Polyetylen er en polymer som er råstoff for den mest brukte av alle plasttyper, PE-plast.

Polyetylen har kjemisk formel (–CH2–CH2–)n og fremstilles ved polymerisasjon av etylen.

Det er et rent hydrokarbon (polyalken) som er beslektet med parafinvoks. Polyetylen som blir brukt som plastmateriale, har imidlertid langt høyere styrke enn voksen, fordi molekylene er så mye lengre (relative molekylmasser fra ca. 15 000 til flere millioner), som er innfiltret i hverandre og bundet sammen ved at de stykkevis danner små krystallinske områder (krystallitter) med hverandre. Krystallittene sprer lyset slik at selv den rene polymeren har et blakket eller hvitt utseende.

Som plast blir polyetylen tilsatt antioksidanter, ultrafiolett-absorberende stoffer, pigmenter, fyllstoffer, smøremidler, antistatiske midler med mer. Polyetylen som skal brukes utendørs («sommerledninger», landbruksfolie) er ofte tilsatt sot for å beskytte ytterligere mot sollysets nedbrytende virkning (fotooksidasjon).

Polyetylen produseres i tre hovedtyper:

  1. Lavdensitets-polyetylen (LD-polyetylen, LDPE eller PEL), myk type med densitet 0,910–0,925 g/cm3 og smelteområde 110–115 °C.
  2. Høydensitets-polyetylen (HD-polyetylen, HDPE, PE-HD eller PEH), hard type med litt høyere densitet, 0,940–0,965 g/cm3 og smelteområde, 130–140 °C.
  3. Middelsdensitets-polyetylen (MD-polyetylen, MDPE eller PEM), middels hard type.

Fra den mykeste til den hardeste typen øker krystalliniteten fra ca. 50 prosent til ca. 80 prosent, og dette skyldes at polymermolekylene i de mykere kvaliteter er noe forgrenet, mens de i de hardere er nesten helt lineære (uforgrenet) og derfor lettere kan danne krystallitter.

Til polyetylenene regnes også kopolymerer der etylenet er kopolymerisert med relativt små mengder av et α-alken, for eksempel heksen-1, til et lineært (uforgrenet) polyetylen. Heksenet vil gi butyl-sidegrupper som har samme virkning som de ovennevnte forgreningene. Disse polyetylenene kalles lineære lavdensitetspolyetylener (LLD-polyetylen, LLDPE eller LPEL) og lineære middelsdensitets-polyetylener.

Av kjemisk modifiserte polyetylener kan nevnes polyetylen som er tverrbundet («vulkanisert», fornettet), symbol PEX, ved bestråling eller med peroksider slik at formstabiliteten, rivestyrken og motstanden mot sprekking blir bedre.

Økt slagfasthet og motstand mot sprekking fås også ved kopolymerisasjon med små mengder heksen-1, buten-1 eller propylen. Med noe større mengder fås ekstra myke polyetylener med «ultralav» densitet (0,88–0,89 g/cm3), ULDPE, som blant annet brukes som emballasjefilm og utmerker seg ved sin tøyelighet, sin motstand mot perforering og riving og sin lette varmforseglbarhet.

Viktige derivater av polyetylen er klorert polyetylen og klorsulfonert polyetylen.

Om kopolymerer med akrylsyre, se ionomer. Se også etylen-propylen-kopolymerer, etylenvinylacetat-kopolymerer.

Polyetylen er termoplastisk. Under ca. 60 °C er forbindelsen ikke løselig, men i enkelte organiske væsker sveller den noe. Den er meget motstandsdyktig mot vandige løsninger, baser og ikke-oksiderende syrer. Gjennomtrengeligheten for luft er høyere enn for mange andre plasttyper, men for vanndamp er den særdeles lav. Slagfastheten er meget god, og det blir ikke sprøtt før ved svært lave temperaturer (–70 °C). Støpte gjenstander kan imidlertid ha indre spenninger som kan lede til sprekkdannelse under spesielle forhold.

Det første polyetylenet ble oppdaget i 1933 da det ble dannet ved en tilfeldighet i et laboratorieforsøk ved Imperial Chemical Industries, Storbritannia, som satte det i produksjon i 1939 under varemerket Alkathene (1940). Høytrykksprosessen som ble brukt for fremstillingen av dette LD-polyetylenet er i prinsippet den som fremdeles brukes.

Etylen polymeriseres under høyt trykk (150–350 MPa) og ved 150–300 °C med peroksider som initiator, enten i en autoklavreaktor eller til dels i en rørreaktor. Forgreningene på polymermolekylene skyldes bireaksjoner ved en slik friradikal-polymerisasjon; de fleste er korte (kortkjedeforgreninger) og noen få er lange som polymerkjedene selv.

Produksjonen av lineært (uforgrenet) HD-polyetylen ble først mulig midt i 1950-årene etter oppdagelsen av egnede koordinasjonskatalysatorer (Ziegler-Natta-katalysatorer og krom- eller molybdenforbindelser på en bæremasse). Trykket kunne da reduseres til under 10 MPa. Prosessen utføres enten som en suspensjonsprosess, der katalysatoren og den dannede polymeren holdes suspendert i en væske (pentan, heksan) eller som en gassfaseprosess, der katalysatorpartiklene holdes svevende (fluid bed) i en strøm av etylengassen som polymeriserer utenpå disse. Ved å kopolymerisere etylenet med litt heksen-1 i denne prosessen kan man få de tidligere nevnte lineære LD- og MD-polyetylenene. (De tidligere betegnelsene «høytrykks»- og «lavtrykkspolyetylen» om henholdsvis LD- og HD-polyetylen er derfor foreldet.)

Anvendelse

Polyetylen er så billig og lett å bearbeide etter alle vanlige metoder for termoplaster (se plast) at det blir brukt til mange formål. Noen eksempler er emballasje-, bygnings- og landbruksfolie, krympefilm, kombinasjonsfolier, papp- og papirbelegg, bæreposer, sekker, slanger, rør, flasker, kanner, bøtter, elektrisk isolasjonsmateriale, husholdningsartikler og tekniske artikler, visse fritidsbåter, skumplastprodukter, leketøy med mer.

De dielektriske egenskapene er usedvanlig gode, og polyetylen spilte en stor rolle for utviklingen av radaren omkring 1940.

Det største forbruket ligger i folier og slanger, hvor LD-polyetylen dominerer, mens HD-polyetylen brukes mest i stivere og sterkere produkter (kasser, trykkrør, monofilamenter, splittfilmfibrer med mer). Bruken til tekstilfibrer er sterkt begrenset på grunn av den relativt lave smeltetemperaturen. Polyetylen av typen UHMWPE (ultrahøy molekylvekt-PE), er meget slitasjebestandig og blir brukt til spesielle tekniske formål, som biomaterialer i leddproteser, for fremstilling av nye fiberkvaliteter med usedvanlig høy styrke og til skisåler.

Verdensproduksjonen av polyetylen er nærmere 100 millioner tonn/år. Den norske produksjonen tok til i 1978/1979 ved de petrokjemiske anleggene til Borealis (nå INEOS) i Bamble. Den årlig produksjonen av polyetylen ved disse anleggene var i 2017 ca. 140 000 tonn

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.