Полиолефин представляет собой тип полимера с общей формулой (CH 2 CHR) n , где R представляет собой алкильную группу. Обычно они происходят из небольшого набора простых олефинов ( алкенов ). Доминирующими в коммерческом смысле являются полиэтилен и полипропилен . Более специализированные полиолефины включают полиизобутилен и полиметилпентен . Все они представляют собой бесцветные или белые масла или твердые вещества. Известны многие сополимеры , такие как полибутен , который получается из смеси различных изомеров бутена . Название каждого полиолефина указывает на олефин, из которого он получен; например, полиэтилен получается из этилена , а полиметилпентен - из 4-метил-1-пентена . Полиолефины сами по себе не являются олефинами, поскольку двойная связь каждого олефинового мономера раскрывается для образования полимера. Мономеры, имеющие более одной двойной связи, такие как бутадиен и изопрен, дают полимеры, которые содержат двойные связи ( полибутадиен и полиизопрен ) и обычно не считаются полиолефинами. Полиолефины являются основой многих химических производств. [1]
Большинство полиолефинов производятся путем обработки мономера металлосодержащими катализаторами. Реакция сильно экзотермична.
Традиционно используются катализаторы Циглера-Натта . Эти катализаторы , названные в честь лауреатов Нобелевской премии Карла Циглера и Джулио Натты , получаются путем обработки хлоридов титана алюминийорганическими соединениями , такими как триэтилалюминий . В некоторых случаях катализатор нерастворим и используется в виде суспензии. В случае полиэтилена часто используются хромсодержащие катализаторы Phillips . Катализаторы Камински представляют собой еще одно семейство катализаторов, которые можно систематически изменять для модификации тактичности полимера, особенно применимого к полипропилену .
Свойства полиолефинов варьируются от жидкоподобных до твердых твердых веществ и в первую очередь определяются их молекулярной массой и степенью кристалличности. Степени кристалличности полиолефинов варьируются от 0% (жидкоподобные) до 60% и выше (жесткие пластики). Кристалличность в первую очередь определяется длиной кристаллизующихся последовательностей полимера, возникающих во время полимеризации . [2] Примеры включают добавление небольшого процента сомономера , такого как 1-гексен или 1-октен, во время полимеризации этилена , [3] или случайных нерегулярных вставок («стерео» или «регио» дефекты) во время полимеризации изотактического пропилена . [4] Способность полимера к кристаллизации в высокой степени снижается с увеличением содержания дефектов.
Низкая степень кристалличности (0–20%) связана с жидкоподобными эластомерными свойствами. Промежуточные степени кристалличности (20–50%) связаны с пластичными термопластами, а степени кристалличности более 50% — с жесткими, а иногда и хрупкими пластиками. [5]
Поверхности полиолефинов неэффективно соединяются сваркой растворителем, поскольку они обладают превосходной химической стойкостью и не подвержены воздействию обычных растворителей. Их можно склеивать после обработки поверхности (они по своей сути имеют очень низкую поверхностную энергию и плохо смачиваются (процесс покрытия и заполнения смолой )), а также с помощью некоторых суперклеев ( цианакрилатов ) и реактивного (мет) акрилата. клеи. [6] Они чрезвычайно инертны химически, но демонстрируют снижение прочности при более низких и более высоких температурах. [7] В результате термическая сварка является распространенным методом соединения.
Практически все полиолефины, имеющие какое-либо практическое или коммерческое значение, представляют собой поли- альфа -олефины (или поли-α-олефины или полиальфаолефины, иногда сокращенно ПАО ), полимеры, полученные путем полимеризации альфа -олефинов . Альфа -олефин ( или α-олефин) представляет собой алкен , в котором двойная связь углерод-углерод начинается у атома α-углерода, т.е. двойная связь находится между атомами углерода №1 и №2 в молекуле . Альфа-олефины, такие как 1-гексен, могут использоваться в качестве сомономеров для получения алкил- разветвленного полимера (см. химическую структуру ниже), хотя 1-децен чаще всего используется для базовых масел смазочных материалов. [8]
Многие полиальфа-олефины имеют гибкие алкильные разветвленные группы на каждом втором атоме углерода основной цепи полимера. Эти алкильные группы, которые могут принимать различные конформации , очень затрудняют упорядоченное выравнивание молекул полимера бок о бок. Это приводит к уменьшению площади поверхности контакта между молекулами и уменьшению межмолекулярных взаимодействий между молекулами. [9] Таким образом, многие поли-альфа-олефины не кристаллизуются и не затвердевают легко и способны оставаться маслянистыми, вязкими жидкостями даже при более низких температурах . [10] Поли- альфа -олефины с низкой молекулярной массой полезны в качестве синтетических смазочных материалов , таких как синтетические моторные масла для транспортных средств, и могут использоваться в широком диапазоне температур. [8] [10]
Даже полиэтилены , сополимеризованные с небольшим количеством альфа-олефинов (таких как 1-гексен , 1-октен или более длинные цепи), являются более гибкими, чем простой полиэтилен высокой плотности с прямой цепью, который не имеет разветвлений. [7] Метильные разветвленные группы полипропиленового полимера недостаточно длинные, чтобы сделать типичный коммерческий полипропилен более гибким, чем полиэтилен .
