28. Увеличение в 350 раз.2Рис. 29. Увеличение в 220 раз.
1Рис. 30. Увеличение в 500 раз.2Рис. 31. Увеличение в 3000 раз.

И последнее. Тяжелые углеводороды (парафинового ряда) могут быть и жидкими. Поэтому они хорошо растворяются в полимере. Но в силу разной
молекулярной массы они также могут образовывать дефекты в виде плотных коагулятов.

Рис. 32 и 33. При увеличении в 350 и 60 раз соответственно, приведены микрофотографии коагулятов, состоящих из полимера и растворенного в нем
определенного типа тяжелого углеводорода.

12

Доказательством присутствия в коагуляте двух сред с разными плотностями служит микрофотография коагулята в поляризованном свете – рис. 34.

1

В этой статье приведены микрофотографии всех видов дефектов, которые были исследованы на пленках, полученных на разном оборудовании и на
разных партиях полиэтиленов.


Вернуться




Рекомендуем ознакомится: добавки для полимеров, краситель для тротуарной плитки, меловая добавка, пигменты для бетона купить, пигменты для тротуарной плитки, краситель для бетона, суперконцентраты красителей, красители для полимеров, железоокисные пигменты, диоксид титана Минск.