**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. Fawcettom a R. Gibsonom v spoločnosti ICI Chemicals. Po vytvorení veľmi vysokého tlaku (cca 140–170 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 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.

| Vlastnosť | PE-LD | PE-HD | PE-LLD |
| --- | --- | --- | --- |
| Stupeň kryštalizácie (%) | 40–50 | 60–80 | 30–40 |
| Hustota (g/cm³) | 0,915–0,935  | 0,94–0,97  | 0,91–0,93 |
| Modul pružnosti v šmyku (N/mm²) pri 23 °C  | cca 130 | cca 1000 | — |
| Oblasť tavenia kryštálov (°C) | 105–110 | 130–135 | 121–125 |
| Chemická odolnosť | dobrá | vyššia | dobrá |
| Medza pružnosti (N/mm²) | 8–10 | 20–30 | 10–30 |
| Predĺženie v medzi pružnosti (%) | 20 | 12 | 16 |
| Modul pružnosti (N/mm²) | 200 | 1000 | — |
| Koeficient teplotnej rozťažnosti (1/K) | 1,7 · 10−4 | 2 · 10−4 | 2 · 10−4 |
| Max. trvalé teplotné zaťaženie (°C) | 80 | 100 | — |
| Teplota mäknutia (°C) | 110 | 140 | — |

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
----------

Žlté plynové potrubie z polyetylénu postupne nahrádza staré kovové (Cambridge). Tlak v PE potrubí môže byť aj viac ako 1 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* < 1 g/cm³). V polárnych rozpúšťadlách sa prakticky nerozpúšťa. Pre vodnú paru je nepriepustný, ale kyslík, oxid uhličitý a aromatické zlúčeniny prepúšťa. Jeho vlastnosti sa dajú vylepšiť kopolymerizáciou.

Nevýhodou polyetylénu je, že ho možno použiť len do teploty 80 °C. Nefarbený je mliečne zakalený a matný, na dotyk voskovitý a veľmi ľahko sa poškriabe.
Pre nepolárny povrch sa polyetylén bez vhodnej úpravy len ťažko spája lepením či lisovaním.

V podstate sa dá povedať, že chemická odolnosť polyetylénu súvisí s jeho hustotou, priepustnosť vody a plynov je vyššia než u väčšiny plastov. Na slnečnom svetle polyetylén nekrehne, ale na takéto použitie sa k nemu pridávajú jemné sadze ako UV stabilizátor.

Všeobecné vlastnosti PE:

* nízka hustota (0,89–0,965 g/cm³)
* vysoká pevnosť a prieťažnosť
* dobrá klzkosť, nižšia odolnosť voči oteru
* teplotná stálosť od −85 °C do +80 °C
* mliečne zakalený
* veľmi dobré elektroizolačné vlastnosti (merný odpor približne 1 018 Ω · cm
* dobre obrábateľný
* malá priepustnosť vody
* horľavý; zhorí bezozbytku na oxid uhličitý a vodu
* odolný voči väčšine polárnych rozpúšťadiel (do teploty 60 °C), kyselinám, zásadám, alkoholom, olejom, HD-PE aj voči benzínu

Výroba
------

Polyetylén sa vyrába polymerizáciou plynného eténu:

*n* CH2=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 °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 MPa) a nízka teplota (20–150 °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.


|  |  |
| --- | --- |
| Portal | Chemický portál |

| * z
* d
* u
Plasty |
| --- |
| 

|  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- |
|     | 
Polyetylén (PE)Polyetyléntereftalát (PET)Polyvinylchlorid (PVC)Polyvinylidenchlorid (PVDC)
 | 
Polypropylén (PP)Polyamid (PA)Polykarbonát (PC)Polytetrafluóretylén (PTFE)
 | 
Polystyrén (PS)PolyesterAkrylonitrilbutadiénstyrén (ABS)Plexisklo (PMMA)
 |

 |