Первая статья о геомембране здесь
В каталогах производителей и поставщиков геомембраны встречаются такие аббревиатуры, как ПЭНД (HDPE) или ПЭВД (HDPE). Они означают, что материал был произведен из полиэтилена низкого давления (полиэтилена высокой плотности) или полиэтилена высокого давления (полиэтилена низкой плотности). Вроде все понятно – давление низкое, плотность высокая, и наоборот. А вот почему такая закономерность и как это используется при создании геомембраны, мы решили написать.
Полимеризация этилена
Вспомним химию: полиэтилен получают из этилена – газообразного углеводорода с формулой С2Н4. Выглядит он вот так:
Чтобы получить полиэтилен, нужно соединить огромное количество таких молекул.
Полиэтилен высокого давления
Технология получения полиэтиилена высокого давления в промышленных масштабах была разработана и внедрена в конце 30-х годов прошлого века в США. Реакция протекала в условиях: температура 200 С, давление 1500 атм., катализатором служили пероксиды. Механизм реакции – свободно-радикальный. Рассмотрим его.
Соединение атомов с учетом электронов в пероксидах выглядит так:
Связь О∙∙О легко разрушается с образованием свободных радикалов – частиц со свободным электроном, получается Н∙∙О∙, который «активирует» этилен.
Большое количество радикальных молекул, которые соединяются в полимер с ответвлениями, как на рис. 1 а.
На выходе получают продукт в виде гранул. Именно разветвления дают ПЭВД такие свойства, как низкую плотность, эластичность.
Процесс полимеризации по радикальному механизму сложно контролировать. Невозможно получать в итоге молекулы полиэтилена с определенным числом звеньев, а также структурировать ответвления.
Катионная полимеризация
В 50-х годах немецким химиком Циглером, был открыт, а позже доработан итальянцем Наттом, катализатор на основе титана и алюминия, способствующий проведению полимеризации в более мягких условиях: температура 150 С, давление 2-3 атм. В 1963 году они получили за свое открытие Нобелевскую премию.
Механизм реакции до конца не изучен, предполагается активация металлом молекул этилена и последующим соединением в цепь (на рис. б). Получается полимер с неразветвленной структурой, на выходе – суспензия. Возможно в процессе контролировать размер молекулы полиэтилена. Благодаря неразветвленной цепочке ПЭНД имеет большую плотность и твердость, чем ПЭВД.
Сейчас применяется уже третье поколение металлсодержащих катализаторов. После катализатора Циглера-Натта использовали металлоценовые, в основе которых лежали маталлорганические соединения. Технологами активно внедряют так называемые пост-металлоценовые катализаторы, в основе которых комплексы переходных металлов с азотсодержащим скелетом. Получают цепи полиэтилена с короткоцепными регулярными разветвлениями (c, d на рисунке).
Применение геомембран, в зависимости от исходного сырья
Как мы уже выяснили, геомембрана, в зависимости от исходного сырья, также обладает определенными свойствами.
Как это сказывается на ее применении:
1. Геомембрана «ЭЛАРПАН HDPE» на основе полиэтилена высокого давления (низкой плотности) используется в подземной гидроизоляции, в районах с нестабильным грунтом благодаря своей эластичности даже при низких температурах.
2. Геомембрана «ЭЛАРПАН LDPE» на основе полиэтилена низкого давления (высокой плотности) применяется в лагунах, полигонах, хранилищах агрессивных соединений, отличается прочностью и стойкостью.
На нашем производстве выпускается трехслойный материал, то есть воедино соединяются три слоя полиэтилена, благодаря чему получается наиболее эффективно использовать его свойства.
А теперь, как обещали, про уникальную геомембрану, выпускаемую ПСК Геодор. Этот материал единственный и неповторимый в своем роде, запатентованное изобретение, принадлежащее компании. Ее особенность заключается в том, что средний слой окрашен в красный цвет, что позволяет увидеть повреждения материала.
В следующей статье мы расскажем об основных ошибках, которые допускают при укладке геомембраны.