폴리에틸렌

요약 에틸렌의 중합으로 생기는 사슬 모양의 고분자 화합물이다.

의 원유를 분류(分溜)하여 부분(100∼200℃ 유출부분)을 분리시키고, 이것을 분해시켜 약 25% 에틸렌을 분취(分取)한다. 이 에틸렌을 중합시켜서 다음과 같은 식을 가지는 폴리에틸렌을 만든다(때로는 가지가 있는 경우도 있다).

CH₂＝CH₂→…－CH₂－CH₂－CH₂－CH₂－…

중합방법에 따라 여러 종류의 폴리에틸렌이 생기는데, 밀도에 따라 저밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌으로 구별된다.

현재는 A류에 해당하는 저밀도 폴리에틸렌(연질 폴리에틸렌)과 C류에 해당하는 고밀도 폴리에틸렌(경질 폴리에틸렌)이 주요 제품인데, 저밀도 폴리에틸렌이 많이 제조된다. 저밀도 폴리에틸렌은 미량(微量)의 공기를 로 하여 1,000atm, 200℃ 이상 고압하에서 가열하여 만들어지며, 따라서 일반적으로 고압 폴리에틸렌이라고 한다.

밀도 0.91 정도이며, 가지가 있기 때문에 분자 배열이 충분하지 않고 결정화된 부분이 65% 정도이기 때문에 말랑말랑해져서 잘 늘어나며, 인장강도는 약간 작지만 내충격성은 크다. 가공하기 쉽고 사용하기 쉽다. 저밀도 폴리에틸렌은 각종 병을 비롯하여 냉장고의 제빙용 상자 등을 만들므로 가정에서 볼 수 있다.

고밀도 폴리에틸렌은 이른바 치글러나타촉매(사염화타이타늄과 삼에틸알루미늄으로 이루어지는 착염촉매)를 사용하여 약 70℃, 10atm에서 에틸렌을 중합시킨다. 일반적으로 저압 폴리에틸렌이라고 하는데, [표]와 같이 연화점(軟化點)·굳기·강도가 모두 크지만, 신장(伸張)과 내충격성이 작고 촉감도 딱딱하다. 이것은 가지가 적고, 결정성이 커서 85%에 이르며, 밀도는 0.95를 넘는다. 폴리에틸렌은 녹으면서 스스로 연소한다.



이밖에 중압중합법(中壓重合法)으로 만들어지는 중압 폴리에틸렌이 있는데, 중압중합법에는 필립스법과 스탠더드법이 있다. 필립스법은 알루미나-실리카를 운반체로 하는 산화크로뮴을 촉매로 하여 70atm, 80℃에서 중합시키는 방법이며, 스탠더드법은 몰리브데넘 등 각종 촉매를 사용하여 150℃ 이상, 100atm 이하에서 중합시키는 방법이다.

또 초고압법이라고 하여 3,000atm을 사용하는 방법도 있는데, 이들은 모두 고밀도 폴리에틸렌을 생산한다. 폴리에틸렌의 분자량은 대부분 5만~10만의 것이다. 앞에서 말한 것처럼 CH₂만으로 구성되기 때문에 전기절연성이 우수하여 부피고유저항[體積固有抵抗]이 10¹⁹Ω·cm에 이르며, 구조식에서 나타나듯이 C의 사슬을 중심으로 하여 대칭성이기 때문에 고주파 절연재료로도 가장 우수하다. 고압법 폴리에틸렌의 하전(荷電)하의 열변형온도가 50℃, 저압법에서도 80℃ 부근이라는 점을 제외하면 전기재료로서 뛰어난 재료이다.

이밖에 각종 용기, 포장용 필름, 섬유, 파이프, 패킹, 도료 등에 사용된다. 버킷·컵 등은 압출성형(壓出成形)으로 만들어지고, 공업 약품용 용기, 액체세제 용기 등은 중공성형(中空成型)으로 만들어진다. 섬유는 당 9g의 높은 인장력을 가지며, 주로 공업용 로프 등이 만들어진다. 최근에는 포장용 필름이 많이 생산된다.