Полиэтилен низкого давления применение: Полиэтилен низкого давления: плюсы и минусы

Полиэтилен низкого давления — характеристики и способы производства

Полиэтилен высокого и низкого давления является очень распространенным синтетическим сырьем для производства различных изделий. Этот материал обладает огромным запасом прочности на разрыв, что и обуславливает основную сферу его применения. Он используется для изготовления различных упаковочных пленок, входит в состав полимерных труб для водопроводов и газопроводов, служит в качестве изоляционного слоя в некоторых видах электрического и оптоволоконного кабеля, применяется в теплоизоляционных целях.

Производство полиэтилена обходится достаточно дешево, поэтому он и получил столь широкое распространение. Но в последнее время его производство сокращается благодаря усилиям борцов за экологию. Дело в том, что изделия из полиэтилена не разлагаются под воздействием природных факторов и отходы наносят существенный вред окружающей среде. Развитые страны уже перешли на изготовление упаковок и пакетов из экологически чистых материалов. В будущем эта тенденция затронет весь мир, так что за полиэтиленом останется только промышленная сфера, а бытовую сторону жизни возьмут на себя другие материалы.

Полиэтилен низкого давления (ПНД) — это жесткий полимерный продукт высокой плотности. Он обладает высокой степенью связанности между молекулами структурной сетки, что повышает его износоустойчивость. Из-за высокой плотности молекулярной сетки этот материал менее прозрачен, чем полиэтилен высокого давления. Используется ПНД в основном в промышленных целях, так как он имеет повышенную стойкость к химическим маслам и другим техническим жидкостям. Его применяют для изготовления различных технологических емкостей. Лишь незначительный процент идет на удовлетворение бытовых нужд населения.

 

Технологии производства ПНД

 

Существует три технологии изготовления данного материала. Первая называется «суспензионная полимеризация». Этот метод подразумевает полимеризацию заранее подготовленных гранул.

Весь процесс происходит в специальном растворе — суспензии. Для устойчивости материала используются химические стабилизаторы, которыми могут выступать полимерные спирты, оксиды легких металлов, неагрессивные кислоты и некоторые виды глины. Протекает процесс при постоянном перемешивании состава, благодаря чему полимеризация происходит в каждом мономере, что обеспечивает максимально устойчивое слияние элементов. Такая технология позволяет получать максимально однородный по строению продукт, который не будет содержать изъянов или слабых зон. Недостатком метода является попадание остатков стабилизатора в структуру конечного продукта.

Растворная полимеризация протекает под действием температуры 60-130 градусов при помощи катализатора. Получаемый полиэтилен низкого давления имеет однородное строение, высокую степень гибкости, хорошо восстанавливает структуру после незначительных деформаций, более устойчив к истиранию. Из минусов стоит отметить сложность подбора катализатора, так как многие химические элементы под воздействием температуры начинают принимать участие в химической реакции, что является недопустимым ввиду влияния подобного процесса на конечный результат.

 

 

Газофазная полимеризация в наши дни сохранилась на единицах заводов. Она практически не применяется ввиду невысокого качества получаемой продукции. Основа метода состоит в использовании газовой среды для полимеризации мономеров. Процесс соединения протекает благодаря воздействию диффузии. Этот процесс подразумевает свободное перемещение и столкновение молекул, поэтому финальный продукт имеет не совсем однородную структуру и некоторые участки могут быть гораздо менее устойчивы к износу.

Производство полиэтилена, как видно из приведенных методов, основано на применении законов химии. Оно сопряжено с постоянным использованием реакций между различными элементами. В ходе протекания реакций выделяется большое количество побочных продуктов, которые являются отходами производства. Большинство отходов являются вредными для экологии, поэтому требуют правильного хранения и утилизации. Не стоит пренебрегать этими процедурами, так как они урегулированы законодательными актами и нарушение повлечет за собой серьезные последствия.

 

 

 

Также на многих заводах налажено производство вторичного полиэтилена. В качестве сырья используются отслужившие свой срок материалы. Этот метод привлекателен с нескольких точек зрения. С экономической стороны он требует меньших затрат на производство, так как идет фактически не производство нового материала, а возвращение к жизни уже готового элемента. А с точки зрения экологии, вторичное сырье, которое идет на переработку, не загрязняет природу и не требует больших площадей для хранения после окончания эксплуатационного периода.

 

Требования ГОСТ

 

Установлены рабочие параметры полиэтилена низкого давления ГОСТом 16338-85. Постановление было принято еще советским правительством в 1985 году и дошло до наших дней без изменений и поправок. Установленные стандарты удовлетворяют, в том числе и международным требованиям, так что отечественная продукция пригодна для экспорта во все страны мира. Продукция, которая соответствует предъявляемым требованиям, относится к высшей и первой категориям качества. Технические характеристики согласно ГОСТу: плотность — не менее 0,93 грамма на сантиметр кубический, температура плавления — 125-130 градусов по Цельсию, плотность гранул мономера в структурном строении — не менее 0,5 грамм на сантиметр кубический, стойкость к разрушению на изгиб — не менее 19 мегапаскаль, стойкость к разрушению на порез — не менее 19 мегапаскаль, удельное электрическое сопротивление — 1,014 килоом, водопоглощение за календарный месяц — не более 0,04%.

 

 

Полиэтилен высокой плотности имеет линейное строение молекулярной кристаллической сетки. Продукция высокого качества не содержит разветвлений, которые приводят к неоднородности структуры материала. Неоднородное строение влечет за собой негативные последствия в виде не одинаковой прочности изделия на любом участке. Поэтому необходимо тщательно соблюдать требования технологического процесса производства и использовать только сырье высокого качества. Из основных свойств полиэтилена низкого давления также стоит выделить высокую степень связи между молекулами в кристаллической решетке и растворимость в ароматических углеводородах только под воздействием температуры свыше 120 градусов по Цельсию. Плотность полиэтилена низкого давления должна соответствовать ГОСТу, иначе материал будет непригоден для использования в целевой отрасли. Это является самым важным параметром, который и определяет принадлежность полиэтилена к той или иной группе.

 

Широкая сфера применения полиэтилена обусловлена его отличными характеристиками

 

В мире насчитывается огромное количество производителей полиэтилена. Они ведут постоянную конкурентную борьбу между собой. Высокая степень стандартизации продукции не дает широких просторов для производственных экспериментов. Поэтому основными аргументами в споре за внимание потенциальных клиентов являются ценовая политика и качество продукции. Немаловажным фактором является и реклама. А на фоне осознания многими людьми проблемы глобального загрязнения природы весомым условием может оказаться внедрение более современного оборудования, минимизирующего количество вредных выбросов.

Марки полиэтилена весьма разнообразны. Материалы отличаются своим назначением и способом производства. В их структуру могут быть введены различные добавки, изменяющие базовые свойства до необходимого для определенных целей значения. Некоторые фирмы практикуют изготовление материалов по специальному заказу с уникальными свойствами. Но такой вид производства используется крайне редко ввиду его дороговизны. Изделия из полиэтилена отличаются высоким качеством и долговечностью. Невосприимчивость к разрушающим природным факторам и способность противостоять многим видам агрессивных химических элементов значительно расширяет сферу возможного использования готовой продукции.

Полиэтилен является материалом для изготовления различных изделий. Поэтому его закупают в основном другие заводы, занимающиеся производством продукции из синтетического сырья. В продажу чаще всего поступает листовой полиэтилен низкого давления. Подобный вид расфасовки очень удобен для клиентов. Он позволяет отматывать необходимое количество пленки и производить с ней всевозможные манипуляции. К тому же рулон дает возможность хранить большое количество продукции в компактном виде, что также имеет положительное значение для транспортировки.

 

 

Одним из самых важных моментов в промышленном масштабе является производство труб из полиэтилена. Эти изделия приходят на смену металлическим трубопроводам. Они гораздо более долговечны, им не требуется защитное покрытие, и они имеют меньший вес. Используются такие трубы как непосредственно в домах, так и при прокладке надземных и подземных коммуникаций. Сварка производится при помощи электрического нагревания концов соединяемых предметов. Под воздействием температуры материал переходит в вязкое состояние, которое позволяет легко совместить два элемента. Для этого их плотно прижимают друг к другу и держат некоторое время до полного остывания. Затем при помощи специального инструмента удаляют лишние детали, а полиэтиленовые изделия остаются надежно скрепленными друг с другом.

 

 

 

 

Строение, свойства, получение и применение полиэтилена — LLC Polymers Вторичная Гранула

Полиэтилен – синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Продукт полимеризации этилена. Твердое вещество белого цвета. Выпускается в форме полиэтилена низкого давления (полиэтилена высокой плотности), получаемого суспензионным методом полимеризации этилена при низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах в суспензии или газофазным методом полимеризации этилена в газовой фазе на комплексных металлоорганических катализаторах на носителе, и полиэтилена высокого давления (полиэтилен низкой плотности), получаемого при высоком давлении полимеризацией этилена в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа. Кроме того, существует несколько подклассов полиэтилена, отличающиеся от традиционных более высокими эксплуатационными характеристиками. В частности, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен, получаемый на металлоценовых катализаторах, бимодальный полиэтилен.

Как правило, полиэтилен выпускают в виде стабилизированных гранул диаметром 2-5 миллиметров в окрашенном и неокрашенном виде. Но возможен и промышленный выпуск полиэтилена в виде порошка.

Обычное обозначение полиэтилена на российском рынке – ПЭ, но могут встречаться и другие обозначения: PE (полиэтилен), ПЭНП или ПЭВД или LDPE или PEBD или PELD (полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокого давления), ПЭВП или ПЭНД или HDPE или PEHD (полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкого давления), ПЭСП или MDPE или PEMD (полиэтилен средней плотности), ULDPE (полиэтилен сверхнизкой плотности), VLDPE (полиэтилен очень низкой плотности), ЛПЭНП или LLDPE или PELLD (линейный полиэтилен низкой плотности), LMDPE (линейный полиэтилен средней плотности), HMWPE или PEHMW или VHMWPE (высокомолекулярный полиэтилен). HMWHDPE (высокомолекулярный полиэтилен высокой плотности), PEUHMW или UHMWPE (сверхвысокомолекулярный полиэтилен), UHMWHDPE (ультравысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности), PEX или XLPE (сшитый полиэтилен), PEC или CPE (хлорированный полиэтилен), EPE (вспенивающийся полиэтилен), mLLDPE или MPE (металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности).

Условное обозначение отечественного суспензионного полиэтилена низкого давления, состоит из названия материала «полиэтилен», восьми цифр, характеризующих конкретную марку, и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Первая цифра 2 указывает на то, что процесс полимеризации этилена протекает на комплексных металлоорганических катализаторах при низком давлении. Две следующие цифры обозначают порядковый номер базовой марки. Четвертая цифра указывает на степень гомогенизации полиэтилена. Полиэтилен низкого давления подвергается усреднению холодным смешением, которое обозначается цифрой 0. Пятая цифра условно определяет группу плотности полиэтилена:

6 – 0,931-0,939 г/см³;
7 – 0,940-0,947 г/см³;
8 – 0,948-0,959 г/см³;
9 – 0,960-0,970 г/см³.
При определении группы плотности берут среднее значение плотности данной марки. Следующие цифры, написанные через тире, указывают десятикратное среднее значение показателя текучести расплава данной марки.
Пример обозначения базовой марки суспензионного полиэтилена низкого давления порядкового номера марки 10, усредненного холодным смешением, плотностью 0,948-0,959 г/см³ и средним показателем текучести расплава 7,5 г/10 мин:
Полиэтилен 21008-075 ГОСТ 16338-85.
Обозначение композиции полиэтилена низкого давления, не содержащей добавки красителя, состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр обозначения базовой марки, номера рецептуры добавки, написанного через тире, и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Пример обозначения композиции суспензионного полиэтилена низкого давления базовой марки 21008-075 с добавками в соответствии с рецептурой 04:
Полиэтилен 210-04 ГОСТ 16338-85.
Пример обозначения композиции газофазного полиэтилена низкого давления марки 271 с добавками в соответствии с рецептурой 70:
Полиэтилен 271-70 ГОСТ 16338-85.
Обозначение композиции полиэтилена низкого давления с добавкой красителя состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр базовой марки, написанного через тире номера рецептуры добавки (при ее наличии), написанного через запятую наименования цвета, трехзначного числа, обозначающего рецептуру окраски, и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Пример обозначения базовой марки полиэтилена низкого давления 21008-075 и композиции 210-04 на ее основе, окрашенных в красный цвет по рецептуре 101:
Полиэтилен 210, красный рец. 101 ГОСТ 16338-85,
Полиэтилен 210-04, красный рец. 101 ГОСТ 16338-85.

Базовые марки суспензионного полиэтилена низкого давления: 20108-001; 20208-002; 20308-005; 20408-007; 20508-007; 20608-012; 20708-016; 20808-024; 20908-040; 21008-075.

Базовые марки газофазного полиэтилена низкого давления: 271-70; 271-82; 271-83; 273-71; 273-73; 273-79; 273-80; 273-81; 276-73; 276-75; 276-83; 276-84; 276-85; 276-95; 277-73; 277-75; 277-83; 277-84; 277-85; 277-95.

Условное обозначение отечественного полиэтилена высокого давления состоит из названия «полиэтилен», восьми цифр, сорта и обозначения стандарта, в соответствии с которым полиэтилен изготовлен.
Первая цифра – 1 указывает на то, что процесс полимеризации этилена протекает при высоком давлении в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа.
Две следующие цифры обозначают порядковый номер базовой марки. Четвертая цифра указывает на степень гомогенизации полиэтилена:
0 — без гомогенизации в расплаве;
1 — гомогенизированный в расплаве.
Пятая цифра условно определяет группу плотности полиэтилена, г/см³.
1 – 0,900-0,909
2 – 0,910-0,916
3 – 0,917-0,921
4 – 0,922-0,926
5 – 0,927-0,930
6 – 0,931-0,939
При определении группы плотности берут её номинальное значение для данной марки.
Следующие цифры, написанные через тире, указывают десятикратное значение показателя текучести расплава.
Пример обозначения полиэтилена высокого давления порядкового номера марки 15, без гомогенизации в расплаве, плотностью 0,917-0,921 г/см³и номинальным значением показателя текучести расплава 7 г/10 мин 1-го сорта:
Полиэтилен 11503-070, сорт 1, ГОСТ 16337-77
Обозначение композиций полиэтилена высокого давления состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр обозначения базовой марки, номера рецептуры добавки, написанного через тире, цвета и рецептуры окрашивания, сорта и обозначения стандарта, в соответствии с которым изготовлен полиэтилен.
Пример обозначения композиции полиэтилена высокого давления базовой марки 10204-003 с добавками в соответствии с рецептурой 03, 1-го сорта:
Полиэтилен 102-03, сорт 1, ГОСТ 16337-77
В случае окрашенных композиций полиэтилена высокого давления к обозначению добавляется цвет и трехзначное число, обозначающее рецептуру окраски.
Пример обозначения композиции полиэтилена высокого давления базовой марки 10204-003, окрашенной в розовый цвет по рецептуре 104, 1-го сорта:
Полиэтилен 102, розовый 104, сорт 1, ГОСТ 16337-77
В обозначении полиэтилена высокого давления, предназначенного для изготовления пленок различного назначения, изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, питьевой водой, косметическими и лекарственными препаратами, игрушек, а также полиэтилена, подлежащего длительному хранению, дополнительно указывают соответствующее назначение.

Базовые марки полиэтилена высокого давления, полученного в реакторах с перемешивающим устройством: 10204-003; 10604-007; 10703-020; 10803-020; 11304-040; 11503-070; 12003-200; 12103-200.

Базовые марки полиэтилена высокого давления, полученного в реакторах трубчатого типа: 15003-002; 15303-003; 15503-004; 16305-005; 17603-006; 17504-006; 16005-008; 17703-010; 16603-011; 17803-015; 15803-020; 16204-020; 16405-020; 18003-030; 18103-035; 16904-040; 18203-055; 16803-070; 18303-120; 17403-200; 18404-200.

В кабельной промышленности используются композиции на основе полиэтилена высокого давления (низкой плотности) и низкого давления (высокой плотности) со стабилизаторами и другими добавками, предназначенные для наложения изоляции, оболочек и защитных покровов проводов и кабелей методом экструзии.
Марки композиций полиэтилена для кабельной промышленности устанавливаются на основе базовых марок полиэтилена высокого давления 10204-003, 15303-003, 10703-020, 18003-030, 17803-015 и рецептур добавок 01, 02, 04, 09, 10, 93-97, 99, 100, марки 10703-020 и рецептур 61 и полиэтилена низкого давления (суспензионный метод) 20408-007, 20608-012, 20708-016, 20808-024 и рецептур добавок 07, 11, 12, 19, 57 полиэтилена низкого давления (газофазный метод) на основе марки 271-порошок и рецептур добавок 70, 82, 83, марки 273-порошок и рецептур добавок 71, 81.
Обозначение марок композиций полиэтилена для кабельной промышленности состоит из наименования материала «полиэтилен», трех первых цифр обозначения базовой марки полиэтилена, номера рецептуры добавок, написанного через тире, и буквы «К», обозначающей применение композиций полиэтилена в кабельной промышленности, и обозначения стандарта, в соответствии с которым изготовлен полиэтилен для кабельной промышленности.
Пример условного обозначения композиции для кабельной промышленности на основе полиэтилена высокого давления базовой марки 10204-003 с добавками в соответствии с рецептурой 09:
Полиэтилен 102-09К ГОСТ 16336-77
Пример условного обозначения композиции для кабельной промышленности на основе полиэтилена низкого давления базовой марки 20408-007 с добавками в соответствии с рецептурой 07:
Полиэтилен 204-07К ГОСТ 16336-77

При заказе полиэтилена после обозначения марки указывают сорт. Для полиэтилена, предназначенного для изготовления электротехнических изделий и изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, питьевой водой, косметическими и лекарственными препаратами, игрушек, контактирующих и не контактирующих с полостью рта, а также для полиэтилена, подлежащего длительному хранению, дополнительно указывают соответствующее назначение.

Но на рынке присутствуют и другие марки полиэтилена, поскольку большинство производителей работает в соответствии с собственными ТУ, отражающими развитие индустрии полимерных материалов, за которым система стандартизации не всегда успевает.

Строение: Полиэтилен является продуктом полимеризации этилена, химическая формула которого С₂Н₄. В процессе полимеризации происходит разрыв двойной связи этилена и образуется полимерная цепь, элементарное звено которой состоит из двух атомов углерода и четырех атомов водорода:

Н Н
| |
– С – С –
| |
Н Н

В процессе полимеризации может происходить разветвление полимерной цепи, когда к растущей главной цепи сбоку присоединяется короткая полимерная группа.
Разветвленность полимерной цепи препятствует плотной упаковке макромолекул и приводит к образованию рыхлой аморфно-кристаллической структуры материала и, как следствие, к уменьшению плотности полимера и понижению температуры размягчения. Различная степень разветвленности полимерной цепи полиэтиленов высокого и низкого давления и определяет различие свойств этих материалов.
Так у полиэтилена высокого давления разветвленность цепи 15-25 ответвлений на 1000 атомов углерода цепи, а у полиэтилена низкого давления – 3-6 на 1000 атомов углерода цепи. Соответственно, плотность, температуры плавления и размягчения, степень кристалличности у ПЭВД, который еще называют «полиэтиленом с разветвленной цепью», меньше, чем у ПЭНД, способ полимеризации которого обусловливает малую разветвленность.

Свойства: Полиэтилен – пластический материал с хорошими диэлектрическими свойствами. Ударостойкий, не ломающийся, с небольшой поглотительной способностью. Физиологически нейтральный, без запаха. Обладает низкой паро и газопроницаемостью. Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчив к алкоголю, бензину, воде, овощным сокам, маслу. Разрушается 50%-ной азотной кислотой, а также жидкими и газообразными хлором и фтором. Не растворим в органических растворителях и ограниченно набухает в них. Полиэтилен стоек при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа. Но на воздухе деструктируется при нагревании уже при 80 °С. Устойчив к низким температурам до –70 °С. Под действием солнечной радиации, особенно ультрафиолетовых лучей, подвергается фотодеструкции (в качестве светостабилизаторов используется сажа, производные бензофенонов). Практически безвреден, из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.
Полиэтилен легко перерабатывается всеми основными способами переработки пластмасс. Легко подвергается модификации. Посредством хлорирования, сульфирования, бромирования, фторирования ему можно придать каучукоподобные свойства, улучшить теплостойкость, химическую стойкость. Сополимеризацией с другими олефинами, полярными мономерами повысить стойкость к растрескиванию, эластичность, прозрачность, адгезионные характеристики. Смешением с другими полимерами или сополимерами улучшить ударную вязкость и другие физические свойства.
Химические, физические и эксплуатационные свойства полиэтилена зависят от плотности и молекулярной массы полимера, а потому различны для различных видов полиэтилена. Так, например, ПЭВД(полиэтилен с разветвленной цепью) мягче, чем ПЭНД, следовательно пленки из полиэтилена низкого давления более жесткие и плотные, чем из полиэтилена высокого давления. Их прочность при растяжении и сжатии выше, сопротивление раздиру и удару ниже, а проницаемость в 5-6 раз ниже, чем у пленок из ПЭВД.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой более 1 000 000 имеет повышенные прочностные качества. Температурный интервал его эксплуатации от -260 до +120 °С. Он обладает низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, стойкостью к растрескиванию, химической стойкостью в наиболее агрессивных средах.

Свойства ПЭНД в соответствии с ГОСТ 16338-85.
1. Плотность – 0,931-0,970 г/см³.
2. Температура плавления – 125-132 °С.
3. Температура размягчения по Вика в воздушной среде – 120-125 °С.
4. Насыпная плотность гранул – 0,5-0,6 г/см³.
5. Насыпная плотность порошка – 0,20-0,25 г/см³.
6. Разрушающее напряжение при изгибе –19,0-35,0 МПа
7. Предел прочности при срезе – 19,0-35,0 МПа.
8. Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой – 48,0-54,0 МПа.
9. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 10¹⁴ Ом.
10. Удельное объемное электрическое сопротивление – 10¹⁶-10¹⁷ Ом·см.
11. Водопоглощение за 30 суток – 0,03-0,04 %.
12. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10¹⁰ Гц – 0,0002-0,0005.
13. Диэлектрическая проницаемость при частоте 10¹⁰ Гц – 2,32-2,36.
14. Удельная теплоемкость при 20-25 °С – 1680-1880 Дж/кг·°С.
15. Теплопроводность – (41,8-44)·10^-2 В/(м·°С).
16. Линейный коэффициент термического расширения – (1,7-2,0)·10^-41/°С.

Свойства ПЭВД в соответствии с ГОСТ 16337-77.
1. Плотность – 0,900-0,939 г/см³.
2. Температура плавления – 103-110 °С.
3. Насыпная плотность – 0,5-0,6 г/см³.
4. Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой – (1,66-2,25)·10⁵ Па; 1,7-2,3 кгс/см².
5. Усадка при литье – 1,0-3,5 %.
6. Водопоглощение за 30 суток – 0,020 %.
7. Разрушающее напряжение при изгибе – (117,6-196,07)·10⁵ Па; 120-200 кгс/см².
8. Предел прочности – (137,2-166,6)·10⁵ Па; 140-170 кгс/см².
9. Удельное объемное электрическое сопротивление – 10¹⁶-10¹⁷ Ом·см.
10. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 10¹⁵ Ом.
11. Температура хрупкости для полиэтилена с показателем текучести расплава в г/10 мин
0,2-0,3 – не выше минус 120 °С,
0,6-1,0 – не выше минус 110 °С,
1,5-2,2 – не выше минус 100 °С,
3,5 – не выше минус 80 °С,
5,5 – не выше минус 70 °С,
7-8 – не выше минус 60 °С,
12 – не выше минус 55 °С,
20 – не выше минус 45 °С.
12. Модуль упругости (секущий) для полиэтилена плотностью в г/см²
0,917-0,921 – (882,3-1274,5)·10⁵ Па; 900-1300 кгс/см²,
0,922-0,926 – (1372-1764,7)·10⁵ Па; 1400-1800 кгс/см²,
0,928 – 2107,8 ·10⁵ Па; 2150 кгс/см².
13. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10¹⁰0 Гц – 0,0002-0,0005.
14. Диэлектрическая проницаемость при частоте 10¹⁰ Гц – 2,25-2,31.

Сравнительный анализ характеристик ПЭНД и ПЭВД показывает, что ПЭНД, вследствие более высокой плотности, имеет более высокие прочностные показатели: теплостойкость, жесткость и твердость, обладает большей стойкостью к растворителям, чем ПЭВД, но менее морозоустойчив. Несколько хуже, чем у ПЭВД (из-за остатков катализаторов), высокочастотные электрические характеристики, однако это не ограничивает применения ПЭНД в качестве электроизоляционного материала. Кроме того, наличие остатков катализаторов не позволяет использовать ПЭНД в контакте с пищевыми продуктами (требуется отмывка от катализаторов). Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость ПЭНД ниже, чем у ПЭВД примерно в 5-6 раз. По химической стойкости ПЭНД также превосходит ПЭВД (особенно по стойкости к маслам и жирам). Но пленки из ПЭВД более проницаемы для газов, а потому непригодны для упаковки продуктов, чувствительных к окислению.

Получение: В промышленности полиэтилен получают полимеризацией этилена при высоком (ПЭВД, ПЭНП) и низком давлениях (ПЭНД, ПЭВП).

Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) получается полимеризацией этилена при высоком давлении в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа.
Полиэтилен высокого давления выпускают без добавок – базовые марки, или в виде композиций на их основе со стабилизаторами и другим и добавками в окрашенном и неокрашенном виде.

Полиэтилен низкого давления (высокой плотности), получают суспензионным методом полимеризации этилена при низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах в суспензии или газофазным методом полимеризации этилена в газовой фазе на комплексных металлоорганических катализаторах на носителе или полимеризацией этилена в растворе в присутствии титан-магниевого катализатора или CrO₃ на силикагеле.
Полиэтилен, получаемый суспензионным методом (суспензионный полиэтилен), выпускают без добавок (базовые марки) и в виде композиций на их основе со стабилизаторами, красителями и другими добавками.
Полиэтилен, получаемый газофазным методом (газофазный полиэтилен), выпускают в виде композиций со стабилизаторами.

Процесс полимеризации при высоком давлении протекает по радикальному механизму, инициаторами являются кислород, пероксиды, например, лаурила или бензоила, или их смесей.
При производстве ПЭВД в трубчатом реакторе этилен, смешанный с инициатором, сжатый компрессором до 25 МПа и нагретый до 70 °С, поступает сначала в первую зону реактора, где подогревается до 180°С, а затем во вторую, где полимеризуется при 190-300 °С и давлении 130-250 МПа. Среднее время пребывания этилена в реакторе 70-100 с, степень превращения 18-20% в зависимости от количествава и типа инициатора. Из полиэтилена удаляют непрореагировавший этилен, расплав охлаждают до 180-190 °С и гранулируют. Гранулы, охлажденные водой до 60-70 °С, подсушивают теплым воздухом и упаковывают в мешки.
Принципиальная схема производства ПЭВД в автоклаве с перемешивающим устройством отличается от производства в трубчатом реакторе тем, что инициатор в парафиновом масле подается специальным насосом высокого давления непосредственно в реактор. Процесс проводят при 250 °С и давлении 150 МПа. Среднее время пребывания этилена в реакторе – 30 с. Степень превращения – около 20%.
Товарный полиэтилен высокого давления выпускают окрашенным и неокрашенным, в гранулах диаметром 2-5 мм.

Процесс полимеризации при низком давлении протекает по координационно-ионному механизму.
Получения ПЭНД в суспензии включает следующие стадии: приготовление суспензии катализатора и раствора активатора в виде комбинации триэтилалюминия и производных титана; полимеризацию этилена при температуре 70-95 °С и давлении 1,5-3,3 МПа; удаление растворителя, сушку и гранулирование полиэтилена. Степень превращения этилена – 98%. Концентрация полиэтилена в суспензии – 45%. Единичная мощность реакторов с усовершенствованной системой теплосъема – до 60-75 тыс. т/год.
Технологическая схема получения ПЭНД в растворе осуществляется, как правило, в гексане при 160-250 °С и давлении 3,4-5,3 МПа в присутствии титан-магниевого катализатора или CrO₃ на силикагеле. Время контакта с катализатором 10-15 мин. Полиэтилен из раствора выделяют удалением растворителя последовательно в испарителе, сепараторе и вакуумной камере гранулятора. Гранулы полиэтилена пропаривают водяным паром при температуре, превышающей температуру плавления полиэтилена, чтобы в воду перешли низкомолекулярные фракции полиэтилена и нейтрализовались остатки катализатора. Преимущества полимеризации в растворе перед полимеризацией в суспензии в том, что исключаются стадии отжима и сушки полимера, появляется возможность утилизации теплоты полимеризации для испарения растворителя, облегчается регулирование молекулярной массы полиэтилена.
Газофазную полимеризацию этилена проводят при 90-100 °С и давлении 2 МПа с хромсодержащими соединениями на силикагеле в качестве катализатора. В нижней части реактор имеет перфорированную решетку для равномерного распределения подаваемого этилена с целью создания кипящего слоя, в верхней – расширенную зону, предназначенную для снижения скорости газа и улавливания частиц образовавшегося полиэтилена.
Товарный полиэтилен низкого давления выпускают окрашенным и неокрашенным, обычно в гранулах диаметром 2-5 мм, реже – в виде порошка.

Применение различных катализаторов позволяет поручать разновидности полиэтилена с улучшенными эксплуатационными качествами.
Так, полимеризацией в растворителе в присутствии оксидов Со, Мо, V при 130-170 °С и давлении 3,5-4 МПа получают полиэтилен среднего давления (ПЭСД), разветвленность цепи которого менее 3 ответвлений на 1000 атомов углерода, что повышает его прочностные качества и термостойкость по сравнению с ПЭНД.
Металлоценовые катализаторы делают возможной управляемую полимеризацию по длине цепи, что позволяет получать полиэтилен с заданными потребительскими характеристиками.
Если процесс полимеризации происходит при низком давлении в присутствии металлоорганических соединений, то получается полиэтилен с высокой молекулярной массой и строголинейной структурой, который в отличие от обычного ПЭНД обладает повышенными прочностными показателями, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, стойкостью к растрескиванию, химической стойкостью в наиболее агрессивных средах.
Химической модификацией ПЭВД получен линейный полиэтилен низкой плотности – ЛПЭНП, который представляет собой легкий эластичный кристаллизующийся материал с теплостойкостью по Вика до 118 °С. Более стоек к растрескиванию, имеет большую ударную прочность и теплостойкость, чем ПЭВД.
При наполнении ПЭВД крахмалом может быть получен материал, представляющий интерес в качестве биоразрушаемого материала.

Основные производители полиэтилена низкого давления для российского рынка:
Ставролен – в частности, Ставролен РЕ4FE69, Ставролен РЕ4EC04S, Ставролен РЕ3IM61, Ставролен РЕ0ВМ45, Ставролен РЕ3ОТ49, Ставролен РЕ4ВМ42, Ставролен, РЕ4ВМ50В, Ставролен РЕ4ВМ41, Ставролен РЕЕС05, Ставролен РЕ4РР25В;
Казаньоргсинтез – в частности, ПНД 277-73, ПНД 276-73, ПНД 293-285Д, ПНД 273-83, ПНД ПЭ80Б-275, ПНД ПЭ80Б-285Д, ПНД 273-79;
Шуртанский ГХК – в частности, B-Y456, B-Y460, I-0760, I-1561.

Основные производители полиэтилена высокого давления для российского рынка:
Казаньоргсинтез – в частности, ПВД 15813-020, ПВД 15313-003, ПВД 10803-020;
Томскнефтехим – в частности, ПВД 15803-020, ПВД 15313-003;
Уфаоргсинтез – в частности, ПВД 15803-020.

Основные производители полиэтилена кабельных марок для российского рынка:
Казаньоргсинтез – в частности, ПВД 153-02К, ПВД 153-10К, 271-274К;
Шуртанский ГХК – в частности, WC-Y436.

Полиэтилен трубных марок P-Y337 MDPE, P-Y342 HDPE, P-Y456 HDPE производит Шуртанский ГХК. Это же предприятие выпускает пленочный полиэтилен F-Y346, F-0220S, F-0120S, F0120, F0220.

Применениe: Полиэтилен – наиболее широко использующийся полимер. Он лидирует в мировом выпуске полимерных материалов – 31,5% от общего объема производимых полимеров. Технология изготовления изделий из полиэтилена сравнительно проста. Он может быть подвержен переработке всеми известными методами. Сваривается всеми основными способами: горячим газом, присадочным прутком, трением, контактной сваркой.
Для работы с полиэтиленом не требуется применения узкоспециализированного оборудования, как например, для переработки ПВХ, а современная промышленностью выпускает сотни марок добавок и красителей для придания изделиям из полиэтилена самых разнообразных потребительских качеств.
Применяя литье под давлением, из полиэтилена изготавливают широкий спектр товаров бытового назначения, канцтоваров, игрушек. При использовании экструзии получают полиэтиленовые трубы (существует специальные марки – трубный PE63, PE80, PE100), полиэтиленовые кабели (весьма перспективен сшитый полиэтилен), листовой полиэтилен для упаковки и строительства, а также самые разнообразные полиэтиленовые пленки для нужд всех отраслей промышленности. Экструзионно-выдувным и ротационным формованием из полиэтилена создают разного рода емкости, сосуды, тару. Термовакуумным формованием – разнообразные упаковочные материалы. Различные специальные виды полиэтилена, такие как сшитый, вспененный, хлорсульфированный, сверхвысокомолекулярный успешно применяются для создания специальных стройматериалов. Отдельный сегмент современного рынка – рециклинг полиэтилена. Многие компании в России и мире специализируются на покупке полиэтиленовых отходов с дальнейшей переработкой и продажей или использованием вторичного полиэтилена. Как правило, для этого применяется технология экструдирования очищенных отходов и последующим дроблением и получением вторичного гранулированного материала пригодного для изготовления изделий.
Наиболее широко полиэтилен применяют для производства пленок технического и бытового назначения. Преимущества всех типов полиэтилена для упаковочных целей: малая плотность, хорошая химическая стойкость, незначительное водопоглощение, хорошая прозрачность, легкая перерабатываемость, хорошая свариваемость, непроницаемость для водяного пара, высокая вязкость, гибкость, растяжимость и эластичность. Полиэтиленовые пленки используются для производства пакетов для хлеба, овощей, мяса, птицы, мешков для мусора, упаковочных пленок для закрепления грузов. ПЭВД используется для изготовления комбинированных пленок соэкструзией с другими термопластичными полимерами и для нанесения на бумагу, картон, целлофан, алюминиевую фольгу. Во всех этих комбинированных пленках слой ПЭВД придает пленке отличную свариваемость, а другие слои – прочность и непроницаемость для запахов. Для получения определенных свойств осуществляют преобразование полиэтилена винилацетатом. Эти пленки при хорошей прочности более прозрачны и лучше свариваются. Благодаря этому при нагреве и адгезии с другими материалами, они становятся пригодны также для нанесения на картон и другие упаковочные материалы. Отечественный сополимер этилена с винилацетатом, получаемый совместной полимеризацией этилена и винилацетата в массе под высоким давлением, известен под торговой маркой Сэвилен, который широко используется при производстве витых шлангов для воздухоотсосов от различного оборудования.
Полиэтилен используется для производства:
пленок: сельскохозяйственных, упаковочных, термоусадочных, стретч;
труб: газовых, водопроводных, напорных, ненапорных;
емкостей: цистерн, канистр, бутылей;
стройматериалов;
волокон;
предметов домашнего обихода;
санитарно-технических изделий;
деталей автомашин и другой техники;
изоляции электрокабелей;
пенополиэтилена;
протезов внутренних органов;
И это далеко не предел возможностей использования полиэтилена. Тем более, что на рынок постоянно выходят новые марки этого полимера с новыми потребительскими свойствами.
Например, сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), применяемый для изготовления высокопрочных технических изделий, стойких к удару, растрескиванию и истиранию: шестерен, втулок, муфт, роликов, валиков, звездочек, а также изолирующих деталей аппаратуры, работающей в диапазоне высоких и сверхвысоких частот. Кроме того, СВМПЭ находит широкое применение в изготовлении пористых изделий: фильтров, глушителей шума, прокладок, а в эндопротезировании – при создании суставов, черепных и челюстно-лицевых протезов.

Основные производимые марки полиэтилена:
Композиция полиэтилена высокой плотности ПЭ2НТ26-16
Композиция сэвилена 113-27
Композиция сэвилена 113-31
Линейный полиэтилен низкой плотности F-0120
Линейный полиэтилен низкой плотности F-0220
Линейный полиэтилен низкой плотности F-Y620
Линейный полиэтилен низкой плотности F-Y720
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15303-003 ГОСТ 16337-77 высшего сорта
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15303-003 ГОСТ 16337-77 первого сорта
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15803-020 ГОСТ 16337-77 высшего сорта
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) 15803-020 ГОСТ 16337-77 первого сорта
Полиэтилен высокой плотности B-Y250
Полиэтилен высокой плотности B-Y456
Полиэтилен высокой плотности B-Y460
Полиэтилен высокой плотности F-Y346
Полиэтилен высокой плотности I-0754
Полиэтилен высокой плотности I-0760
Полиэтилен высокой плотности I-1561
Полиэтилен высокой плотности O-Y446
Полиэтилен высокой плотности O-Y750
Полиэтилен высокой плотности O-Y762
Полиэтилен высокой плотности P-Y342
Полиэтилен высокой плотности P-Y456
Полиэтилен высокомолекулярный низкого давления 21606 второго сорта
Полиэтилен высокомолекулярный низкого давления 21606 первого сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-01К ГОСТ 16336-77 высшего сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-01К ГОСТ 16336-77 первого сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-02К ГОСТ 16336-77 высшего сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-02К ГОСТ 16336-77 первого сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-10К ГОСТ 16336-77 высшего сорта
Полиэтилен для кабельной промышленности 153-10К ГОСТ 16336-77 первого сорта
Полиэтилен марки HFP-4612H
Полиэтилен марки HMI-6582M
Полиэтилен марки HXF 4810H
Полиэтилен марки HXF-4607
Полиэтилен марки HXF-5115
Полиэтилен марки LLI-2420
Полиэтилен марки MXP-3920H
Полиэтилен марки SHF-2680РН
Полиэтилен марки SHF-3080H
Полиэтилен марки SMF 2210
Полиэтилен марки SMF-1810
Полиэтилен марки SMF-1810H
Полиэтилен марки НХВ 5115Н
Полиэтилен марки НХВ 5210Н
Полиэтилен низкого давления марки 271-70 К
Полиэтилен низкого давления марки 271-81 К
Полиэтилен низкого давления марки 273-79
Полиэтилен низкого давления марки 273-83
Полиэтилен низкого давления марки 276-73
Полиэтилен низкого давления марки 277-73
Полиэтилен низкого давления марки F 3802B
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 3 OT 49
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 BM 41
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 FE 69
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 ЕС 04S
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 РР 21 В
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 4 РР 25 В
Полиэтилен низкого давления марки РЕ 6 GP 26 B
Полиэтилен низкой плотности I-0525
Полиэтилен низкой плотности I-1625
Полиэтилен низкой плотности WC-Y436
Полиэтилен низкой плотности WC-Y736
Полиэтилен средней плотности F-Y240
Полиэтилен средней плотности F-Y336
Полиэтилен средней плотности P-Y337
Полиэтилен средней плотности R-0333 U
Полиэтилен средней плотности R-0338 U
Сэвилен 11104-030
Сэвилен 11205-040
Сэвилен 11306-075
Сэвилен 11407-027
Сэвилен 11507-070
Сэвилен 11607-040
Сэвилен 11708-210
Сэвилен 11808-340
Сэвилен 11908-125
Сэвилен 12206-007
Сэвилен 12306-020
Сэвилен 12508-150

Полиэтилен низкого давления (ПНД, HDPE, ПЭ2НТ, полиэтилен высокой плотности)

Полиэтилен низкого давления (ПНД, HDPE, ПЭ2НТ) или высокой плотности (ПВП) — это второй по популярности пластик на планете (после ПЭТ), занимающий около 40% на рынке полимеров, с плотностью 0,94 г/см3, являющийся кристаллическим гибкоцепным термопластичным полимером, изготавливаемым из нефти. Обозначается материал химической формулой (C2h5)n.

Продукт нашел достаточно широкое применение в промышленной индустрии, преимущественно за счет повышенной стойкости к маловязким жидкостям. ПНД достаточно часто используется для изготовления разнообразных емкостей технологического назначения, и только небольшая часть используется для товаров массового назначения.

ПВП обладает повышенной устойчивостью к отрицательным температурам (стеклование происходит примерно при -50С) и слабым межмолекулярным взаимодействием (отсутствие полярных групп в цепи), поэтому он имеет склонность к изменению формы, т.е. при регулярных нагрузках размер материала с течением времени меняется.

Преимущества ПНД

К преимуществам ПНД относятся:

— высокая износостойкость;

— неподтверженность коррозии;

— инертность к большому количеству химикатов;

— повышенная гибкость;

— устойчивость к температурным перепадам;

— высокие показатели ударной прочности;

— высокие диэлектрические свойства.

Технологии производства ПНД

Существует 3 метода изготовления ПВП. Первый это суспензионная полимеризация гранул, предварительно подготовленных, и прохождение процесса в спецрастворе суспензии. Для стабильности состава применяют химические стабилизаторы, например, оксиды легких металлов, кислоты неагрессивного типа. Состав при полимеризации требуется постоянно перемешивать для обеспечения максимально устойчивого соединения компонентов. Данный способ позволяет получить предельно однородный по структуре материал, без слабых зон или дефектов. Недостатком технологии является то, что остатки стабилизатора попадают в состав конечного продукта.

Второй способ, растворная полимеризация, происходит при температурном диапазоне 60-130С с катализатором. Получаемый материал однороден, гибок, структура восстанавливается поле небольшого деформирования, устойчив к износу. Из недостатков стоит отметить трудности при подборе катализатора, т.к. многие хим.элементы при температурном воздействии начинают участвовать в хим. реакции, что недопустимо из-за влияния на итоговый результат.

Третий способ это газофазная полимеризация, которая сейчас используется лишь на небольшом количестве производств. Она почти не применяется из-за не очень высокого качества итогового продукта. Полимеризации осуществляется в газовой среде. При этом методе молекулы беспрепятственно перемещаются и сталкиваются, поэтому конечный продукт не очень однороден, и отдельные участки могут обладать меньшей устойчивостью к износу.

При полимеризации выделяется достаточно много побочных продуктов, являющихся производственными отходами. Большая часть отходов вредна для экологии, поэтому необходимо их правильно хранить и утилизировать. К этому не стоит относиться пренебрежительно, т.к. все процедуры по хранению и утилизации регулируются законодательными нормами и последствия нарушения будут очень серьезными.

Как происходит в целом синтез гранул ПНД :

В реактор помещается раствор этилена в насыщенном углеводороде гексане. Состав разогревают сначала до 160 С, а потом до 2500 С. Давление при этом составляет до 5,3 МПа. В течение 10-15 минут состав контактирует с катализатором, после чего полимер требуется отделить от раствора (в испарителе) и примесей (в сепараторе).

Последний этап формирование гранул, затем происходит пропаривание водяным паром, после чего остывшие гранулы высыпаются в специальную тару.

В результате получается готовый к последующему перерабатыванию продукт. Для получения необходимых характеристик дополнительно могут добавляться присадки.

Химические свойства ПНД

Материал обладает устойчивостью к щелочам, маслам, продуктам, содержащим спирт. Неустойчив к воздействию с азотной кислоты, серной кислоты, галогенов.

Горючесть класс В: В1 трудно возгораемые и В2 нормально возгораемые. Самопроизвольное возникновение горения происходит приблизительно при 350 С.

Фактически, в химсоставе материала только водород и углерод, поэтому по сути единственные выделяемые в процессе горения вещества это углекислый и угарный газ, вода и немного сажи. Пропорции газа зависят от температурных показателей, вентилируемости и доступа кислорода в процессе горения. Прекратить горение можно водой.

Таблица 1. Физико-химические свойства ПНД

ГОСТ	16338-85
Плотность, г/см3	0,94-0,96
Цвет	от прозрачного до белого в зависимости от толщины
Запах	отсутствует
Температура для размягчения в воздушной среде по Вика, вС	120-125
Плотность насыпания гранул, в г/см3	0,5-0,6
Проводимость тока	не проводит
Разрушающее напряжение при изгибе, в МПа	19,0-35,0
Предельная прочность при срезе, в МПа	19,0-35,0
Удельное электрическое поверхностное сопротивление, в Ом	1014
Влагопоглощение за 30 суток, в %	0,03-0,04
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1010 Гц	0,0002-0,0005
Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010 Гц	2,32-2,36

Отличия ПНД от ПВД

При изготовлении данных материалов необходимо разное давление, поэтому и макромолекулы, и свойства конечной продукции в итоге различаются.

ПВД представляет собой полиэтилен низкой плотности, обладающий высокой прочностью главным образом за счет своей гибкости и эластичности.

ПНД представляет собой полиэтилен высокой плотности, имеющий повышенные показатели прочности по отношению к химическому и радиационному фону, но невысокие показатели пластичности.

Сравнение материалов говорит о том, что ПНД более прочен (устойчивость к хим. препаратам, высоким температурам, большая жесткость и твердость), чем ПВД.

Кроме того, эксперты отмечают, что ПНД более экологически безопасен для человека, чем ПВД.

Таблица 2. ПЭВД и ПНД: основные показатели

Показатель	ПВД	ПНД
Общее количество групп СН3 на 1000 атомов углерода:	21,6	1,5
Количество концевых групп СН3 на 1000 атомов углерода:	4,5	1,5
Этильные ответвления	14,4	1
Общее число двойных связей на 1000 атомов углерода	0,4-0,6	1,1-1,5
Уровень кристалличности, в%	50-65	80-90
Плотность, в г/см	0,9-0,93	0,94-0,96

Области применения ПНД

ПВП получил очень большое распространение при изготовлении товаров массового потребления. Достаточно часто в качестве таких продуктов выступают тарелки одноразовые, упаковки, различные емкости для хранения продуктов питания, а так же игрушки, крышки для бутылочек или флаконов и пр.

В производственной сфере ПНД применяется при изготовлении труб, приходящих на смену трубопроводам из металла, благодаря большей долговечности, им не требуется защитное покрытие, и весят они меньше. Трубы ПНД используют для прокладки подземных водопроводов и газопроводов. Свариваются такие трубы посредством нагревания электричеством. Когда материал становится тягучим, концы элементов прижимают друг к другу и держат до полного остывания, после чего лишние детали обрезают.

Таблица 3. Сферы применения ПЭНД

Трубы	Газовое снабжение, водоснабжение холодное, дренажные и канализационные коммуникации
Кабельная изоляция	Материалы для изоляции кабелей высокого напряжения
Листы, мембраны	Листы: различные элементы для областей машиностроения, гидроизоляция Мембраны: элементы для обустройства гидроизоляции
Крышки	2-составные и односоставные крышки для ПЭТ бутылок, крышки для косметических продуктов, бытовой химии
Пленки	Пакеты фасовочные, пакет майка, воздушно-пузырьковая пленка
Тара	Канистры, баки, цистерны
Товары массового потребления	Кухонные изделия, предметы для дома, инвентарь для сада и огорода
Автокомплектующие	Около 400 различных изделий для автотранспорта
Прочее	Мебель, тарные ведра, детские игрушки, фитинги

Марки полиэтилена и сополимеров этилена, выпускаемые сейчас:

• ПНД (HDPE) Полиэтилен низкого давления
• ПВД (LDPE) Полиэтилен высокого давления
• ЛПЭНП (LLDPE, PELLD) Линейный полиэтилен низкой плотности
• ВЭМПЭ (HMWPE, VHMWPE) Полиэтилен высокомолекулярный
• UHMWPE Полиэтилен сверхвысокомолекулярный
• EPE Вспенивающийся полиэтилен
• PEC Хлорированный полиэтилен
• PEX или XLPE, XPE Полиэтилен сшитый

Требования ГОСТ

Рабочие параметры ПНД были установлены ГОСТом 16338-85, и до сих пор он действует без изменений. Стандарт отвечает также и международным требованиям, так что российская продукция может экспортироваться во все страны мира. Продукция, отвечающая предъявленным требованиям, относится к высшей и первой категориям качества. Технические характеристики ПНД должны быть: показатель плотность не менее 0,93 г/см3, показатель стойкости к разрушению на порез не менее 19 МПа, показатель плотности гранул мономера в структурном строении не менее 0,5 г/см3, температура плавления 125-130С, показатель стойкости к разрушению на изгиб не менее 19 МПа.

Заключение

ПНД применяется во всех случаях, когда условия использования изделий требуют от материала таких свойств, как жесткость, прочность и повышенная устойчивость к нагрузкам различной направленности. Также себестоимость ПНД достаточно невысокая. ПНД трубы не ржавеют, что продлевает срок их годности до 50 лет и больше. Вторым важным плюсом этих труб является их небольшой вес, что делает гораздо проще и дешевле их транспортировку, монтаж и демонтаж. Все перечисленные факторы обуславливают большую популярность материала как на российском, так и на зарубежном рынке.

Что такое полиэтилен низкой плотности (LDPE)?

В этой статье вы узнаете, что такое полиэтилен низкой плотности, как он производится, его свойства, преимущества, недостатки, области применения и информацию о безопасности для здоровья.

Что такое полиэтилен низкой плотности (LDPE)?

Полиэтилен низкой плотности (LDPE) — это гибкий, прозрачный, не имеющий запаха, на 100 % пригодный для повторного использования термопластический полимер, популярный в таких продуктах, как мешки для продуктов и мусора, контейнеры для сока и пищевая пленка. Его гибкость, прочность и коррозионная стойкость в сочетании с недорогим и высокоэффективным производственным процессом делают его привлекательным выбором для инженерных приложений, стимулируя спрос на производство миллионов тонн полиэтилена низкой плотности каждый год.

LDPE обозначается на пластиковых изделиях цифрой «4» внутри треугольника со стрелкой. LDPE представляет собой гибкий, прозрачный термопластичный полимер без запаха, на 100 % пригодный для повторного использования. Он широко используется в таких продуктах, как мешки для продуктов / мусора, контейнеры для сока и пищевая пленка.

Полиэтилен представляет собой термопластичный полимер, полученный из нефти, состоящий из длинных цепей молекул этилена, известных как мономеры, которые могут быть представлены в форме (C2h5)n.

Свойства полученного материала будут варьироваться в зависимости от используемых методов производства. В семействе полиэтиленовых материалов уникальные свойства LDPE восходят к его сильно разветвленной, похожей на ветви дерева структуре соединения. Это разветвление придает ПЭНП характерную гибкость и пластичность из-за его более низкой кристалличности, что делает его совершенно отличным от более линейных разновидностей полиэтилена, таких как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) и линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП). Этот эффект ветвления визуализирован на изображении ниже:

Как производится полиэтилен низкой плотности (LDPE)?

Полиэтилен низкой плотности производится с помощью процесса, известного как свободнорадикальная полимеризация. Этот процесс требует тепла (420-570 градусов К) и большого давления (1000-3000 атм), поэтому его обычно проводят в автоклаве или трубчатом реакторе большими партиями. Первым шагом является сбор сырья из нефти путем разложения углеводородов на нефтяной основе на более мелкие молекулы, а затем выделения газообразного этилена из полученной смеси. Этот газообразный этилен затем закачивается в реактор, где он спекается вместе с инициатором, таким как кислород или органический пероксид, для инициации полимеризации. Взвесь полиэтилена формируется и экструдируется в гранулы, а любой непрореагировавший газ, оставшийся в реакторе, используется для следующей партии. На изображении ниже показана молекулярная структура полиэтилена и этилена.

После экструзии гранулы ПЭНП могут быть упакованы или подвергнуты дальнейшей обработке для создания продуктов посредством различных производственных процессов, таких как:

• Литье под давлением
• Выдувное формование
• Термоформование
• Изготовление пленки под вакуумом

Эти методы используются для производства ряда продуктов из полиэтилена низкой плотности, которые более подробно рассматриваются в этой статье. Для получения дополнительной информации об альтернативных методах производства других типов полиэтилена см. нашу статью о полиэтилене высокой плотности (ПЭВП).

Каковы свойства полиэтилена низкой плотности (LDPE)?

В приведенной ниже Таблице 1 показаны свойства полиэтилена низкой плотности:

Наиболее заметными свойствами ПЭНП являются его прочность, высокая гибкость при низких температурах и коррозионная стойкость. Он имеет хорошую прочность по отношению к своей плотности, что объясняет, почему он широко используется в производстве небольших легких контейнеров для переноски, таких как пластиковые пакеты.

Некоторые из ключевых свойств полиэтилена низкой плотности включают:

• Более разветвленная молекулярная структура
• Гибкость при низких температурах
• Прочность
• Коррозионная/химическая стойкость

Каково применение полиэтилена низкой плотности (LDPE)?

Полиэтилен низкой плотности обладает свойствами, привлекательными для применения в безопасных для пищевых продуктов мешках, водонепроницаемой упаковке и других упаковочных материалах. Благодаря своей низкой плотности и высокой прочности очень тонкие листы полиэтилена низкой плотности могут использоваться для выдерживания относительно высоких нагрузок (вспомните пакеты для продуктов или кольца из шести банок из-под газировки). Это в сочетании с его низкой стоимостью и возможностью вторичной переработки делает его отличным выбором для ряда приложений с большими объемами производства, некоторые из которых перечислены ниже:

The applications of low density polyethylene include:

• Juice Containers
• Cling Wrap
• Bags
• Trays
• Six-Pack Rings for Soda Cans
• Tubing
• Prosthetics
• Wash Bottles
• Ice Cream Lids
• Экструзионное литье
• Ламинаты

На приведенной ниже круговой диаграмме показаны широкие области применения полиэтилена низкой плотности:

Каковы преимущества использования полиэтилена низкой плотности (LDPE)?

Полиэтилен низкой плотности обладает следующими преимуществами:

• Гибкость, низкая кристалличность
• Влагостойкость, низкая проницаемость
• Ударопрочность
• Химическая стойкость
• Рентабельность, экономичность и возможность вторичной переработки

  Что

4 Недостатки использования полиэтилена низкой плотности (LDPE)?

Недостатками полиэтилена низкой плотности являются:

• Склонность к растрескиванию под напряжением
• Низкая прочность, жесткость и максимальная рабочая температура
• Высокая газопроницаемость, особенно для двуокиси углерода
• Плохая стойкость к УФ-излучению
• Легко воспламеняемость

Каково влияние полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) на здоровье?

Полиэтилен низкой плотности — один из самых безопасных пластиков, широко используемых сегодня, главным образом потому, что он нетоксичен и не канцерогенен. Даже при попадании внутрь (в небольших количествах) полиэтилен не оказывает опасного для здоровья воздействия. Это означает, что полиэтилен низкой плотности считается безопасным и безопасным для человека при контакте с кожей, вдыхании и проглатывании.

Однако следует отметить, что при производстве полиэтилена низкой плотности материал может контактировать с опасными химическими веществами, которые могут смешиваться с пластиком в процессе его обработки. В результате химические вещества могут попадать в пищу или окружающую среду во время использования, что ставит под угрозу стерильность конечного продукта. Это в первую очередь относится к переработанному полиэтилену низкой плотности, при этом продукты из «первичного» полиэтилена низкой плотности считаются пищевыми продуктами FDA.

Является ли полиэтилен низкой плотности (LDPE) токсичным?

Полиэтилен низкой плотности не токсичен. Он считается достаточно безопасным для контакта с пищевыми продуктами, о чем свидетельствует его широкое использование в пакетах для сэндвичей, пакетах для хлеба и ламинировании контейнеров для сока.

Следует отметить, однако, что переработанный полиэтилен не имеет такой же гарантии стерильности и чистоты, как «первичный» полиэтилен, поскольку загрязнители окружающей среды, которым он подвергается в течение своего жизненного цикла, могут проникнуть в переработанный продукт. В этих случаях, несмотря на то, что полиэтилен нетоксичен, потенциально опасные посторонние химические вещества могут попасть в окружающую среду или в пищу. По этой причине Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) присвоило пищевой рейтинг только «чистому» полиэтилену низкой плотности. Выщелачивание пластика увеличивается с увеличением кислотности, продолжительности контакта и тепла, поэтому важно знать, что и где вы храните полиэтилен.

В чем разница между полиэтиленом низкой плотности (LDPE) и полиэтиленом высокой плотности (Hdpe)?

Полиэтилен низкой плотности (LDPE) и полиэтилен высокой плотности (HDPE) отличаются более линейным расположением молекул в полимерной цепи HDPE, что придает ему большую жесткость, прочность, более высокую кристалличность и более низкую проницаемость, чем LDPE.

Низкая степень кристалличности является следствием снижения частоты разветвлений в полимерной цепи, что позволяет молекулам ПЭВП располагаться ближе друг к другу. Более низкая проницаемость является еще одним преимуществом плотной упаковки молекул, что придает ПЭВП большую химическую стойкость. HDPE также обладает улучшенной термостойкостью, что позволяет ему работать при температурах до 100°C. Эти свойства делают ПЭВП отличным кандидатом для некоторых более тяжелых условий эксплуатации, где требуется более высокая химическая стойкость и жесткость.

Поскольку их термо-химико-механические свойства сильно различаются, области применения HDPE и LDPE различны. При выборе подходящего пластика для применения важно учитывать условия эксплуатации продукта, обеспечивая его оптимальное соответствие химико-механическим требованиям. Для получения дополнительной информации о свойствах и областях применения полиэтилена высокой плотности см. нашу статью о полиэтилене высокой плотности.

Резюме

В этой статье обобщены свойства, применение, применение, преимущества и токсичность полиэтилена низкой плотности (LDPE).

О Xometry

Xometry предоставляет услуги 3D-печати и литья пластмасс под давлением для всех ваших производственных нужд. Посетите наш веб-сайт, чтобы ознакомиться со всеми нашими возможностями или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств .

Заявление об отказе от ответственности

Содержание, представленное на этой веб-странице, предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении точности, полноты или достоверности информации. Любые рабочие параметры, геометрические допуски, особенности конструкции, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет поставляться сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, которым нужны расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим частям. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими условиями для получения дополнительной информации.

Team Xometry

Эта статья была написана различными участниками Xometry. Xometry — это ведущий ресурс по производству с помощью станков с ЧПУ, изготовления листового металла, 3D-печати, литья под давлением, литья уретана и многого другого.

В чем разница между LDPE и HDPE? | Центр знаний

6 минут | 14 января 2019 г.

В начале

Чтобы по-настоящему понять полиэтилен низкой плотности и полиэтилен высокой плотности, мы должны понять их происхождение. Оба материала производятся из полиэтилена (PE), самого популярного пластика в мире, который используется во всем: от пакетов для супермаркетов до пуленепробиваемых жилетов. PE – это термопласт, созданный путем полимеризации этилена. Это можно сделать разными способами, которые производят LDPE и HDPE. Другими словами, эти полимеры имеют разные свойства из-за строения их молекул.

В двух словах: химия LDPE и HDPE

Полимерные цепи LDPE имеют боковые ответвления. Представьте себе одну прямую линию — цепочку — молекул. Внутри этой линии в одном направлении ответвляется еще одна цепочка. От этой цепи ответвляется другая цепь. Эти боковые ответвления не позволяют молекулам полимера выстраиваться упорядоченно.

• Структура LDPE не является кристаллической.
• Эта неравномерность является причиной более низкой плотности LDPE.
• Ослаблены силы притяжения между молекулами полимера.

Полимерные цепи HDPE регулярно выстраиваются в линию. Представьте армию солдат в строю, бок о бок, ряд за рядом, столбец за столбцом, и вы получите представление о HDPE.

• Структура HDPE является кристаллической.
Грозная структура HDPE
• придает ему более высокую плотность, чем LDPE.
• Силы притяжения между молекулами полимера велики.

Ответвления LDPE с длинной и короткой цепью препятствуют плотной упаковке материала в его кристаллической форме. Это дает ему меньшую прочность на растяжение, чем HDPE, но большую пластичность.

С другой стороны, у HDPE не так много разветвлений. Молекулы плотно упакованы вместе во время кристаллизации, что делает ПЭВП плотным и обладает более высокой упругостью, чем ПЭНП.


Краткий обзор: Характеристики

ПЭНП	ПЭВП
Гибкий	Полужесткий; жесткий
Хорошая компрессионная деформация	Хорошая компрессионная деформация
Хорошая стойкость к истиранию	Превосходная стойкость к истиранию
Легкий	Легкий
Хорошая химическая стойкость (переменная(	Хорошая химическая стойкость (переменная)
Всепогодный	Всепогодный
Низкая стоимость	Низкая стоимость



Промышленное применение

Вот что вы можете ожидать, когда дело доходит до производительности LDPE и HDPE в различных приложениях.

Электрическая изоляция


Химически инертный полиэтилен обладает отличными электрическими и механическими свойствами, что делает его предпочтительным материалом для изоляции кабелей высокого напряжения. Приложение определяет, следует ли вам использовать LDPE или HDPE.

ПЭВП имеет более высокую стойкость к истиранию и разрыву, чем ПЭНП, а также более высокую прочность на растяжение и сдвиг. Если вы собираетесь прокладывать кабели под землей, выбирайте HDPE. В остальном LDPE — отличный выбор. Кабельные трубы из полиэтилена низкой плотности обеспечивают исключительную гибкость, высокую усталостную долговечность и высокую ударную вязкость. Высокая прочность LDPE также делает его хорошим выбором для кабельных скоб.

Краткий обзор: электрические свойства

	Диэлектрическая проницаемость @ 1 МГц	Диэлектрическая прочность кВ мм-1	Коэффициент рассеяния при 1 МГц	Удельное поверхностное сопротивление Ом/сг	Объемное удельное сопротивление Ом/см
HDPE	2,3-2,4	22	1-10 х 10-4	1013	1015-1018
ПВД	2,2-2,35	27	1-10 х 10-4	1013	1015-1018

Гидравлика и пневматика

Пневматика — еще одна область применения полиэтилена, и не только из-за экономических соображений. Поскольку ПЭВП является полужестким, он отлично подходит для использования в качестве трубок с нажимными фитингами без зажимов. Он подходит для пневматики низкого давления или работы с жидкостями. Его жесткость также придает ему превосходные свойства в качестве соединительного колпачка банджо, что позволяет быстро и без суеты накладывать его, защищая приложение от попадания грязи и влаги.

HDPE отлично подходит для защиты шлангов. Spiral Wrap, изготовленный из материала, обладает исключительной устойчивостью к раздавливанию и истиранию.

LDPE также используется для труб, особенно хорошо подходит для:

• Воздушных и пневматических линий
• Подача жидкости
• Оболочка провода
• Производство продуктов питания и напитков
• Системы питьевой воды
• Дренажи

Гибкость полиэтилена низкой плотности проявляется в виде заглушек с боковой и компрессионной посадкой со сплошной уплотнительной кромкой. Материал также может быть немного более жестким, что делает его превосходным в качестве шестиугольной крышки.

Автомобильная промышленность


В производстве топливных баков используется специальный сорт ПЭВП. Фактически, по данным Automotive IQ, на его долю приходится около 44% пластика, используемого в топливных системах. ПЭВП идеально подходит для процесса экструзионно-выдувного формования, обеспечивая превосходную производительность резервуаров.

• Возможность изготовления сложных форм, позволяющих оптимально использовать топливо в ограниченном пространстве
• Отличное поведение во время удара
• Легкий

ПЭВП также используется в кузове автомобиля, и, поскольку он легкий, он помогает снизить расход топлива.

LDPE можно найти на кузове автомобиля в качестве легких деталей. Он особенно популярен как компонент, используемый для защиты автомобильных деталей во время производства и транспортировки. Возьмем, к примеру, силовой агрегат автомобиля. В качестве колпачков для электрических разъемов гибкость полиэтилена низкой плотности позволяет быстро и легко надевать и снимать их как с помощью автоматизации, так и вручную. Эластичные колпачки из полиэтилена низкой плотности являются идеальным решением для маскировки нестандартных форм. Опять же, гибкость LDPE делает это возможным.

Упаковка

Недорогой и простой в обработке полиэтилен высокой плотности широко используется в производстве пластиковой упаковки. Это особенно эффективный барьер с химической стабильностью, что делает его идеальным для контейнеров и бутылок, особенно для бытовой и промышленной химии.

Обратите внимание: неокрашенные бутылки из ПЭВП полупрозрачные и жесткие, поэтому они хорошо подходят для упаковки продуктов с коротким сроком годности. С другой стороны, окрашенные бутылки обладают лучшей устойчивостью к растрескиванию под напряжением, чем непигментированные бутылки из ПЭВП.

Прочность, гибкость и прозрачность полиэтилена низкой плотности означают, что он обычно используется в пленочной упаковке, где требуется термосваривание. Он также используется для изготовления некоторых гибких крышек и бутылок.

Защита труб и фланцев

Крышки и заглушки, используемые для защиты труб и фланцев, в основном изготовлены из LPDE. Опять же, все дело в гибкости материала и ударопрочности. Гибкость означает, что застежки обычно не нужны, что упрощает установку крышек и заглушек и их удаление. Высокая ударная вязкость имеет решающее значение для защиты труб и фланцев во время транспортировки и хранения. Он также устойчив к коррозии, что делает его таким популярным в строительной и нефтегазовой отраслях. Разнообразие предлагаемой защиты огромно. Вот лишь некоторые примеры:

Производство

Теперь давайте посмотрим, как эти материалы ведут себя в другом контексте.

Литье под давлением: LDPE и HDPE

Разумеется, вы можете использовать любой материал. Ваш выбор будет зависеть от того, что вы производите. Оба являются чрезвычайно популярными смолами, используемыми в литье под давлением, и оба являются экономически эффективными.

LDPE является легкотекучим материалом благодаря длинноцепочечному разветвлению. Он также хорошо подходит для горячеканальных пресс-форм, поэтому рекомендуется высокая скорость впрыска. Точно так же HDPE легко течет. И опять же, как и для ПВД, используйте высокую скорость впрыска. Если при работе с ПЭВП необходима частая смена цвета, используйте изолированный желоб с горячим наконечником.

LDPE: усадка

Фактические значения усадки зависят от условий формования. Как правило, вы смотрите на усадку 0,02 – 0,05 мм/мм, или 2% – 5%, когда плотность находится в пределах 0,91 – 0,925 г/см³3. При плотности от 0,926 до 0,04 г/см3 ожидаемая усадка составляет 1,5–4 %.

HDPE: усадка

Поскольку ПЭВП является кристаллическим материалом, усадка велика: около 0,015–0,04 мм/мм или 1,5–4 %. Это будет зависеть от степени ориентации и уровня кристалличности детали, а это, конечно же, зависит от условий обработки и даже от конструкции детали, которую вы производите.

Краткий обзор: свойства литья под давлением

	ПЭНП	ПЭВП
Сушка	Обычно не требуется	Обычно не требуется
Температура расплава	180˚ — 280˚C (355˚ — 535˚F)	180°–280°C (355–535°F). Для более высокого прироста молекулярной массы: 200–250 °C (392–482 °F).
Температура пресс-формы	20˚ — 70˚C (68˚ — 158˚F) Для равномерного и экономичного отвода тепла диаметр каналов охлаждения должен быть не менее 8 мм. Расстояние от поверхности формы до края охлаждающего канала не должно превышать 1,5 диаметра охлаждающего канала.	20°–95°C (68–194°F). Более высокие температуры для толщины стенок до 6 мм. Более низкая температура для толщины стенки более 6 мм. Скорость охлаждения должна быть одинаковой, чтобы свести к минимуму колебания усадки. Диаметр охлаждающих каналов должен быть не менее 8 мм и должен находиться на расстоянии 1,3 d от поверхности формы (где «d» — диаметр охлаждающего канала).
Давление впрыска материала	До 150 МПа	70-105 МПа
Давление упаковки	До 75 МПа
Скорость впрыска	Быстро. Профилированные скорости могут ограничить проблемы коробления деталей с большой площадью поверхности.	Быстро. Профилированные скорости могут ограничить проблемы коробления деталей с большой площадью поверхности.



Подробный обзор LDPE и HDPE

Наконец, Британская федерация пластмасс предлагает эти значения, чтобы вы могли сравнить их самостоятельно.

Недвижимость	ПЭНП	ПЭВП
Прочность на растяжение	0,20–0,40 Н/мм²	0,20–0,40 Н/мм²
Коэффициент теплового расширения	100 — 220 х 10-6	100 — 220 х 10-6
Максимальная температура непрерывного использования	65˚C / 149˚F	65˚C / 149˚F
Плотность	0,917 — 0,930 г/см3	0,944 — 0,965 г/см3

Химическая стойкость	ПЭНП	ПЭВП
Разбавленная кислота	Отлично	Отлично
Разбавленные щелочи	Отлично	Отлично
Масла и смазки	Умеренная (переменная)	Умеренная (переменная)
Алифатические углеводороды	Плохо	Плохо
Ароматические углеводороды	Плохо	Плохо
Галогенированные углеводороды	Бедный	Плохо

Загрузите бесплатные САПР и попробуйте их перед покупкой

Для большинства решений доступны бесплатные CAD, которые можно скачать бесплатно. Вы также можете запросить бесплатные образцы, чтобы убедиться, что выбранные вами решения — это именно то, что вам нужно. Если вы не совсем уверены, какой продукт лучше всего подойдет для вашего применения, наши специалисты всегда рады проконсультировать вас.

Запросите бесплатные образцы или загрузите бесплатные CAD прямо сейчас.

• Как работает процесс литья под давлением?
• Краткое руководство по поиску высококачественных пластиковых компонентов
• Подробное руководство по выбору подходящего термопластика для вашего компонента
• Делиться
• Твитнуть
• Делиться
• Отрасли:
• Решения:
• Общая защита
• Материалы:
• Пластмассы
• Резина

Что такое полиэтилен? | Полное руководство

Привет, люди, надеюсь, у вас все хорошо. Сегодня, после обширных исследований, я собираюсь поделиться с вами исчерпывающим руководством по полиэтиленовому материалу.

Быстрая навигация

Что такое полиэтилен

Полиэтилен — это термопласт, известный своим широким спектром применения и переменной кристаллической структурой. Основные свойства – легкий вес и прочность. В результате это один из наиболее часто используемых термопластов в мире, миллионы тонн которого используются в мире. Он применяется в различных областях, таких как бутылки с моющими средствами, сумки для покупок, упаковка пищевых продуктов и т. д. Он входит в состав полиолефиновых смол.

Разрезание и выбрасывание полиэтилена в синтетические волокна для изменения его свойств, как и каучука.

Полиэтилен (C2h5)n получают путем полимеризации мономера этилена, отфильтрованного из нефти.

Как делают полиэтилен

Все начинается с добавления этилена (мономера). Затем полиэтиленовый материал изготавливается путем фильтрации углеводородного топлива на более легкие группы, называемые «Фракциями». Наконец, часть этой фракции смешивают с катализаторами для создания пластмасс.

Весь процесс от начала фильтрации до смешивания катализаторов называется полимеризацией.

Полимеризация начинается с добавления этилена (мономера).

Катализаторы Циглера-Натта и металлоценовые катализаторы в основном используются для полимеризации полиэтилена.

История

Самая ранняя версия полиэтилена была найдена в 1933 году в Англии компанией Imperial Chemical Industries Ltd. Они получили патент на то же самое в 1937 году и начали коммерческое производство в 1939.

Говорят, что впервые полиэтилен был использован для производства изоляторов для радиолокационных кабелей во время Второй мировой войны.

В 1930 году американский химик Карл Шипп Марвел, работавший на E.I. du Pont de Nemours & Company (теперь DuPont Company).

Однако Карл не осознал потенциал созданного им полимера, поэтому он был передан Карлу Циглеру, немецкому химику, работавшему в Институте исследований угля им.0156 ПЭНД.

Позже эти методы были упрощены и значительно удешевлены итальянским химиком Джулио Натта.

После этого различные инновационные методы привели к созданию многих вариантов полиэтилена, которые в настоящее время коммерчески используются почти во всех крупных странах.

Типы полиэтилена

Наиболее распространенные типы полиэтилена:

• Разветвленные версии

#1 Полиэтилен низкой плотности (LDPE)

#2 Линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE)

• Линейные версии

#1 Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

#2 Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE)

• Сшитый полиэтилен (PEX или XLPE)

Интересное чтение — пластиковая форма для термоформования: информация о Male Vs. Женские формы

Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — недорогой термопласт, известный своей линейной структурой и низкой способностью к разветвлению.

Производится при низкой температуре от 70°C до 300°C и давлении 10-80 бар.

Извлекается из смеси газов, таких как метан, этан, пропан, или смеси сырой нефти и бензина.

Существует два основных метода производства ПЭВП: 1) полимеризация в суспензии и 2) полимеризация в газовой фазе.

Доступный в основном в виде листов и стержней, полиэтилен высокой плотности также легко изготавливается и сваривается с использованием стандартного оборудования для сварки термопластов.

Свойства ПЭВП
• ПЭВП обладает отличной стойкостью практически ко всем растворителям
• HDPE Температура плавления: 120-140°C
• Более высокая прочность на растяжение по сравнению с другими вариантами полиэтилена.
• Потрясающие электроизоляционные свойства
• Достойная устойчивость к низким температурам
• Слабое водопоглощение
• Слабая стойкость к углеводородам, таким как алифатические, ароматические, галогенированные
• Недорогая и хорошая технологичность
• Плотность HDPE: от 0,93 до 0,97 г/см3
• Умеренная устойчивость к маслам и смазкам
• Впечатляющая стойкость к щелочам, спиртам и разбавленным кислотам

Преимущества ПЭВП

 

1. ПЭВП устойчив к коррозии, что делает его пригодным для производства основных объектов общественной инфраструктуры, таких как подземные трубопроводы, поскольку он не ржавеет под воздействием погодных условий и долговечен.

Стерилизация полиэтилена высокой плотности делает его идеальным для изготовления контейнеров для хранения продуктов питания и напитков.

2. Легкая ковкость и формуемость – еще одна выдающаяся особенность материалов из ПЭВП, поскольку они существенно расширяют область их применения.

Жесткий материал с впечатляющей температурой плавления от 210 до 270°C. Однако, когда он расплавится, из него можно производить множество продуктов, таких как емкости для воды, разделочные доски, бутылки для моющих средств, бутылки для шампуня, трубки и т. д. (может показаться, что это немного по сравнению с LDPE, но есть одна загвоздка). При рассмотрении под микроскопом молекулярная структура HDPE отличается от LDPE. Он имеет линейную структуру с небольшим разветвлением, что приводит к более прочной молекулярной структуре и большей прочности на растяжение. Вот почему 60-граммовая чашка из полиэтилена высокой плотности может вместить около галлона жидкости без каких-либо изгибов.

4. ПЭВП является легко перерабатываемым материалом. Возможность вторичной переработки является важным фактором, особенно в наши дни, когда глобальный углеродный след растет.

Переработка ПЭВП может сэкономить до 50 % стоимости материалов, и не стоит беспокоиться о качестве, поскольку переработанный ПЭВП считается таким же хорошим, как и «первичный» материал.

Недостатки HDPE
• Высокая усадка при формовании
• высокочастотное соединение и сварка чрезвычайно сложны
• Плохая устойчивость к ультрафиолетовому излучению и низкая термостойкость
• Очевидно растрескивание под напряжением
• Меньшая жесткость, чем у других популярных термопластов Пример. Полипропилен
• Нестойкий к окисляющим кислотам
• Значительно высокое тепловое расширение.
Области применения ПЭВП

Фантастические механические свойства делают ПЭВП пригодным для многих высокотехнологичных применений в различных отраслях промышленности.

• Товары народного потребления
• Применение в упаковке
• Волокна и текстиль 

Интересное чтение — литье под давлением в медицинской промышленности | Плюсы литья под давлением медицинских устройств | Важность литья пластмасс под давлением

1. Товары народного потребления

Недорогая стоимость полиэтилена высокой плотности и простота обработки с помощью литья под давлением и экструзионного формования делают его очень удобным в применении для потребительских товаров.

Такие продукты, как кухонная утварь, лотки для льда, упаковка для пищевых продуктов, мусорные баки и т. д.

2. Применение в упаковке

Ударопрочность и разумная химическая стойкость помогают полиэтилену высокой плотности применяться в промышленных контейнерах для массовых грузов, канистрах, бочках, фруктах соки, ящики и бутылки для хранения жидких продуктов.

3. Волокна и текстиль

Высокая прочность на растяжение и простота обработки повышают конкурентоспособность ПЭВП для производства таких товаров, как промышленные и декоративные ткани, рыболовные и спортивные сети, канаты, сети и т. д.

Другие области применения включают топливные баки — для автомобильной промышленности , телекоммуникационные кабели — провода и кабели, трубы для дренажа, промышленного использования, защиты кабелей, больших смотровых камер, газа, воды, морских водосточных труб и т. д. — Трубы и Фитинги.

Полиэтилен низкой плотности (LDPE)

Полиэтилен низкой плотности Материал состоит из 4000-40000 атомов углерода с множеством коротких разветвлений. Это полужесткий и полупрозрачный полимер с более высокой степенью короткой и длинной стороны разветвления.

Производится также методом свободнорадикальной полимеризации – давление – 1000-3000 бар и температура 80-300°С.

Двумя наиболее распространенными методами производства являются метод трубчатого реактора и метод автоклавного перемешивания. Трубчатый метод используется больше, потому что он имеет более высокую степень конверсии этилена.

Свойства LDPE

• Температура плавления: от 105 до 115°C
• Плотность: 0,910–0,940 г/см3
• Термостойкость – 95°C в течение короткого времени и 80°C в непрерывном режиме
• Фантастические электроизоляционные свойства
• Слабое водопоглощение
• Достойная стойкость к кислотам, спиртам и разбавленным щелочам
• Обладает высокой ударной вязкостью при низких температурах в сочетании с хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям.
• Недорогой по сравнению с другими термопластичными материалами с хорошими технологическими свойствами.
Недостатки LDPE
• Легко воспламеняются
• Высокочастотная сварка и соединение – это трудно
• Иногда наблюдается растрескивание под напряжением.
• Низкая стойкость к УФ-излучению
• Высокая проницаемость для углекислого газа
• Низкая прочность и жесткость при экстремальных температурах
Области применения

Без сомнения, наиболее распространенным применением LDPE являются пластиковые пакеты. Такие продукты, как дозирующие бутылки, бутыли для промывания и производственные контейнеры, также являются некоторыми другими основными областями применения.

Упаковка: LSPE широко используется для упаковки, особенно в фармацевтической промышленности. Крышки, вкладыши, мешки для мусора, ламинированные крышки и т. д. — вот некоторые продукты, на которые претендует LDPE.

Трубы и фитинги: Полиэтилен низкой плотности используется для производства водопроводных труб благодаря его способности сопротивляться воздействию воды в течение более длительного периода времени в сочетании с хорошей пластичностью.

Линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) 

LLDPE очень похож по структуре на LDPE. Его получают путем основного процесса полимеризации с участием мономера этилена с 1-бутаном и меньшими количествами 1-гексена и 1-октена с использованием металлоценовых катализаторов.

Структурная конструкция ЛПЭНП немного отличается однородными ответвлениями (а не более длинными ответвлениями, как у ПЭНП) и линейной основой.

Особенность этих ответвлений в том, что они скользят друг относительно друга в пределах удлинения, не запутываясь с LDPE.

Свойства LLDPE
• Хорошая стойкость к растрескиванию под напряжением и ударопрочность
• Полупрозрачный натуральный молочный цвет.
• Хорошие барьерные свойства против алкоголя.
• Хорошая гибкость с высокой ударной вязкостью
Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ)

Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы как минимум в десять раз тяжелее (от 3,5 до 7,5 миллионов единиц AMU), чем полиэтилен высокой плотности.

• Полимеризуется с использованием металлоценовых катализаторов и этановых звеньев в структуре, в которой этановые звенья связаны друг с другом в структуре UHMWPE.
• UHMWPE обычно состоит из 100 000–250 000 мономеров на молекулу.
• Печально известная вариация полиэтилена практически неподвижна. Вот почему он используется в самых суровых условиях при умеренной температуре.
• Даже при высоких температурах показывает отличную стойкость к растворителям, за исключением сильных окислителей и ароматических, галогенированных углеводородов.
• Несколько фантастических механических свойств, таких как ударная вязкость, высокая стойкость к истиранию и низкая способность к трению, делают материал СВМПЭ.
Сшитый полиэтилен (XLPE)

Сшитый полиэтилен высокой плотности или XLPE представляет собой высококачественный полиэтиленовый материал, специально предназначенный для сложных применений.

XLPE производится из полиэтилена высокого давления с использованием органических пероксидов. Сшивающая полимерная структура позволяет адаптировать полимер к сложным приложениям, таким как водяные системы лучистого отопления и охлаждения, а также изоляция высоковольтных электрических кабелей.

Основные характеристики сшитого полиэтилена

• Высокие электрические и изоляционные свойства
• Механически прочнее
• Повышенная стойкость к истиранию
• Недорогой
• Высокая скорость экструзии на стандартных линиях
• Устойчивость к гидролизу

Увлекательное чтение — что такое конденсационная полимеризация? | Полное руководство

Дифференциация типов полиэтилена

	ПЭВП	ПЭНП	ЛПЭНП	СВМПЭ	СПЭ
Полная форма полимера	Полиэтилен высокой плотности	Полиэтилен низкой плотности	Линейный полиэтилен низкой плотности	Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы	Сшитый полиэтилен
Структура	Линейное разветвление	Выбрасывание на берег как короткой, так и длинной цепи	Разветвление с короткой цепью	Высококачественная связь в пределах этановых звеньев (от 100 000 до 250 000 мономерных звеньев на молекулу)	Облигации с перекрестными связями
Плотность	941-0.965 g/cm3"}»> 0,941-0,965 г/см3	0,910-0,925 г/см3	0,91-0,94 г/см3	0,91-0,95 г/см3	0,91-0,34 г/см3
Катализатор и процесс	Катализатор Циглера-Натта	Радикальная полимеризация – автоклавный или трубчатый метод	Катализатор Циглера-Натта или металлоценовый катализатор	метод металлоценового катализатора	"}»> Перекись встроена в смолу, которая создает свободный радикал.
Атрибуты	1) отличная стойкость почти ко всем растворителям 2) Великолепные электроизоляционные свойства 3) Слабое водопоглощение 4) Умеренная устойчивость к маслам и жирам	1) Достойная стойкость к кислотам, спиртам и разбавленным щелочам 2) высокая ударная вязкость при низких температурах в сочетании с хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям 3) Недорогие и хорошие технологические качества	1) Хорошая гибкость и высокая ударная вязкость 2) Полупрозрачный, натурального молочного цвета 3) Хорошая стойкость к растрескиванию и ударам	1) Высокая ударопрочность и стойкость к истиранию 2) низкая кооперативность против трения 3) почти неподвижный	1) Стойкость к гидролизу 2) Высокие электрические и изоляционные свойства 3) Механически более прочный
Температура плавления	8 °C"}»> 130,8 °С	105-115°С	122°С	155 – 200°C	150 – 170°C

Таким образом, все виды полиэтиленовых материалов.

Почему ПЭ так предпочтительнее?

Поскольку мы обсуждали различные варианты полиэтилена, вы, ребята, должны были осознать дополнительные преимущества, которые он может предоставить производителю.

Все варианты подходят для соответствующих областей применения и обеспечивают высочайшее качество без ущерба для бюджета. Полиэтилен в основном считается товарным пластиком, который выбирают в основном компании, занимающиеся дизайном продукции, стремящиеся создавать качественные продукты с нуля. Легкая перерабатываемость с помощью методов литья под давлением и экструзии (которые мы подробно обсудим ниже) делает ПЭ превосходным выбором по сравнению с несколькими термопластическими материалами.

Переработка полиэтилена — 

Все варианты полиэтиленовых материалов могут использоваться в основных методах производства пластмасс, таких как Литье под давлением, экструзия, выдувное формование.

ПЭВП настоятельно рекомендуется литье под давлением, операции экструзии (выдувание и литье пленки, кабели и т. д.) и выдувное формование. Однако наилучшая технологичность достигается при литье под давлением. С другой стороны, LDPE лучше всего перерабатывается при экструзии из-за его превосходных свойств электрического сопротивления, но он также перерабатывается при литье под давлением и 9.0156 ротоформинг соответственно.

UHMWPE в основном перерабатывается в компрессионном формовании , спекании, плунжерной экструзии и формовании геля. Материал имеет мизерную скорость текучести, в результате чего более широко используются такие общие методы, как литье под давлением и формование с раздувом.

Полиэтилен не очень совместим с 3D-печатью по целому ряду причин. Но были предприняты усилия, чтобы улучшить пригодность 3D-печати с использованием переработанного полиэтилена.

Рассмотрим сравнение технологичности материалов HDPE и LDPE методами литья под давлением и экструзии.

ПЭВП	ПЭНП
Литье под давлением
	–
Температура плавления – 200-300°C	Температура расплава – 160-260°C
Повышение температуры пресс-формы может улучшить внешний вид и чистоту поверхности компонента.	Материал Давление впрыска – до 160 МПа
Сушка не требуется при правильном хранении	Усадка после формования может варьироваться от 1,5 до 3,5%
Экструзия
Температура плавления – 200-300°C	Температура расплава – 180-240°C
Температура баллона – 180 – 205°C	Температура экструзионного покрытия – 280 – 310°C
Степень сжатия – 3:1	Желательно трехзонный с соотношением L/D – 25

Переработка ПЭ и его влияние на окружающую среду –

ПЭ не является токсичным материалом (по крайней мере, в твердой форме). Однако он может быть опасен при вдыхании в виде паров или при попадании в глаза или на кожу. Для HDPE и LDPE идентификационные коды смолы — «2» и «4» соответственно.

Оба варианта материала не являются биоразлагаемыми по своей природе и вносят значительный вклад в мировые пластиковые отходы.

HDPE и XLPE считаются безопасными для потребления человеком и часто используются для хранения питьевой воды.

Интересно прочитать — что такое 3D-печать? | Типы 3D-печати | Применение 3D-печати | Преимущества и недостатки

Будущее полиэтилена

Согласно оценке, проведенной Market Research Future , мировой рынок полиэтилена достигнет огромного объема в 183 миллиарда долларов США, демонстрируя среднегодовой темп роста в 5,82% с 2018 по 2025 год.

Динамика рынка должна существенно измениться из-за пандемии covid-19, которая монументально разрушила мировую экономику, особенно глобальное производство.

Ожидается, что крупнейший сегмент потребительского полиэтилена в упаковочной промышленности останется крупнейшим до прогнозируемого периода. Вторым по величине сегментом конечных пользователей является строительная отрасль. Он все чаще используется для производства строительных материалов, таких как полы, кровли, строительные материалы покрытия, столешницы, герметизированные помещения. Спрос на эти продукты будет поддерживать потребление полиэтилена в строительном секторе в будущем.

Siniliurily, в отрасли потребительских товаров также ожидается значительный рост использования полиэтилена в течение прогнозируемого периода из-за увеличения спроса на спортивные товары, модную одежду, предметы домашнего обихода, ящики для дома и игрушки.

Будущий рост в строительном секторе (Азиатско-Тихоокеанский регион), автомобильной и упаковочной промышленности (Северная Америка) может стимулировать мировой рост полиэтилена.

Часто задаваемые вопросы

Давайте рассмотрим часто задаваемые вопросы о полиэтилене. Давайте углубимся.

1. Впитывает ли HDPE воду?

Ответ. Согласно рекомендациям FDA и USDA, ПЭВП не впитывает воду и влагу и имеет малый вес, что делает его идеальным для изготовления химически стойких продуктов, в основном используемых в пищевой промышленности.

2. Как клеить полиэтилен?

Ответ. Так как полиэтилен имеет антипригарную поверхность, он легко совместим с большинством типов клея. Тем не менее, другими способами соединения полиэтилена являются сварка растворителем 9.0157 и Ультразвуковая сварка.

3. Какие компании-производители полиэтилена входят в первую пятерку?

Ответ. В первую пятерку компаний-производителей полиэтилена входят:

• Dow Chemical
• Корпорация Эксон Мобил
• Лионделл Базелл
• САБИК
• Корпорация Sinopec
4. Какой пластик прочнее? Полиэтилен или полистирол.

Ответ. Проведя очень простое сравнение, полиэтилен более прочен и устойчив в формах HDPE и UHMW, что делает его идеальным для строительной отрасли. С другой стороны, полистиролу легко придавать форму, что делает его более подходящим для инженерной упаковки.

5. В чем разница между полиэтиленом и полипропиленом?

Ответ. Базовое сравнение обоих материалов говорит нам, как уже было сказано, что полиэтилен легче растягивается, что делает его идеальным для упаковки пищевых продуктов. С другой стороны, полипропилен не такой гибкий, но его гораздо труднее сломать, что делает его идеальным для применения в автомобилестроении и электронике.

6. Что такое полиэтиленовые трубы?

Ответ. Форма полиэтилена HDPE часто используется в качестве материала для трубопроводов. Его можно расплавить и преобразовать. Он прочный, гибкий и прочный. Обладает отличной устойчивостью к растрескиванию под воздействием химических и экологических воздействий.

Рекомендуем прочитать –

• Что такое материал PEEK? | Простое и подробное руководство
• Что такое материал PETG? | Полное руководство
• Что такое полистирол? | Полное руководство
• Что такое ПТФЭ (политетрафторэтилен)? | Полное руководство
• Что такое ПВДФ (поливинилиденфторид) | Подробное руководство
• Пластмассы против. Полимеры | В чем отличия?
• 10 лучших материалов для литья под давлением (и почему они лучшие)
• 10 основных дефектов литья под давлением (и способы их предотвращения)
• Физические свойства пластмасс | Полное руководство

На вынос

Таким был мой взгляд на полиэтиленовый материал во всех вариантах. Это полезный товарный пластик, который может помочь повысить производительность и прибыль вашего цеха.