Polimery to związki o wysokim poziomiemasa cząsteczkowa sięgająca kilku tysięcy jednostek. Reakcja polimeryzacji leży u podstaw produkcji nowoczesnych materiałów o różnych celach i właściwościach. Przy małej gęstości charakteryzują się dużą wytrzymałością, po podgrzaniu potrafią mięknąć i dają się łatwo formować, co pozwala na uzyskanie produktów o różnych wzorach i rozmiarach. Polimery są obojętne w środowisku korozyjnym, mają właściwości elektroizolacyjne i nie korodują. Ze względu na wyjątkowe właściwości, które można łatwo kontrolować na etapie syntezy, pole zastosowań nowoczesnych materiałów polimerowych stale się poszerza.
Te produkty chemiczne zachowują się dwojako po podgrzaniu i schłodzeniu.
Niektóre miękną po podgrzaniu i kiedystygną, ponownie zestalają się. Do takich materiałów należą produkty na bazie np. Polimeryzacji alkenów, czyli polietylenu i polipropylenu. Nazywa się je materiałami termoplastycznymi. Podobne właściwości mają również polichlorek winylu i polistyren.
Inne typy polimerów mogą być podgrzewane tylko przez jedenrazy, ponieważ po ostygnięciu twardnieją i nie miękną już po podgrzaniu. Materiały te nazywane są materiałami termoutwardzalnymi i obejmują żywice fenolowo-formaldehydowe lub mocznikowo-formaldehydowe. Tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne mają swoje zalety. Te pierwsze produkowane są w postaci granulatu. Z nich po podgrzaniu i zmiękczeniu uzyskuje się produkty o dowolnym kształcie, ale podczas pracy nie można ich podgrzewać. Te ostatnie są produkowane w postaci żywicznej masy.
Można zapisać reakcję polimeryzacji etylenuw następującej formie: CH2 = CH2 → (—CH2 - CH2—) n. W określonych warunkach, w obecności inicjatora (jest to gazowy tlen lub roztwór nadtlenku organicznego w oleju), wiązanie π (inaczej wiązanie podwójne) pęka między atomami węgla i n-ta ilość utworzonych wolnych rodników łączy się ze sobą. Reakcja polimeryzacji przebiega zgodnie z rodnikowym mechanizmem łańcuchowym. Masa cząsteczkowa materiału polimerowego zależy bezpośrednio od liczby n, która wraz ze wzrostem rośnie. Dostosowując warunki reakcji polimeryzacji, operator syntezy polietylenu uzyskuje materiał o określonych właściwościach: płynności (lub szybkości płynięcia), wytrzymałości, gęstości, stycznej strat dielektrycznych, stałej dielektrycznej i innych.
Wysokociśnieniowa synteza lub reakcja polietylenupolimeryzację prowadzi się w reaktorach autoklawowych lub rurowych w temperaturach do 300 ° C i ciśnieniach od 1000 do 3000 atm. To generuje ogromną ilość ciepła. Jest usuwany gorącą wodą, która jest podawana do płaszczy reaktorów. Jakość materiału polimerowego i bezpieczeństwo procesu w dużej mierze zależą od czystości wody dostarczanej do odprowadzania ciepła. Jeśli woda jest słabo oczyszczona i zawiera wiele zanieczyszczeń (na przykład sole twardości w postaci kationów wapnia i magnezu, anionów kwasu krzemowego, chloru i innych), to w płaszczu reaktora tworzą się osady lub metal zaczyna korodować. Ze względu na zmianę grubości ścianek reaktora odprowadzanie ciepła na całej jego powierzchni staje się nierównomierne, a warunki temperaturowe polimeryzacji mogą stać się niekontrolowane. Przy gwałtownym wzroście temperatury może dojść do utleniania lub rozkładu polimeru, prowadzącego do zniszczenia reaktora.
W wyniku reakcji polimeryzacjipowstaje polietylen, może również płynąć przy niższych ciśnieniach i temperaturach. Ale to wymaga katalizatora. Jeżeli polietylen wysokociśnieniowy opuszcza reaktor w postaci stopu zawierającego nieprzereagowany etylen, który jest następnie oddzielany, a polimer jest granulowany, to polietylen uzyskany pod niskim ciśnieniem opuszcza reaktor w postaci proszku, a dokładniej zawiesiny w rozpuszczalniku węglowodorowym. Proszek jest oddzielany od rozpuszczalnika i wymywany z zanieczyszczeń katalizatora, a następnie również granulowany na specjalnym sprzęcie zwanym wytłaczarką.
Tak więc reakcja polimeryzacji etylenu wprzemysł jest wykorzystywany do syntezy polietylenu. Zgodnie z GOST 16338-85 produkowany jest niskociśnieniowy polietylen z zawiesin i faz gazowych, zgodnie z GOST 16337-77 produkowany jest wysokociśnieniowy polietylen, zarówno autoklawowy, jak i rurowy.
