석유화학산업의 쌀인 에틸렌(C2H4)을 중합하여 범용 플라스틱의 하나인 폴리에틸렌을 생산한다.
먼저, 밀도에 따라 LDPE, LLDPE, HDPE로 분류할 수 있다.
* LDPE(Low Density PE), LLDPE(Linear Low Density PE), HDPE(High Density PE)
위 그림에서와 같이 LDPE는 많고 일정하지 않은 긴 사슬을 가지(측쇄)로 가지고 있는 가지 구조이고, HDPE는 측쇄가 거의 없는 선형(linear) 구조이다. LLDPE는 LDPE처럼 저밀도이지만 HDPE처럼 선형 구조를 가지고 있어 LLDPE라고 불린다.
PE의 발견
LDPE는 1930년대 영국 ICI사에서 에릭 포셋과 레지널드 깁슨이 실험중 부산물로 우연히 발견하였다고 한다.
액화 에틸렌과 벤즈알데히드로부터 합성염료의 중간체인 페닐에틸케톤을 가압 반응기에서 합성하는 도중 백색 분말을 발견한 것이다.
이는 촉매 없이 고압 조건에서 합성된 것으로, 이후에 Micheal Perrin이 재현하여 1939년부터 라디칼 중합으로 합성된 것으로 상업 생산을 시작하게 된다. 라디칼 중합은 불안정한(반응성이 큰) 라디칼을 중합 반응을 시작시키는 개시제(initiator)로 사용하여 단량체(monomer)가 활성화되고, 다른 단량체와 차례로 이어지면서 긴 사슬을 만들 수 있게 하는 반응이다.
지글러-나타 촉매
하지만 이러한 중합 반응은 고온, 고압으로 위험성이 크다는 문제가 있었다. 시간이 지나 1953년 독일의 지글러(Karl Zigler)가 유기금속 촉매를 이용해 낮은 온도와 압력에서 HDPE를 개발하였고, 1954년 이탈리아의 나타(Giulio Natta) 또한 유사한 촉매를 적용하여 저압에서 고밀도, 고용융점, 직선형의 폴리프로필렌(PP)을 중합하면서 이러한 폴리올레핀의 비약적인 발전이 시작되었다.
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