История развития полиэтилена
История развития полиэтилена
1. Ранний этап исследований (1899–1932)
В 1899 году немецкий химик Ганс фон Пекерман, изучая органические реакции, случайно синтезировал белый восковой предшественник полиэтилена, назвав его «полиметиленом». Однако его структура и практическое применение оставались неясными.
В 1900 году немецкие химики Карл Харрис и Франц Бухнер повторили эксперимент, подтвердив, что полученный продукт представляет собой полимер этилена. Однако из-за отсутствия технологий для индустриализации исследования не получили дальнейшего развития.
В 1920-х и 1930-х годах мировые химические компании сосредоточились на изучении полимерных материалов. Британская компания Imperial Chemical Industries (ICI) и немецкая компания BASF, среди прочих, начали систематическое изучение реакций полимеризации олефинов, заложив основу для последующих прорывов.
2. Прорывные открытия и индустриализация (1933–1950-е гг.)
В 1933 году Эрик Фарвикт и Реджинальд Кипсон из Института химии и промышленности (ICI), изучая реакцию этилена с бензальдегидом при 140 МПа и 200 °C, случайно получили предшественник полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) из-за резкого падения давления, вызванного утечкой в их оборудовании. Экспериментальные данные подтвердили превосходные изоляционные свойства продукта.
В 1936 году ICI подала заявку на получение основного патента (GB438284) на полиэтилен высокого давления, прояснив механизм полимеризации.
В 1939 году ICI построила первый в мире завод по производству полиэтилена в Уиднесе (Англия), используя свободнорадикальную полимеризацию под высоким давлением, инициированную кислородом, для производства полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), который в основном использовался для военных кабелей и изоляционных материалов для радаров во время Второй мировой войны.
В 1953 году немецкий химик Карл Циглер открыл катализаторы на основе титана, позволяющие проводить полимеризацию этилена при комнатной температуре и давлении для синтеза линейного полиэтилена высокой плотности (ПВП). Эта технология была удостоена Нобелевской премии по химии 1963 года.
В 1955 году немецкая компания Hoechst AG и американская компания Phillips Oil Company освоили промышленное производство ПВП низкого давления. Благодаря высокой прочности и хорошей термостойкости ПВП быстро распространился на производство труб и контейнеров гражданского назначения.
3. Технологическая итерация и расширение сферы применения (1960-е–2000-е годы)
В 1977 году американская компания Union Carbide Corporation (UCC) разработала технологию газофазного псевдоожижения, синтезировав линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) путем сополимеризации этилена с α-олефинами (бутеном, гексеном), сочетающую гибкость ПНП с прочностью ПВП.
В 1980-х годах были внедрены металлоценовые катализаторы, позволяющие точно контролировать структуру молекулярной цепи полиэтилена и разрабатывать высокоэффективные полиэтиленовые продукты с узким молекулярно-массовым распределением, применяемые в производстве пленок, волокон, литьевых деталей и других областях.
В 1990-х годах сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) начал производиться в больших масштабах. Обладая молекулярной массой, превышающей 1 миллион, он обладает превосходной износостойкостью и ударопрочностью и используется в производстве искусственных суставов, пуленепробиваемых материалов и деталей машиностроения.
4. Этап устойчивого развития (с XXI века по настоящее время)
В связи с длительным циклом естественного разложения полиэтилена (ПЭ), который может длиться сотни лет, проблема «белого загрязнения» (загрязнения пластиком) стала особенно актуальной, что побудило мировые усилия по содействию переработке ПЭ (физической и химической переработке).
Биоразлагаемый полиэтилен (например, модифицированный полигидроксиалюминий (PHA) полиэтилен и композитный полиэтилен на основе крахмала) стал объектом пристального внимания исследователей, а некоторые продукты нашли коммерческое применение.