Відповіді напитання ЗАТ ГЕОПЛАСТ
Які типи полімерів є кращими для виробництва плівок?
Найбільш використовувані полімерні матеріали для виробництва плівок методом екструзії – поліолефіни.
Поліолефіни, які можуть бути екструдовані у вигляді одношарової та багатошарової плівки, включають:
- Поліетилен низької щільності - ПЕНП (LDPE)
- Лінійний поліетилен низької щільності - ЛПЕНП (LLDPE)
- Лінійний поліетилен низької щільності, що синтезується за допомогою металоценового каталізатора мЛПЕНП (mLLDPE, MPE)
- Поліетилен високої щільності ПЕВП (HDPE)
- Поліетилен середньої щільності ПЕСП (MDPE) - Високомолекулярний поліетилен HMWPE, VHMWPE - Сополімери етилену, наприклад етилену з вінілацетатом СЕВА (EVА) та етилену з метилакрилатом - ЕМА(EMA)
- Поліолефінові пластомери POP, POE
- Потрійні кополімери етилену (ТЕРПОЛІОЛЕФІНИ)
- Поліпропілен, сополімери пропілену - ПП (PP) та термопластичні олефіни - ТПО (TPO)
Певна плутанина в назвах найбільш поширених полілефінів - Поліетилену Високою і Поліетилену Низької щільності пояснюється назвами, що історично склалися, для цих полілефінів, пов'язаних з особливостями синтезу полімрів.
Поліетилен, який отримується при високому тиску, називають поліетиленом високого тиску (ПЕВД, ПВД) або низької щільності (ПЕНП, LDPE). У промисловості поліетилен високого тиску отримують полімеризацією етилену в трубчастому реакторі або автоклаві. При виробництві поліетилену в трубчастому реакторі етилен, змішаний з ініціатором, стиснутий компресором до 25 МПа і нагрітий до 700С, надходить спочатку в першу зону реактора, де спочатку підігрівається до 180оС, а потім у другу, де полімеризується при 190-3. З тиском 130-250 МПа. Середній часперебування етилену в реакторі 70-100 сек, ступінь перетворення 18-20% в залежності від кількості та типу ініціатора.
Поліетилен, який отримується при низькому тиску, називають поліетиленом низького тиску (ПЕНД, ПНД) або високої щільності (ПЕВП, HDPE). Використовуються три основні технології одержання поліетилену низького тиску: реакція проводиться в суспензії, реакція проводиться в розчині, здійснення газофазної полімеризації. Процес одержання поліетилену в розчині (частіше в гексані) проводять при 160-250оС, тиск 3,4-5,3 МПа, час контакту з каталізатором 10-15 хв. Поліетилен з розчину виділяють видаленням розчинника послідовно у випарнику, сепараторі та вакуумній камері гранулятора.
Звичайні переваги характерні для поліолефінів, що використовуються для виробництва плівок - простота переробки, мала вага, хороша ударна в'язкість і опір надриву, гнучкість (навіть за низьких температур), стійкість до дії хімікатів і відносно низька ціна в порівнянні з іншими пластичними масами. Основні властивості поліолефінів можуть змінюватися за допомогою широкого діапазону хімічних модифікаторів.
Поліолефіни можна переробляти методом співекструзії з різними полімерами, наприклад бар'єрними - омиленим сополімером етилену з вініловим спиртом (EVOH), поліамідом, поліефірами, адгезивами, що з'єднують шари різних полімерів, отримуючи багатошарові плівки зі спеціальними, високоефективними властивостями.
Головні сфери застосування для плівок з поліолефінів:
Більшість поліолефінів для екструзії плівки зазвичай використовують у формі гранул. Гранули поліолефінів - зазвичай овальної форми з розмірами 3 - 5 мм, зазвичай прозорі і білого кольору.
Поліолефіни іноді містять добавки, наприклад, термостабілізатори. Вонитакож можуть бути наповнені пігментами, антистатиками, ковзними та антиблокуючими добавками, УФ стабілізаторами, і т.д.
Молекулярна будова та склад полімерної композиції впливають на її здатність до переробки та на властивості виробу
Три основні властивості макромолекул впливають на більшість властивостей, важливих для екструзії плівки високої якості:
Ці молекулярні властивості визначаються характеристиками речовин, які зазвичай використовуються для виробництва поліолефінів та умов, в яких вони виходять. Основні структурні блоки, з яких виходять поліолефіни - водневі та вуглецеві атоми. Для отримання поліетилену використовується мономер етилен, C2H4, в якому об'єднані два вуглецеві атоми і чотири водневі атоми.
Для отримання поліпропілену використовується мономер - пропілен, в якому водневі та вуглецеві атоми об'єднуються, утворюючи з'єднання зі структурою CH3CH=CH2, що включає три вуглецеві атоми та шість водневих атомів.
Сополімери етилену, наприклад, ЭВА і ЭМА, отримують полімеризацією мономеру етилену з безладно розподіленими групами сомономера, типу оцтового ефіру вінілового спирту і метилакрилату.
У процесі полімеризації цих мономерів створюється суміш молекулярних ланцюгів довжин, що змінюються. Деякі ланцюги короткі, у той час як інші надзвичайно довгі, і містять кілька сотень тисяч мономірних ланок. У ланцюзі поліетилену є численні бічні відгалуження. На кожні 100 одиниць етилену в молекулярному ланцюзі існує приблизно від одного до 10 коротких або довгих відгалужень.
Розгалуження ланцюгів впливають на багато властивостей полімеру, включаючи щільність, твердість, гнучкість і прозорість. Розгалуження ланцюгів також стають вузлами в молекулярній сітці,де може відбуватися окиснення. У деяких технологічних процесах, де досягаються високі температури, окиснення може несприятливо впливати на властивості полімеру.
Близько половини світового виробництва поліетилену використовується для гнучких плівок.
У той час як у цих розрахунках приблизно половина з усіх марок поліетилену, що використовується на виробництво плівок становить ПЕНП, проте споживання ЛПЕНП та ПЕСП/ПЕВП зростає з вищою швидкістю.
У поліолефінах є суміш кристалічних та аморфних областей. Молекулярні ланцюги в кристалічних областях розташовуються майже паралельно один до одного. У аморфних областях вони розташовуються безладно. Ця суміш кристалічних та аморфних областей важлива для формування хороших плівкових виробів.
Повністю аморфний поліолефін був би подібний до гуми і мав би недостатні фізичні властивості; повністю кристалічний полімер був би дуже жорстким та крихким.
Для гомополімерних поліетиленів чим вище щільність полімеру, тим вищий рівень його кристалічності.
ПЕ високої густини має молекулярні ланцюги з порівняно нечисленними відгалуженнями від основних ланцюгів.
Це дозволяє ланцюгам ущільнюватися найближче один до одного. Результат - кристалічність до 85%. ПЕ низької щільності зазвичай має кристалічність від 35 до 55%. Лінійний ПЕ низької щільності має кристалічність від 35 до 60%. Поліпропілен високо кристалічний полімер, але він не дуже щільний.
Збільшення щільності, своєю чергою, впливає багато властивостей полімеру. При збільшенні густини значення деяких властивостей збільшуються.
Загальні принципи впливу фізичних властивостей LDPE на його переробку та механічні властивості плівок.