Polyetylén

right|150px
**Polyetylén** alebo **polyetén** (skr. **PE**) je termoplast, ktorý vzniká polymerizáciou eténu. Patrí do skupiny polyolefínov, známy je pod obchodnými názvami *Alathon, Hostalen, Lupolen, Vestolen, Bralén* a pod. Ročná svetová produkcia predstavuje približne 60 mil. ton.

## Dejiny
Polyetylén ako prvý pripravil v roku 1898 chemik Hans von Peckmann zahrievaním diazometánu. Eugen Bamberger a Friedrich Tschirner zistili, že vzniknutá voskovitá látka pozostáva len z metylénových skupín –CH2– a pomenovali ju polymetylén.

Priemyselne použiteľná syntéza polyetylénu bola objavená náhodou až v roku 1933 chemikmi E.&nbsp;Fawcettom a R.&nbsp;Gibsonom v spoločnosti ICI Chemicals. Po vytvorení veľmi vysokého tlaku (cca 140–170&nbsp;MPa) v zmesi etylénu a benzaldehydu sa na vnútorných stenách autoklávu vytvorila tenká biela vrstva polyetylénu. Pretože reakcia bola iniciovaná kyslíkom, ktorý do aparatúry prenikol, nedarilo sa dlho tento experiment úspešne reprodukovať. Až o dva roky sa to podarilo Michaelovi Perrinovi, čím položil základy pre priemyselnú výrobu vysokotlakového polyetylénu (HDPE), ktorá začala v roku 1939.

V roku 1953 vyvinul nemecký chemik Karl Ziegler a talian Giulio Natta Zieglerov—Nattaov katalyzátor, ktorý umožnil polymerizáciu eténu uskutočniť pri normálnom tlaku, kedy vzniká tzv. nízkotlakový polyetylén (LDPE).

## Druhy polyetylénu
Podľa spôsobu výroby (typ katalyzátora, podmienky apod.) možno pripraviť rôzne druhy polyetylénu, ktoré majú rôzne vlastnosti:
* **PE-HD** (HDPE): málo rozvetvené uhlíkové reťazce, hustota 0,94 až 0,97&nbsp;g/cm³ (HD = *high density* — vysoká hustota).
* **PE-LD** (LDPE): veľmi rozvetvené uhlíkové reťazce, spôsobujú nižšiu hustotu oproti HDPE, ktorá sa pohybuje od 0,915 do 0,935 g/cm³ (LD = *low density* — nízka hustota); priemerná molová hmotnosť 500 až 1000 kg/mol
* **PE-LLD** (LLDPE): polyetylén s lineárnym reťazcom a nízkou hustotou (0,91 až 0,925 g/cm³) (makromolekuly tvoria len veľmi málo rozvetvení, ktoré sú navyše krátke). Vyrába sa kopolymerizáciou etylénu s vyššími alkénmi (but-1-én, hex-1-én a okt-1-én).
* **PE-UHMW** (UHMWPE): vysokomolekulový polyetylén; má vysokú relatívnu molovú hmotnosť (3,1 až 5,67 mil.), dlhé molekuly ho robia pevným (UHMW = *ultra high molecular weight*); hustota 0,93 až 0,94 g/cm³
* **PE-MD** (MDPE): polyetylén strednej hustoty (0,926 až 0,940 g/cm³)
* **PEX**: polyetylén s rôznou hustotou, obsahujúci priečne väzby, ktoré ho menia z termoplastu na elastomér.
* **PE-VLD** (VLDPE): polyetylén s lineárnym reťazcom; charakteristický veľmi nízkou hustotou od 0,88 do 0,915 g/cm³ (VLD = *very low density* — veľmi nízka hustota). Vyrába sa podobne ako LLDPE kopolymerizáciou etylénu s α-alkénmi.

::

## Kopolyméry etylénu
Okrem kopolymerizácie etylénu s α-alkénmi môže byť kopolymerizovaný aj so širokou škálou iných monomérov. Najznámejšie sú vinylacetát (vinylester kyseliny octovej), kedy vzniká polyetylénvinylacetát (EVA), používaný na výrobu podrážok atletickej obuvi. Kopolymerizáciou s akrylátmi vznikajú kopolyméry používané ako odolné obaly a rôzne športové pomôcky.

## Vlastnosti
[thumb|240px|Žlté plynové potrubie z polyetylénu postupne nahrádza staré kovové ([Cambridge (Cambridgeshire)|Cambridge). Tlak v PE potrubí môže byť aj viac ako 1&nbsp;MPa.]]
Oproti PVC pozostáva polyetylén len z atómov uhlíka a vodíka a v ideálnom prípade pri spaľovaní PE odpadov zhorí na oxid uhličitý a vodu, čím nepredstavuje taký veľký ekologický problém (napr. pri spaľovaní PVC vzniká aj chlorovodík).

Polyetylén sa vyznačuje pomerne vysokou odolnosťou voči kyselinám, zásadám a niektorým ďalším chemikáliám. Je čiastočne kryštalický, pričom so stupňom kryštalizácie rastie aj hustota, mechanická a chemická odolnosť. Polyetylén napučiava vo vode len málo (menej ako 0,1 %), vo vode pláva (*ρ* 2=CH2  →  —[CH2–CH2]*n*—
Polymerizáciou pri vysokom tlaku vzniká mäkký polyetylén (PE-LD), polymerizáciou pri normálnom tlaku tvrdý polyetylén (PE-HD). V oboch prípadoch vzniká polyetylén najprv ako veľmi viskózna kvapalina.

PE-LD sa vyrába pri tlaku od 100 do 300 MPa a teplote 100–300&nbsp;°C za prítomnosti iniciátorov (kyselina alebo organický peroxid), ktoré reakciu iniciujú vznikom radikálov (radikálová polymerizácia)

PE-HD sa priemyselne vyrába podľa tzv. Ziegler—Natta postupu. Pri tomto postupe sú charakteristické nízke tlaky (0,1–5&nbsp;MPa) a nízka teplota (20–150&nbsp;°C). Ako katalyzátory sa používajú organické zlúčeniny titánu alebo hliníka (tzv. metalocény), oxid chrómový prípadne Zieglerov—Nattaov katalyzátor. PE-UHMW sa vyrába podobne, len sa používa modifikovaný Z—N katalyzátor. Polyetylén tvorí 29 % na svetovej výrobe plastov — v roku 2001 bolo vo svete vyrobených 52 miliónov ton.

## Zosieťovanie
Makromolekuly PE možno priestorovo zosieťovať, čím sa zlepšuje tepelná odolnosť materiálu. Okrem toho sa zvýši aj húževnatosť a pevnosť v ťahu. Polyetylén so zosieťovanými molekulami sa nazýva PE-X. Existujú viaceré postupy zosieťovania:
* peroxidmi (PE-Xa)
* silánom (PE-Xb)
* žiarením (PE-Xc)
* azozlúčeninami (PE-Xd)

## Použitie
* PE-LD a PE-LLD: predovšetkým na výrobu fólií. Typické produkty z PE-LD a PE-LLD sú vrecia na odpad, fólie pre poľnohospodárstvo, obaly. V menšej miere sa používa na výrobu káblov a potrubí.
* PE-HD: najdôležitejšie použitie je výroba dutých predmetov vo formách, napríklad fľaše na čistiace prostriedky do domácnosti, veľkoobjemové nádoby s kapacitou do 1000 litrov. Používa sa tiež vo forme nástreku.
* PE-UHMW: časti čerpadiel, ozubené kolesá, implantáty a protézy. PE-UHMW Vlákna patria (vzhľadom na svoju hmotnosť) k najpevnejším umelým vláknam (Dyneema™, DSM). Používajú sa na šitie v chirurgii.
* PE-X: teplovodné potrubie a izolácia stredno- a vysokonapäťových káblov.

Kategória:Plasty