Поліетилен основні властивості та сфери застосування
+38 (050) 073-69-08 +38 (063) 293-13-50
Наш графік:
Пн-Пт, з 8:30 до 18:00 тел: +38 (0532) 501-004
- Ви тут:
- початок
- Довідник
- Фторопласт - полімер, який не знає меж застосування
Поліетилен: основні властивості та сфери застосування.
Основні властивості та характеристики поліетилену
Поліетилен - термопластичний полімер, який:
- непрозорий у товстому шарі;
- кристалізується в діапазоні температур від -60 до -269 °С;
- не змочується водою;
- при кімнатній температурі не розчиняється в органічних розчинниках;
- при температурі вище 80 °С спочатку набухає, а потім розчиняється в ароматичних вуглеводнях та їх галогенопроізводних;
- ПЕ стійкий до дії водних розчинів солей, кислот, лугів, але при температурах вище 60 °С сірчана та азотна кислоти швидко його руйнують;
- короткочасна обробкаПЕ окислювачем (наприклад, хромовою сумішшю) призводить до окислення поверхні та змочування її водою, полярними рідинами та клеями. У цьому випадку вироби із ПЕ можна склеювати.
Газоподібний етилен може бутиполімеризований декількома способами, залежно від цього поліетилен поділяють на:
ПЕВД полімеризується радикальним способом під тиском від 1000 до 3000 атмосфер і при температурі 180 градусів. Ініціатором є кисень.ПЕНД полімеризується при тиску не менше 5 атмосфер і температурі 80 градусів за допомогою каталізаторів Циглера-Натта та органічного розчинника.
Лінійний поліетилен (є ще назва поліетилен середнього тиску) одержують при 30-40 атмосферах і температурі близько 150 градусів. Такий поліетилен є хіба що «проміжним» продуктом між ПЕНД і ПЕВД, що стосується властивостей та якостей. Нещодавно почала застосовуватися технологія, де використовуються так звані металоценові каталізатори. Сенс технології полягає в тому, що вдається досягти більш високої молекулярної маси полімеру, це відповідно збільшує міцність виробу.
За своєю структурою і властивостями (незважаючи на те, що використовується той самий мономер), ПЕВД, ПЕНД, лінійний поліетилен відрізняються, і, відповідно, застосовуються для різних завдань. ПЕВД м'який матеріал, ПЕНД та лінійний поліетилен мають жорстку структуру.
Також відмінності виявляються в щільності, температурі плавлення, твердості та міцності.
Порівняльна характеристика поліетилену високого та низького тиску (ПЕВС та ПЕНД)
Основною причиною відмінностей властивостей ПЕ, є розгалуженість структури його макромолекул: чим більше розгалужень у ланцюгу, тим вища еластичність і менша кристалічність полімеру. Розгалуження ускладнюють більш щільну упаковку макромолекул і перешкоджають досягненню ступеня кристалічності 100%; поряд із кристалічною фазою завжди є аморфна, що містить недостатньо впорядковані ділянки макромолекул.Співвідношення цих фаз залежить від способу отримання ПЕ та умови його кристалізації. Воно визначає властивості полімеру. ПлівкиПЕНП в 5-10 разів більш проникні, ніж плівки з ПЕВП.
Механічні показники ПЕ зростають із збільшенням щільності (ступеня кристалічності) та молекулярної маси. У вигляді тонких плівок ПЕ (особливо полімер низької щільності) має більшу гнучкість і деяку прозорість, а у вигляді листів набуває великої жорсткості і непрозорості.
Поліетилен стійкий до ударних навантажень. Серед найважливіших властивостей поліетилену можна відзначити морозостійкість. Вироби з поліетилену можуть експлуатуватися при температурах від -70 до 60 °С (ПЕНП) і до 100 °С (ПЕВП), деякі марки зберігають свої цінні властивості при температурах нижче -120 °С.
Суттєвим недоліком поліетилену є його швидке старіння. Термін старіння збільшують за рахунок спеціальних добавок – протистарителів (феноли, аміни, газова сажа).
Електричні властивості поліетилену характерні для неполярного полімеру, тому він відноситься до високоякісних високочастотних діелектриків. Діелектрична проникність та тангенс кута діелектричних втрат мало змінюються із зміною частоти електричного поля, температури в межах від -80 °С до 100 °С та вологості. Однак залишки каталізатора ПЕВП підвищують тангенс кута діелектричних втрат, особливо при зміні температури, що призводить до деякого погіршення ізоляційних властивостей.
Характеристики поліетилену низького тиску (мінімальні та максимальні значення для промислових марок)
Поліетилен високого тиску
Поліетилен ПНД (високої щільності) застосовується переважно для випуску тари та упаковки. За кордоном приблизно третинаполімеру, що випускається, використовується для виготовлення контейнерів видувним формуванням (ємності для харчових продуктів, парфумерно-косметичних товарів, автомобільних та побутових хімікатів, паливних баків і бочок). При цьому варто відзначити, що в порівнянні з іншими областями, що випереджають темпи, зростає використання ПЕНД для виробництва пакувальних плівок.ПЕНД знаходить також застосування у виробництві труб і деталей трубопроводів, де використовуються такі переваги матеріалу як довговічність (термін служби - 50 років), простота стикового зварювання, дешевизна (в середньому на 30% нижче в порівнянні з металевими трубами) .
Інші позначення : PE-LD, PEBD (французьке та іспанське позначення).
Легкий еластичний матеріал, що кристалізується, з теплостійкістю без навантаження до 60°С (для окремих марок до 90°С). Допускає охолодження (різні марки в діапазоні від -45 до -120 ° С).
Властивості ПЕВД сильно залежать від щільності матеріалу. Збільшення густини призводить до підвищення міцності, жорсткості, твердості, хімічної стійкості. У той же час при збільшенні щільності знижується стійкість до ударів при низьких температурах, подовження при розриві, тріщиностійкість, проникність для газів і пар. Схильний до розтріскування при навантаженні. Не відрізняється стабільністю розмірів.
- Має відмінні діелектричні характеристики.
- Має дуже високу хімічну стійкість.
- Не стійкий до жирів, олій.
- Не стійкий до УФ-випромінювання.
- Вирізняється підвищеною радіаційною стійкістю.
- Біологічно інертний.
- Легко переробляється.
Характеристики поліетилену високого тиску (мінімальні та максимальні значення для промислових марок)
Структура споживання поліетилену в різнихсекторах промисловості, %
Ізоляція електричних дротів із поліетилену.
Кабель із ізоляцією з поліетилену має переваги порівняно з каучуковою ізоляцією. Він легкий, гнучкіший і має більшу електричну міцність. Провід, покритий тонким шаром поліетилену, може мати верхній шар пластифікованого полівінілхлориду, що утворює хороший механічний захист від пошкоджень.
У виробництві кабелів знаходить застосування ПЕНП, зшитий невеликими кількостями (1-3%) органічних перекисів або опромінений швидкими електронами.
Плівки та листи з поліетилену.
Плівки та листи можуть бути виготовлені з ПЕ будь-якої щільності. При отриманні тонких та еластичних плівок ширше застосовується ПЕНП. Листи ПЕ-плівки виготовляються двома методами: екструзією розплавленого полімеру через кільцеву щілину з подальшим роздуванням або екструзією через плоску щілину з наступною витяжкою. Вони випускаються завтовшки 0,03-0,30 мм, шириною до 1400 мм (у деяких випадках до 10 м) і завдовжки до 300 м.
Крім тонких плівок, випускається поліетилен у листах, товщиною 1-6 мм і шириною до 1400 мм. Їх застосовують як футерувальний та електроізоляційний матеріал і переробляють у вироби технічного до побутового призначення методом вакуумного формування.
Більша частина продукції з ПЕНП служить пакувальним матеріалом, конкуруючи з іншими плівками (целофановою, полівінілхлоридною, полівініліденхлоридною, полівінілфторидною, поліетилентерефталатною, з полівінілового спирту та ін.), менша частина використовується для виготовлення різних виробів (сумок, мішків, інших видів тари).
Широко застосовуються плівки для пакування замороженого м'яса та птиці, при виготовленні аеростатів та балонів дляпроведення метеорологічних та інших досліджень верхніх шарів атмосфери, захисту від корозії магістральних нафто- та газопроводів. У сільському господарстві прозора плівка використовується для заміни скла у теплицях та парниках. Чорна плівка служить для покриття ґрунту з метою затримання тепла при вирощуванні овочів, плодово-ягідних та бобових культур, а також для вистилання силосних ям, дна водойм та каналів. Все більше застосовується поліетиленова плівка як матеріал для дахів та стін при спорудженні приміщень для зберігання врожаю, сільськогосподарських машин та іншого обладнання.
З поліетиленової плівки виготовляють предмети домашнього вжитку: плащі, скатертини, гардини, серветки, фартухи, косинки і т. п. Плівка може бути нанесена з одного боку різні матеріали: папір, тканина, целофан, металеву фольгу.
Армована поліетиленова плівка відрізняється більшою міцністю, ніж звичайна плівка такої ж товщини. Матеріал складається з двох плівок, між якими знаходяться армуючі нитки із синтетичних або природних волокон або рідка скляна тканина.
З дуже тонких армованих плівок виготовляють скатертини, а також плівки для теплиць; з більш товстих плівок - мішки та пакувальний матеріал. Армована плівка, зміцнена рідкою скляною тканиною, може бути застосована для виготовлення захисного одягу та використана як обкладний матеріал для різних ємностей.
На основі плівок з ПЕ можуть бути виготовлені липкі (клеючі) плівки або стрічки, придатні для ремонту кабельних ліній високочастотного зв'язку та захисту сталевих підземних трубопроводів від корозії. Поліетиленові плівки та стрічки з липким шаром містять на одній стороні шар низькомолекулярного поліізобутилену, іноді в суміші з бутилкаучуком. Випускаються вонитовщиною 65-96 мкм, шириною 80-150 мм.
ПЕНП та ПЕВП застосовують і для захисту металевих виробів від корозії. Захисний шар наноситься методами газополум'яного та вихрового напилення.
Труби та трубна продукція з поліетилену.
З усіх видів пластмас ПЕ знайшов найбільше застосування для виготовлення екструзії та відцентрового лиття труб, що характеризуються легкістю, корозійною стійкістю, незначним опором руху рідини, простотою монтажу, гнучкістю, морозостійкістю, легкістю зварювання.
Безперервним методом випускаються труби будь-якої довжини із внутрішнім діаметром 6-300 мм при товщині стінок 1,5-10 мм. Поліетиленові труби невеликого діаметра намотуються на барабани. Литтям під тиском виготовляють арматуру до труб, що включає колінчасті труби, зігнуті під кутом 45 і 90 град; трійники, муфти, хрестовини, патрубки. Труби великого діаметра (до 1600 мм) з товщиною стінок до 25 мм одержують методом відцентрового лиття.
Поліетиленові труби внаслідок їх хімічної стійкості та еластичності застосовуються для транспортування води, розчинів солей та лугів, кислот, різних рідин та газів у хімічній промисловості, для спорудження внутрішньої та зовнішньої водопровідної мережі, в іригаційних системах та дощувальних установках.
Труби з ПЕНП можуть працювати при температурах до 60 ° С, а ПЕВП - до 100 ° С. Такі труби не руйнуються за низьких температур (до – 60°С) і замерзання води; вони не схильні до ґрунтової корозії.
Формування та ливарні вироби з поліетилену.
З поліетиленових листів, отриманих екструзією чи пресуванням, можна виготовити різні вироби штампуванням, згинанням за шаблоном або вакуумформуванням. Великогабаритні вироби (човни, ванни, баки тощо) також можуть бутивиготовлені зпорошку поліетилену шляхом його спікання на нагрітій формі. Окремі частини виробів можуть бути зварені за допомогою струменя гарячого повітря, нагрітого до 250 °С. Формуванням та зварюванням можна виготовити вентилі, ковпаки, конейнери, частини вентиляторів та насосів для кислот, мішалки, фільтри, різні ємності, відра тощо.
Одним з основних методів переробки ПЕ вироби є метод лиття під тиском. Велике поширення у фармацевтичній та хімічній промисловості набули пляшки з поліетилену обсягом від 25 до 5000 мл, а також посуд, іграшки, електротехнічні вироби, гратчасті кошики та ящики.
Вибір тієї чи іншої технологічного процесу визначається насамперед необхідністю отримання марочного асортименту з певним комплексом властивостей. Суспензійний метод доцільний для виробництва поліетилену трубних марок та марок поліетилену, призначеного для переробки екструзійним методом, а також для високомолекулярного поліетилену. Із залученням розчинних технологій одержують ЛПЕНД, для високоякісних пакувальних плівок, марки поліетилену для виготовлення виробів методами лиття та ротаційного формування. Газофазним методом виробляють марочний асортиментполіетилену, призначений для виготовлення товарів народного споживання.