Свойства полиэтилена: Полиэтилен – свойства и применение вещества в разных сферах

Содержание

Полиэтилен и его физико-механические свойства

Полиэтилен – самый распространенный в мире вид пластмассы. Полиэтилен представляет собой термопласт – материал, который при нагреве становится особо пластичным и может перейти в вязкое или текучее состояние. Это свойство полиэтилена и используется при сварке экструдером или какими-либо другими устройствами. Полиэтиленовые трубы стойки к агрессивным средам, не пропускают воду и газы, не разрушаются при ударах и никак не влияют на среды, которые по ним транспортируются. Существуют и другие показатели, при учете которых сварка экструдером, электромуфтовым или каким-либо иным методом будет максимально успешной. Основные физико-механических свойств полиэтилена различных видов представлены в таблицах ниже.

Свойства полиэтиленов для труб и фитингов

Показатель

Значение

ПЭ63

ПЭ 80

ПЭ100

Удельная масса, г/смЗ

0,953-0,959

0,940-0,957

0,952-0,961

Относительное удлинение при разрыве, %

От 350 до 800

От 350 до 850

От 350 до 681

Граница текучести при растяжении, МПа

20-23

18-23

23-25

Модуль упругости при растяжении. МПа

800

1 000

1 300-1 400

Коэффициент теплопроводности. Вт/(м-К)

0,38

Коэффициент линейного теплового расширения, мм/(м*К)

0,19

0,18-0,19

0,19

Температура ломкости, °С

<-100

 

 

Свойства полиэтилена высокого давления (ПЭВД)

Показатель

Значения

Молекулярная масса, тыс. ат. ед. массы

50-800

Плотность (удельная масса), г/смЗ

0,910-0,925

Граница текучести, МПа

9-20

Относительное удлинение при разрыве, %

100-800

Модуль упругости, МПа

100-200

Температура плавления, °С

103-110

Коэффициент теплопроводности

Вт/(м*К)

0,33-0,38

 

Свойства полиэтилена низкого давления (ПЭНД)

Показатель

Значения

Молекулярная масса

тыс. ат. ед. массы

100-300

Плотность, г/смЗ

0,941-0,965

Граница текучести при растяжении, МПа

0,941-0,965

Относительное удлинение при разрыве, %

50-1 200

Модуль упругости, МПа

400-1 250

Температура плавления, °С

125-137

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*К)

0,42-0,52

 

Трубы из ПЭВД более мягкие и гибкие, чем трубы из ПЭНД, поэтому первые преимущественно используют в трубопроводах без давления транспортируемых сред или с низким давлением (дренаж, канализация и т. п.), а вторые – в трубопроводах водоснабжения и газоснабжения. Сварка экструдером должна проводиться с учетом должна проводиться с учетом и того факта, что ПЭНД отличается более высоким интервалом плавления, чем ПЭВД.

Основные свойства и сферы применения полиэтилена

Полиэтилен – наиболее распространенный полимерный материал в России, находит широкое применение во всех сферах промышленности. Особенностью полиэтилена является наличие двух видов данного полимера с существенно различающимися свойствами. Полиэтилен высокого давления является более пластичным, в то время как полиэтилен низкого давления имеет высокую степень кристаллизации молекулярной структуры, потому отличается повышенной прочностью.

  • Воздуховод из ПНД
  • Емкость из ПНД
  • Изделия из ПНД

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

Свойства полиэтилена низкого и высокого давления схожи, но при этом ПНД превосходит ПВД практически по всем показателям, потому применяется для изготовления изделий с улучшенными характеристиками. Однако следующие свойства справедливо будет отметить для обоих видов полиэтилена:

  • Химическая нейтральность, устойчивость к широкому спектру агрессивных рабочих сред. Полиэтилен не влияет на вкус, запах, цвет и химических состав веществ, с которыми контактирует.
  • Устойчивость к воздействию воды, а также высокие показатели гидроизоляции.
  • Хорошие показатели устойчивости к термоокислительному старению, особенно для стабилизированных марок, имеющих в составе специальные присадки.
  • Высокие эксплуатационные характеристики: эластичность, устойчивость к износу, прочность и долговечность.
  • Температуры размягчения около 80—120°С делают материал пригодным для использования в пищевой промышленности.

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ И ВИДЫ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНА

В мире существует несколько сотен марок полиэтиленов низкого и высокого давления, потому сфера применения материала весьма широкая. Основными направлениями можно считать следующие:

  • Логистика и торговля. Материал преимущественно применяется для производства различных упаковочных материалов, включая пленку, скотч и т.п.
  • Пищевая промышленность. Полиэтилен находит широкое применение для производства различных емкостей. Особенно эффективны емкости из полиэтилена низкого давления, которые отличаются высокой прочностью и имеют хорошие эксплуатационные характеристики.
  • Электротехника. Полиэтилен является надежным изоляционным материалом, потому используется в качестве изоляционной оплетки для силовых кабелей.
  • Строительство. Из полиэтилена низкого давления производят различные строительные материалы, декоративные элементы. Изделия из ПНД активно вытесняют продукцию из дерева или фанеры. Кроме того, вспененный полиэтилен используется как теплоизоляционный материал.
  • Военно-промышленный комплекс. ПНД применяется в качестве лёгкой и практичной брони, не уступая по ударной вязкости металлическим сплавам. Используется для бронежилетов.

ПОЛИЭТИЛЕН – ПОЛИМЕР С БОЛЬШИМ ПОТЕНЦИАЛОМ

Многие ученые утверждают, что именно открытие реакции полимеризации и повсеместное внедрение пластика сделало возможным современный технический прогресс. И полиэтилен – один из важнейших полимеров, который находит самое широкое применение во многих сферах.

Другие статьи

Разновидности гальванических ванн

Гальванические ванны широко применяются в промышленности для электрохимической обработки поверхностей различных деталей.

Сфера применения пластиковых емкостей

Пластиковые емкости в промышленности стремительно вытесняют металлические, бетонные и многие другие резервуары.

Технология производства воздуховодов

Современные воздуховоды производятся на автоматизированном производстве с применением ЧПУ. За счет высокой степени автоматизации достигается минимизация дефектов и неточностей, обеспечивается строгое соответствие заданным параметрам и…

Сфера применения химических ёмкостей

Оптимальным решением для химических емкостей являются полимерные материалы. Сегодня используется широкий спектр марок полимеров, позволяющих добиться нужного уровня химической стойкости и долговечности.

Какие материалы используют для производства промышленных емкостей?

Промышленные емкости применяют практически на всех производствах — в пищевой, химической и сельскохозяйственной промышленности, в строительстве и пожарной безопасности.

Виды и применение полипропилена

Полипропилен — полимерный кристаллизующийся материал, его выпускают в виде порошка и термопластичных гранул. В промышленных масштабах это вещество выпускается с помощью полимеризации пропилена с использованием катализаторов Циглера-Натта…

Физико-химические свойства полиэтилена

 

Полиэтилен – пластичный материал, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами.  Он не разрушается при ударах, не ломается, не поглощает воду. Полиэтилен не пропускает пар, газ, при этом не имеет собственного запаха.

 Полиэтиленовую тару  не разрушают   щелочи любой концентрации, растворы солей, а также  карбоновая, соляная и плавиковая кислоты. В полиэтиленовой таре можно хранить  алкоголь, бензин, воду, овощные соки, масло.

Растворяется полиэтилен в 50%-ном растворе азотной кислоты, а также в жидком и газообразном хлоре. Он хорошо переносит воздействие солнца и воздуха, выдерживает температуру от +80 °С  до -70 °С.  

Изделия из полиэтилена практически безвредны для здоровья человека, они не выделяют никаких опасных веществ в окружающую среду.

Полиэтилен можно легко перерабатывать по любой технологии переработки пластмасс. Если материал обработать  хлором, сульфатами, бромом или фтором, он принимает свойства каучука, при этом улучшается теплостойкость, химическая устойчивость.

Добавляя во время полимеризации другие олефины,  полярные мономеры, можно  повысить стойкость к растрескиванию, эластичность, прозрачность, адгезионные характеристики. Смешав полиэтилен с сополимерами или другими полимерами, улучшают ударную вязкость и прочие физико-механические свойства.

Различия в химических, физических и эксплуатационных качествах  полиэтилена напрямую связаны с плотностью и молекулярной массой конкретного вида  полимера. Если сравнивать, например, полиэтилен высокого давления, имеющий разветвленную структуру,  с  полиэтиленом низкого давления, то ПЭВД гораздо мягче, чем ПЭНД.  Поэтому трубы для водоснабжения и канализации делают из полиэтилена низкого давления – они более жесткие и плотные, чем из полиэтилена высокого давления. Такая пленка более устойчива к ударам, растяжению, сжатию, а ее проницаемость в воде  в 5-6 раз ниже, чем у пленки из ПЭВД.

В наиболее агрессивных средах используется сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Он имеет молекулярную массу более 1 000 000, и обладает  повышенными прочностными качествами. Такой вид полиэтилена можно эксплуатировать и в пустыне, и на Крайнем Севере: он выдерживает температуру от  +120 °С до -260. При этом, он обладает низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, устойчив к растрескиванию и воздействию химикатов.

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 НВ 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

Химические свойства полиэтилена

> Химические свойства полиэтилена

12.12.2014

Полиэтилен представляет собой пластичный полимерный материал, который обладает прекрасными диэлектрическими свойствами. Ударопрочный полимер стойкий к повреждениям. Он не ломается и обладает небольшой поглотительной способностью. Полиэтилен имеет небольшую степень газопроницаемости. Этот материал не вступает в реакцию с щелочами разной концентрации, солевыми, карбоновыми растворами и прочими.

Полиэтилен является устойчивым к алкоголю, нефтепродуктам, сокам, воде. Он может разрушиться под воздействием пятидесятипроцентной азотной кислоты или же жидким и газообразным хлором и фтором.

Полиэтилен не растворяется в органических растворителях и ограниченно в них набухает. Он также является стойким при нагревании в условиях вакуума и атмосфере инертного газа. На открытом воздухе полиэтилен разрушается при нагревании до восьмидесяти градусов. Ещё одно неоспоримое достоинство полиэтилена состоит в его устойчивости к влиянию низким температур, до мину семидесяти градусов. Под воздействием солнечной энергии, в частности ультрафиолетовых лучей, полиэтилен подвержен фотодеструкции. ПЭ является практически безвредным для человеческого организма, он не выделяет в окружающую среду какие–либо опасные соединения.

Этот материал может перерабатываться всеми основными способами переработки пластмассы. Он также легко подвержен различным модификациям. Благодаря хлорированию, сульфированию и бромированию можно повысить теплостойкость ПЭ, придать ему каучукоподобные характеристики. Если смешать его с прочими полимерами или же сополимерами, то можно значительно увеличить его вязкость и другие физические свойства полиэтилена.

Физические, химические и эксплуатационные свойства полиэтилена во многом зависят от их степени плотности молекулярной массы полимера. К примеру, ПВД намного мягче, чем ПНД, что означает, плёнка из полиэтилена низкого давления в разы плотнее, чем из полиэтилена высокого давления. При растяжении их плотность выше, ниже сопротивление удару, а проницаемость ниже в пять – шесть раз, чем у плёнок из материала ПВД.

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен имеет молярную массу более чем 1000000, обладает улучшенными свойствами и прочностью. Температурный интервал использования такого материала от -260 до +120. Этот материал имеет небольшой коэффициент трения, высокую износостойкость, химическую стойкость к влиянию более агрессивных сред.

Читайте также

Возврат к списку

Отличия полиэтилена от полипропилена | ЮНИТРЕЙД

Полиэтилен и полипропилен – два схожих полимерных материала, которые конкурируют друг с другом на мировом рынке. И свойства, и их сфера применения очень близка. Однако различия все-таки существуют, потому в этой статье мы поможем разобраться, чем отличаются полиэтилен и полипропилен.

Общие свойства полиэтилена и полипропилена

Начнем с того, что объединяет эти два материала.

  • Термопластичность. Оба материала под воздействием температуры размягчаются и плавятся, что обеспечивает возможность применения соответствующих технологий: литье, экструзия и т.п.
  • Механическая прочность. РР и РЕ имеют схожие показатели прочности на разрыв, а также ударной вязкости. При этом полипропилен гораздо ближе по свойствам к полиэтилену низкого давления. 
  • Электроизоляционные свойства. Оба материала не проводят электрический ток, а за счет своей пластичности могут эффективно применяться в качестве гибкой изоляции проводов. 
  • Химическая устойчивость. Полиэтилен и полипропилен устойчивы к воздействию воды, а также агрессивных сред (щелочей, кислот). Однако оба материала растворяются под воздействием многих органических растворителей, включая бензин. 

Основные отличия полиэтилена и полипропилена

  • Полипропилен синтезируют только при низком давлении (до 4 МПа), и только в присутствии катализатора Циглера – Натты. Полиэтилен же может синтезироваться при таких условиях (будет получен ПЭ низкого давления) либо при высоком давлении (будет получен менее прочный ПЭ высокого давления). Соответственно, отличий между РР и РЕ высокого давления намного больше, чем между РЕ низкого давления.
  • Полипропилен легче: материал имеет вес как минимум на 0,04 г/куб. см. меньше по сравнению с самой легкой маркой полиэтилена.
  • Полипропилен имеет более высокую температуру плавления, до 180 градусов, в то время как полиэтилен плавится уже при 140 градусах. 
  • Полипропилен формирует более гладкую и плотную поверхность, потому более устойчив к загрязнениям и легче отмывается по сравнению с ПЭ.
  • Полиэтилен более эластичен. Полипропилен более прочный, но и хрупкий материал, в то время как полиэтилен обеспечивает увеличенную гибкость.
  • Полиэтилен имеет гораздо более высокую морозостойкость, выдерживая температуры до -50 градусов, в то время как для полипропилена критичной является температура -5 градусов. 
  • Цена: полипропилен – это более дорогой полимер. Сырье стоит дороже, и по стоимости может быть сопоставимо разве что с лучшими маркам полиэтилена низкого давления.

Итоги: каждый полимер – хорошее решение для своих задач

Каждый из материалов имеет свою сферу применения и свои преимущества, которыми нужно пользоваться:

Разделяя сферы применения, можно получить максимум выгоды от существующих отличий между этими полимерами.

Физико-механические свойства полиэтилена

Разделение полиэтилена на продукты низкого и высокого давления является неточным, т.к. при высоком давлении (7000 атм) можно получать полиэтилен линейной структуры, свойства которого подобны свойствам полиэтилена низкого давления.

Физико-механические свойства полиэтилена разной плотности приведены в табл. 1.

При комнатной температуре полиэтилен устойчив к разбавленной серной и азотной кислотам, к концентрированной соляной, фосфорной, муравьиной и уксусной кислотам, аммиаку и аминам, перекиси водорода, едкому натрию и калию, растворам солей. Концентрированные серная, азотная и хромовая кислоты действуют на полиэтилен.

До температуры +60 °С полиэтилен устойчив к воздействию растворов солей и щелочей, 50 %-й серной и 40 %-й азотной и концентрированной соляной кислот, но при температуре +90… 100 °С серная и азотная кислоты быстро разрушают полимер.

Физико-механические свойства полиэтилена

Свойства

Виды полиэтилена

А

Б

В

Г

Плотность, кг/м3

320-330

935-950

960

940-955

Предел прочности, МПа: — при растяжении

8,4-17,5

19,5-38,5

28-35

18-28,5

— при сжатии

12,5-21,0

— при изгибе

12,0-17

Относительное удлинение, %

150-600

100-800

200-400

200-380

Молекулярный вес

1500-35000

25000

100000

30000

140000

Примечание: А — полиэтилен, полученный полимеризацией этилена в газовой фазе; Б- то же, в присутствии катализатора Циглера; В — то же, в присутствии катализатора Филлипса; Г — то же, под давлением 7000 атм.

Полиэтилен отличается высокой водостойкостью, он не смачивается водой и другими полярными жидкостями. При комнатной температуре он не растворим ни в одном из известных растворителей, но при длительном контакте с алифатическими, ароматическими и хлорированными углеводородами он набухает.

Полиэтилен имеет низкую поверхностную энергию, что вызывает большие трудности при склеивании его полярными клеями.

Под действием кислорода воздуха, ультрафиолетовых лучей и тепла физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена ухудшаются («старение»), при этом резко снижается величина относительного удлинения и ухудшается морозостойкость.

 

Свойства полиэтилена | Scicing

Полиэтилен представляет собой пластиковый материал, технически известный как термопласт. Термопласт означает, что при нагревании он превращается в жидкость, а не горит, а при охлаждении приобретает свойства твердого тела. Полиэтилен используется во многих областях, начиная от пластиковых пакетов для продуктов и заканчивая пластиковыми контейнерами для тяжелых условий эксплуатации.

Характеристики

Полиэтилен, как и все пластмассы, представляет собой материал на основе полимера, то есть состоит из длинных цепочек идентичных молекул.Молекула полиэтилена, в частности, состоит из двух атомов углерода, связанных двойными связями, каждый из которых имеет два связанных с ним атома водорода. Из-за своей повторяющейся природы полиэтилен может принимать множество структурных форм.

Функция

В жидком состоянии полиэтилен служит материалом, который можно формовать, впрыскивать и отливать различной толщины и формы для создания множества различных пригодных для использования продуктов. В своей твердой форме полиэтилен служит многим целям. К обычным изделиям из этиленового пластика относятся контейнеры для пищевых продуктов, корпуса приборов и мешки для мусора.

История

Полиэтилен впервые был синтезирован Гансом фон Пехманном, немецким химиком, случайно обнаружившим его при нагревании диазометана. Только в 1939 году Майкл Перрин представил целенаправленный метод производства полиэтилена, и производство варианта полиэтилена низкой плотности было разрешено для промышленного использования.

Преимущества

Полиэтилен обладает несколькими желаемыми техническими характеристиками. Полиэтилен имеет кристаллическую структуру и поэтому не растворяется при комнатной температуре.Кроме того, полиэтилен чрезвычайно химически устойчив, что делает его идеальным для хранения едких материалов и использования в качестве посуды для химических лабораторий в исследовательских учреждениях. Полиэтилен также широко используется в ситуациях, когда металлические материалы нежелательны, например, когда возникает проблема коррозии из-за разнородных металлов.

Значение

Учитывая высокую устойчивость к химическим едким веществам и растворенным веществам, полиэтилен остается долговечным многоразовым материалом для бесчисленных формованных изделий из пластика.Полиэтилен также пригоден для вторичной переработки и, как таковой, помогает сократить производство на свалках и снизить стоимость материалов как для предприятий, так и для домашних потребителей. Его универсальность делает его материалом, который широко используется обществом, и ему будет трудно найти замену.

Свойства полиэтилена — Vinidex Pty Ltd

Полиэтилен (ПЭ)

Полиэтиленовые материалы производятся из сырья, полученного из природного газа, с помощью двух основных процессов полимеризации.

В результате процесса полимеризации при низком давлении образуются линейные полимерные цепи с короткими боковыми ответвлениями. Модификации плотности полученного полимера осуществляют путем изменения количества сомономера, используемого с этиленом в процессе полимеризации.

Процесс полимеризации под высоким давлением приводит к полимерным цепям с более развитыми боковыми ответвлениями. Модификации плотности полученного полимера производятся путем изменения температуры и давления, используемых в процессе полимеризации.

Физические свойства полиэтиленовых материалов специфичны для каждого сорта или типа и могут изменяться как за счет изменения плотности, так и за счет молекулярно-массового распределения. Общие физические свойства перечислены в таблице ниже.

Большое количество марок ПЭ материалов используется в системах труб и фитингов, а особые свойства подбираются для конкретного применения. В Vinidex можно получить консультацию относительно наиболее эффективного выбора для каждой установки. Наиболее распространены следующие типы полиэтиленовых материалов:

ПЭ низкой плотности (ПЭНП)

LDPE имеет сильно разветвленную структуру цепи с комбинацией малых и больших боковых цепей.Плотность ПЭНП колеблется в пределах 910-940 кг/м3, ПЭНП демонстрирует высокую гибкость и сохранение свойств при низких температурах.

ПЭНП в основном используется в трубопроводах для микроирригации или капельниц диаметром до 32 мм.

Материалы

LDPE могут быть модифицированы эластомерами (модифицированными каучуком) для улучшения значений устойчивости к растрескиванию под воздействием окружающей среды (ESCR) в системах микроорошения, где трубы работают в открытых средах при транспортировке сельскохозяйственных химикатов.

Линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE)

LLDPE имеет цепочечную структуру с небольшим боковым разветвлением, и, как следствие, более узкое молекулярно-массовое распределение приводит к улучшенному ESCR и свойствам при растяжении по сравнению с материалами LDPE. Материалы LLDPE могут использоваться либо в виде отдельного полимера, либо в смеси с LDPE в системах микроорошения, чтобы воспользоваться преимуществами гибкости материала.

ПЭ80 и ПЭ100

Первым полиэтиленовым материалом для труб, использованным в инженерных целях, был полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) типа 50 с длительным напряжением 50 МПа.Впоследствии материалы средней плотности (MDPE) с улучшенными свойствами труб по сравнению с более ранними материалами высокой плотности стали использоваться в трубах благодаря их улучшенной гибкости, пластичности, сопротивлению медленному росту трещин и сопротивлению распространению трещин.

Материалы полиэтиленовых труб второго и третьего поколения, используемые в настоящее время, могут быть материалами средней или высокой плотности и теперь обозначаются их минимальной требуемой прочностью (MRS). Трубные материалы PE80 имеют MRS 8,0 МПа, а материалы PE100 имеют MRS 10.0 МПа. Полиэтиленовые трубы широко используются в напорных и безнапорных устройствах, таких как водоснабжение, канализация, газовая сеть, змеевики для труб малого диаметра, змеевики для подвижных ирригаторов, электрические и коммуникационные трубопроводы, а также в горнодобывающей промышленности и промышленности

.
Классификация материалов и регрессия напряжений
Расчетное гидростатическое напряжение

Допустимое гидростатическое расчетное напряжение основано на минимальной требуемой прочности (MRS), которая, в свою очередь, получается из кривых регрессии напряжения.

Кривые регрессии напряжения строятся на основе краткосрочных и долгосрочных испытаний образцов труб под давлением. Поскольку существует линейная зависимость между логарифмом приложенного напряжения и логарифмом времени до разрушения, контрольные точки наносятся на график и экстраполируются на произвольно выбранную точку через 50 лет.

В некоторых случаях, особенно при более высоких температурах, происходит резкое изменение наклона кривой регрессии, известное как «колено». Колено, как показано на рисунке ниже, представляет собой переход от режима вязкого разрушения к режиму хрупкого разрушения.

Соотношение между кривыми для различных температур испытаний позволяет прогнозировать положение колена при 20°C на основе известного положения при повышенной температуре. Это, в свою очередь, позволяет прогнозировать пластическую долговечность при 20°C.

Значение прогнозируемого окружного напряжения (нижний предел прогнозирования 97,5 %) определяется через 50 лет. На основании этого ПЭ компаунд классифицируется как ПЭ 80 или ПЭ 100 в соответствии с минимальной требуемой прочностью (MRS) материала, т.е.е. 8,0 или 10,0 МПа.

Расчетное гидростатическое напряжение получают путем применения коэффициента не менее 1,25 к значению MRS. Подчеркивается, что кривые регрессии напряжения составляют только основу для проектирования и не позволяют предсказать срок службы системы.

Кривые регрессии напряжения

Для проектирования трубы требуемой толщины для данного давления и диаметра, например, применяется следующая формула:

σ = MRS/C

σ = P(D-e)/2e

где:

σ = напряжение стенки, размерное напряжение
МРС = Минимальная требуемая прочность
С = коэффициент безопасности, обычно 1.25 для воды
р = внутреннее давление в трубопроводе
Д = внешний диаметр трубы
и = толщина трубы
Типичные свойства соединений полиэтиленовых труб и фитингов
Собственность Единиц Метод испытаний ПЭ80Б ПЭ100
Плотность кг/м3 ИСО 1183D, ИСО 1872-2 950 960
Предел текучести при растяжении МПа ИСО 527 20 23
Удлинение при пределе текучести % ИСО 527 10 8
Модуль упругости при растяжении – краткосрочный МПа исх.КАК/НЗС2655.1 700 950
Модуль упругости при растяжении – долгосрочный МПа исх. КАК/НЗС2655.1 200 260
Твердость по Шору D ДИН 53505 59 64
Ударная вязкость с надрезом (23°C) кДж/м2 ИСО 179/1ЕА 35 26
Скорость течения расплава 190/5 г/10 мин ИСО 1133 0.7-1.0 0,3-0,5
Тепловое расширение х 10-4/°C 2,4 2,4
Теплопроводность (20°C) Вт/м.к DIN 52612 0,43 0,4
Температура плавления кристаллов °С 125 132
Диэлектрическая прочность кВ/мм 70 53
Удельное поверхностное сопротивление Ом >10 15  >10 15 
Объемное удельное сопротивление Ом.см >10 15  >10 15 
Коэффициент Пуассона мк 0,4 0,4
Характеристики материала PE
Стойкость к истиранию

Перенос твердых частиц в жидких или газообразных средах по полиэтиленовым трубопроводам приводит к истиранию внутренних стенок труб, особенно в местах высокой турбулентности, таких как изгибы или соединения.Высокая устойчивость к истиранию, гибкость, малый вес и прочность полиэтиленовых труб Vinidex привели к их широкому использованию в таких областях, как транспортировка шлама и хвостов горнодобывающей промышленности. Истирание происходит в результате трения между стенкой трубы и транспортируемыми частицами. Фактическая величина и скорость истирания стенки трубы определяется комбинацией:

  • удельный вес твердых веществ
  • содержание твердых частиц в шламе
  • форма твердых частиц, твердость и размер
  • скорость жидкости
  • Материал трубы ПЭ марки

Взаимодействие этих параметров означает, что любое прогнозирование скорости абразивного износа может быть осуществлено только в том случае, если испытания скорости износа проводились на конкретном шламе в предлагаемых условиях эксплуатации.При различных условиях испытаний относительный рейтинг различных материалов труб может меняться, и, по возможности, следует проводить испытания.

В общих чертах, полиэтиленовые трубы обладают превосходной стойкостью к истиранию по сравнению со сталью, ковким чугуном, стеклопластиком, асбестом и фиброцементными трубами, обеспечивая более экономичное решение для установок с абразивным шламом. Программы лабораторных испытаний были выполнены в Великобритании, Германии и США для сравнения относительного износа различных материалов с использованием скользящих и вращающихся поверхностей труб.Показаны результаты программ испытаний с использованием дармштадтского (Германия) метода Киршмера и сообщения Мелдта (Hoechst AG) для суспензии кварцевого песка/гравийной воды с содержанием твердых частиц 46% по объему и скоростью потока 0,36 м/с. на рисунке 2.2.

Испытания проводились на различных материалах и показали превосходную стойкость к истиранию материалов труб из полиэтилена. Аналогичным образом Бутройд и Джейкобс (BHRA PR 1448) 1 провели испытания замкнутого цикла с использованием шлама железной руды в диапазоне концентраций от 5 до 10% и поставили полиэтилен выше мягкой стали и асбестоцемента по стойкости к истиранию.Для большинства марок разница в стойкости к истиранию между MDPE и HDPE незначительна.

Конструкция фитингов, предусматривающая изменение направления потока, имеет решающее значение для пульпопроводов. Чем ниже скорость изменения направления, тем ниже скорость истирания. Для изгибов необходимо использовать большой радиус осевой линии. Там, где это возможно, следует использовать радиус, по крайней мере, в 20 раз превышающий диаметр трубы, а также длинный прямой ввод без стыков.

На практике эффективный срок службы полиэтиленового трубопровода можно увеличить за счет использования разъемных соединений для периодического поворота секций полиэтиленовой трубы для равномерного распределения абразивного износа по окружности трубы.

Выветривание

Выветривание пластмасс происходит в результате процесса деградации поверхности или окисления из-за комбинированного воздействия ультрафиолетового излучения, повышенной температуры и влаги, когда трубы хранятся в открытых местах.

Все системы труб Vinidex PE содержат антиоксиданты, стабилизаторы и пигменты для обеспечения защиты в условиях строительства в Австралии. Трубы из черного полиэтилена содержат технический углерод, который действует как пигмент и стабилизатор ультрафиолетового излучения, и эти трубы не требуют дополнительной защиты при внешнем хранении и использовании.

Другие цвета, такие как белый, синий, желтый или фиолетовый, не обладают такой стабильностью, как черные пигментированные системы, и период воздействия должен быть ограничен двумя годами для оптимального сохранения свойств. В этих цветовых системах внешние поверхностные слои окисления развиваются быстрее, чем в трубах из ПЭ, стабилизированных техническим углеродом. Для периодов воздействия более двух лет следует принять дополнительную защиту, такую ​​как покрытие.

Если требуется нечерная труба для более длительных периодов эксплуатации, обратитесь за консультацией в Vinidex.Дополнительную информацию о воздействии атмосферных воздействий на полиэтиленовые трубы см. в Техническом примечании VX-TN-6C, Воздействие атмосферных воздействий на полиэтиленовые трубы.

Проникновение

Проникновение систем полиэтиленовых труб из внешних источников может произойти, если окружающие почвы сильно загрязнены. Проникновение является сложным и зависит от таких факторов, как тип почвы, концентрация загрязняющих веществ, температура, диффузия, диаметр трубы и толщина стенки, а также скорость потока в трубе. Органические соединения неполярного низкомолекулярного типа наиболее быстро проникают через стенки полиэтиленовых труб.Соответственно, если такие материалы, как алифатические углеводороды, хлорированные углеводороды и алкилированные бензолы встречаются в достаточно высоких концентрациях, следует рассмотреть вопрос о непроницаемых воздуховодах. При подозрении на загрязнение следует взять пробы почвы, а в случае линий передачи питьевой воды следует обеспечить защиту полиэтиленовых труб в случае обнаружения загрязнения в значительной концентрации.

Биологическая устойчивость
Полиэтиленовые трубы

могут быть повреждены биологическими источниками, такими как муравьи или грызуны.Устойчивость к агрессивным воздействиям определяется твердостью используемого полиэтилена, геометрией поверхностей полиэтилена и условиями монтажа. Системы орошения малого диаметра с использованием материалов LDPE могут быть атакованы муравьями или термитами из-за относительно тонких стенок и твердости LDPE. В этих случаях источник муравьев следует обрабатывать обычными методами инсектицидов. Оба типа материалов MDPE и HDPE имеют более высокое значение твердости, чем LDPE, и вместе с более толстыми секциями стенки трубы, используемыми в приложениях PE63, PE80 и PE100, обеспечивают в целом устойчивое решение.В трубах малого диаметра тонкостенные секции в крайних случаях могут быть повреждены термитами. Однако ПЭ не является источником пищи, и впоследствии было обнаружено, что повреждения ПЭ, часто приписываемые нападению термитов, вызваны другими источниками механических повреждений. Системы труб из полиэтилена, как правило, не подвержены влиянию биологических организмов как в наземных, так и в морских условиях, а парафиновая природа поверхности труб из полиэтилена препятствует образованию морских наростов в процессе эксплуатации.

Электропроводность
Полиэтиленовые трубы Vinidex

не проводят электропроводность и не могут использоваться для электрического заземления или рассеивания зарядов статического электричества.

Если полиэтиленовые трубы используются для замены существующих металлических водопроводных труб, проектировщик должен учитывать любые существующие системы, используемые для целей заземления или защиты от коррозии. В этих случаях необходимо проконсультироваться с соответствующим органом по электроснабжению, чтобы определить их требования.

Статическое электричество

Статическое электричество может образовываться на поверхности полиэтиленовой трубы в результате трения во время обращения, потока газа, отжима и продувки.

В сухой, запыленной или взрывоопасной среде необходимо оценить потенциальное генерирование электричества и принять безопасные меры по рассеиванию статического электричества для предотвращения любой возможности взрыва.

Огнестойкость
Системы труб

PE поддерживают горение и поэтому не подходят для использования в пожароопасных зонах зданий без соответствующей защиты. Индивидуальные индексы огнестойкости материалов из полиэтилена могут быть установлены путем испытаний в соответствии с требованиями AS1530.

В многоэтажных зданиях системы PE, проникающие в полости пола, должны быть заключены в огнестойкие служебные воздуховоды, соответствующие классу соответствующего здания, или должны быть установлены такие устройства, как вспучивающиеся противопожарные заслонки, в соответствии с инструкциями производителя.

Механические свойства полиэтилена низкой плотности

Результаты дифференциальной сканирующей калориметрии показаны на рис. 1. Температура плавления, видимая как пик при 109 °C, намного ниже, чем указанная для HDPE (134 °C), СВМПЭ и PEX ( 133 °C) [6], но хорошо согласуется с данными, полученными для ПЭНП [16]. Площадь под эндотермой расплава ДСК соответствует теплоте расплава, равной 111,7 Дж/г для данного ПЭНП. Используя теплоту расплава для идеального кристалла ПЭ, равную 288,84 Дж/г, процент кристалличности для этого ПЭНП составляет 38.7 %, что аналогично СВМПЭ и PEX, изученным Brown et al. [6], но значительно меньше, чем ПЭВП в том же исследовании [6].

Рис. 1

Дифференциальная сканирующая калориметрия для ПЭНП, показывающая температуру плавления 109 °C

Реакция ПЭНП на напряжение-деформацию в диапазоне скоростей деформации показана на рис. 2, а температура — на рис. 3, где измерения при различных температурах проводились при двух разных скоростях деформации. Кривая напряжение-деформация показывает начальную линейную область упругости, за которой следует нелинейный переход к общей текучести, за которым следует разупрочнение деформации, а затем упрочнение деформации.Как и ожидалось для большинства полимеров, ПЭНП показывает увеличение напряжения с увеличением скорости деформации или понижением температуры. Качественная реакция ПЭНП на напряжение-деформацию очень похожа на реакцию Брауна и др. для UHMWPE и PEX [6], что можно ожидать из-за сходных объемных долей кристаллов, а Omar et al. для ПЭВД [16]. Фактические значения прочности при низких скоростях деформации для ПЭНП в этом исследовании выше, чем те, которые были измерены Omar et al. [16], что и следовало ожидать, поскольку степень кристалличности у нашего ПЭНП выше.Омар и др. [16] наблюдали резкое увеличение напряжения в зависимости от скорости деформации при динамических скоростях деформации; однако этого не наблюдалось ни в наших данных, ни в данных, представленных Brown et al. [6].

Рис. 2

Реакция ПЭНП на напряжение-деформацию в диапазоне скоростей деформации при комнатной температуре

Рис. 3

Реакция ПЭНП на напряжение-деформацию в диапазоне температур при a 0,01/с и b 3000/с

Чтобы сравнить данные по ПЭНП из этого исследования с данными по другим конформациям полиэтилена [6], истинное напряжение при 7.5% (закрашенные символы и сплошные линии) и 20% деформации (незаштрихованные символы и пунктирные линии) представлены в зависимости от скорости деформации на рис. 4. Зависимость скорости деформации в ПЭНП может быть получена с помощью простой логарифмической аппроксимации:

$$ \ сигма = D + E \log \left( {\dot{\varepsilon}} \right) $$

(1)

, где σ — истинное напряжение при данной деформации, \( \dot{\varepsilon } \) — скорость деформации, а D и E — точка пересечения и наклон соответственно.Хотя нет доступных экспериментальных данных для промежуточных скоростей деформации (1–100/с), ожидается такая же линейная тенденция, наблюдаемая в СВМПЭ и РЕХ [6], которая отличается от тенденций, наблюдаемых в других полукристаллических полимерах, таких как ПТФЭ, которые имеет билинейную зависимость от скорости деформации [27, 28].

Рис. 4

Напряжение при деформации 7,5 % ( закрытые символы и сплошные линии ) и деформации 20 % ( открытые символы и пунктирные линии ) для ПЭНП по сравнению с СВМПЭ, 6PE и ПЭВП [6]. ]

Зависимость истинного напряжения на 7.5 и 20 % деформации в зависимости от температуры показаны на рис. 5 при квазистатической (0,001/с) и динамической (3000/с) скоростях деформации. Температурную зависимость можно представить с помощью

$$ \sigma = B + C \times T $$

(2)

, где T — температура, а B и C — точка пересечения и наклон соответственно. Подходит к уравнениям. 1 и 2 для ПЭНП при деформации 7,5 % показаны в таблице 2. Посадки при деформации 20 % имели номинально одинаковый наклон, C и E , с точкой пересечения, B и D , со смещением для значение при повышенной нагрузке.Как отмечают Браун и соавт. В работе [6] при построении графика зависимости напряжения течения от температуры большинство полимеров демонстрируют три полулинейных режима: (I) стеклообразный режим при низких температурах с минимальным отрицательным наклоном, (II) переходный режим с очень крутым отрицательным наклоном. наклон и (III) резиноподобный режим при высоких температурах с умеренным отрицательным наклоном. Величина T g обычно определяется как середина области II. Это проявляется в виде билинейной зависимости напряжения течения от температуры и логарифмической скорости деформации для большинства полимеров.Для HDPE, UHMWPE и PEX Браун и др. наблюдали одну линейную зависимость. [6] для всего диапазона исследованных температур и скоростей деформации. Текущая работа показывает, что единая линейная зависимость от температуры и логарифмической скорости деформации применима и к ПЭНП.

Рис. 5

Истинное напряжение в зависимости от температуры при квазистатической и динамической скоростях деформации в ПЭНП

Таблица 2 соответствует уравнениям. 1 и 2 для ПЭНП при 7,5 % деформации .

Сивиур и др.[29] предложили отображение между температурой и скоростью деформации с использованием одного параметра отображения A, основанного на суперпозиции полимеров время-температура:

$$ T = T_{0} + A\left( {\log \dot{ \varepsilon }_{0} — \log \dot{\varepsilon }} \right) $$

(3)

, где нижний индекс 0 соответствует эталонной температуре и скорости деформации. Параметр отображения, A , может быть определен путем подгонки к экспериментальным данным. Из-за очевидного отсутствия тепловых переходов в ПЭНП, как и в других конформациях ПЭ, эта подгонка одного параметра должна точно отражать поведение, зависящее от температуры и скорости деформации.Из Брауна и др. [6], параметр отображения A связан с параметрами подгонки B , C , D и E согласно:

$$ A = — \frac{E}{C} \frac{\sigma — (20C + B)}{\sigma — (D — 3E)} $$

(4)

, где эталонная экспериментальная температура составляет 20 °C, а эталонная экспериментальная скорость деформации составляет 0,001/с. Уравнение было изменено, чтобы учесть различные эталонные скорости деформации между этим исследованием и исследованием, проведенным Brown et al.[6]. Из уравнения 4 видно, что A будет уникальным значением тогда и только тогда, когда [6]:

$$ B + 20C = D — 3E $$

(5)

, что эквивалентно утверждению, что уравнения. 1 и 2 должны генерировать одну общую точку на их пересечении. Если условие в уравнении 5, то:

независимо от эталонной скорости деформации и температуры. Для ПЭНП уравнение 6 результатов: A  = 24,5 °C*log(s). Однако, поскольку уравнения. 1 и 2 не предсказывают уникального пересечения в \( \dot{\varepsilon} = 0.{ — 1} \) и T  = 20 °C, то уравнение 6 строго не выполняется, что приводит к отклонению от равенства в уравнении. 5, который для ПЭНП равен 1,08, что согласуется с значениями, определенными для аналогичных ПЭ-материалов Брауном и соавт. [6]. Для сравнения, зарегистрированные значения A для других полимеров составляют 10,28, 10,62, 12,87 °C*log(s) для HDPE, UHMWPE и PEX соответственно [6] и 17 °C*log(s) для обоих поликарбонатов. и PVDF [29] и 8 °C*log(s) для PTFE [27].

Рассчитанное значение A используется для сопоставления данных, зависящих от скорости деформации и температуры, показанных на рис.4 и 5 до одной скорости деформации, равной 0,001 с 90 287 -1 90 288 на рис.  6. В целом наблюдается хорошее совпадение с нанесенными на карту данными и данными, полученными при эталонной скорости деформации при различной температуре. Основное расхождение возникает из-за данных, которые были протестированы при высокой скорости деформации с различной температурой, которые не использовались для соответствия уравнению. 1 или 2. Можно видеть, что наклоны линий, соответствующих данным, зависящим от температуры, на рис. 5 при низких и высоких скоростях деформации, не параллельны, как можно было бы ожидать, если бы одного параметра было достаточно для отображения всех данных.Это может указывать на то, что в данные вносит свой вклад второй механизм, зависящий от температуры или скорости, особенно при высокой скорости деформации.

Рис. 6

Картирование истинного напряжения при деформации 7,5 % для ПЭНП из рис. 4 и 5 до 0,001 с −1

Было проведено восемь тестовых экспериментов Тейлора при скоростях удара в диапазоне от 125 до 196 м/с, как показано на рис. 7. Видно, что при всех скоростях, с которыми ПЭНП деформируется с первичной зоной деформации вблизи наковальни, вторичная деформация зона и недеформированная зона в конце.Три длины и диаметра, показанные на рис. 7, были извлечены на протяжении всего эксперимента и показаны для самых низких и самых высоких скоростей удара на рис. 8. Подобно работе Брауна и др. [8] на других формах ПЭ длина первичной зоны сжатия ( L  —  L х ) достигает максимальной длины в течение первых 20–30 мкс, а затем остается постоянной в течение всего времени измеряемой нагрузки. Как и ожидалось, эксперимент с более высокой скоростью удара имеет большее сжатие, меньший минимум L 0 , чем в эксперименте по удару с более низкой скоростью.Соответственно максимальный диаметр очага первичной деформации d 0 больше в эксперименте с более высокой скоростью. Во всех экспериментах образцы демонстрировали быстрое увеличение до максимального сжатия с последующим восстановлением, при котором длина увеличивается, что связано с вязкоупругим-вязкопластическим поведением и наблюдается в других полимерных материалах [8, 30].

Рис. 7

Эксперименты по Тейлору при максимальном сжатии для a 125 м/с, b 149 м/с, c 151 м/с, d 168 м/с, 908 406 908 406 м/с, f 194 м/с, g 195 м/с и ч 196 м/с

Рис.8

Профиль образца теста Тейлора как функция времени для a 125 м/с и b 196 м/с

В предыдущей работе, посвященной исследованиям ПЭВП, СВМПЭ и РЕХ, отклики СВМПЭ и РЕХ были очень схожими, хотя и демонстрировали значительные отличия от ПЭВП [6]. Образцы ПЭВП демонстрируют более высокий предел текучести, за которым следует характеристика течения, плоская до первого порядка. И наоборот, UHMWPE и PEX демонстрируют деформационное упрочнение после предела текучести. Однако, поскольку их предел текучести значительно ниже, чем у полиэтилена высокой плотности, они не достигают уровня напряжения текучести полиэтилена высокой плотности до тех пор, пока истинное напряжение не достигнет 40–50 %.В текущей работе LDPE, по-видимому, имеет такое же поведение при деформационном упрочнении после текучести, что и UHMWPE и PEX, хотя без билинейности в поведении течения, наблюдаемой для UHMWPE и PEX со скоростью отверждения, т. е. наклоном, увеличивающимся выше 15 % истинной деформации. При тестировании Тейлора ранее было замечено, что UHMWPE и PEX демонстрируют аналогичные реакции с явным отличием от HDPE. Профиль можно разделить на три уникальные зоны: зону первичной деформации (у поверхности удара), зону вторичной деформации (в середине) и недеформированную зону (на свободном конце).Качественно очаг первичной деформации ( L  −  L х ) был одинаковым для HDPE, UHMWPE и PEX (~ 8 % исходной длины стержня), но оказался больше у более мягкого LDPE (~ 11 % исходной длины стержня). Длина зоны вторичной деформации ( L х  −  Л 0 ) был намного длиннее в UHMWPE и PEX, где он охватывал почти половину исходной длины стержня, в то время как в HDPE он охватывал только около четверти исходной длины стержня.В ПЭНП эта область занимает примерно треть исходной длины стержня. Диаметр зоны вторичной деформации одинаков для разных форм ПЭ и достигает максимальной длины в начале испытания. Однако диаметр первичной зоны деформации был намного больше (~ 30 %) в ПЭВП, чем в СВМПЭ и РЕХ. В текущей работе эволюция как D х и Д 0 кажутся более совместимыми с HDPE, чем UHMWPE и PEX.Диаметр свободного конца стержня не изменяется от начального диаметра в ходе испытания для любых форм ПЭ. Следует отметить, что сложная деформация стержня для ПЭВП может быть зафиксирована методом конечных элементов при экстраполяции квазистатических данных и данных SHPB [10, 12]. Максимальное сжатие в зависимости от скорости удара показано на рис. 9. ПЭНП демонстрирует линейное поведение, которое больше соответствует поведению СВМПЭ и РЕХ, чем ПЭВП [8], и согласуется с результатами испытаний на сжатие, рассмотренных выше.

Рис. 9

Отношение максимальной длины сжатия к исходной длине в зависимости от скорости удара для ПЭНП по сравнению с СВМПЭ, ПЭВП и PEX [8]

Номинальную скорость деформации для эксперимента по удару Тейлора можно оценить по формуле: справа)}} $$

(7)

где U — скорость удара [26]. Номинальная скорость деформации в ПЭНП для диапазона скоростей удара составляла от 3500 до 4600 с -1 , что находится в верхнем диапазоне скоростей деформации, испытанных с использованием SHPB.На рисунке 10 показано сравнение предела текучести, рассчитанного с использованием уровня напряжения при деформации 7,5 %, экстраполированного на расчетную скорость деформации для теста Тейлора, по сравнению с рассчитанным с использованием теории Тейлора [25]. Интересно, что теория, разработанная для металлов, показывает разумное согласие с экспериментальными данными, что справедливо и для изученных ранее материалов ПЭВП, ПЭХ и СВМПЭ [8]. Это согласие указывает на то, что логарифмическая линейная зависимость от скорости деформации сохраняется при более высоких скоростях деформации, чем те, которые достижимы в SHPB.

Рис. 10

Отношение максимальной длины сжатия к исходной длине как функция ρU / σ г для ПЭВД, где ρ — плотность, U — скорость удара, σ г это предел текучести

Пять важных свойств полиэтилена | Магазин пластиковых листов.co.uk

Благодаря своим уникальным свойствам полиэтилен, также известный как полиэтилен, HDPE и PE, является наиболее широко используемым пластиком в мире. Этот материал широко используется для упаковки, такой как бутылки, пакеты и пленка, но также используется для более крупных применений, таких как газовые и канализационные трубы. В этом блоге мы рассмотрим пять наиболее важных свойств полиэтилена.

1. С полиэтиленом легко работать

Одним из наиболее важных свойств полиэтилена высокой плотности является то, что это термопластичный материал.Это означает, что если полиэтилен нагреть, он станет мягким. Это свойство означает, что полиэтилен легко обрабатывается и материал подходит для широкого спектра применений. Его можно даже сваривать, он очень подходит для водопроводных и газовых труб, а также искусственных соединений. Полиэтилен также можно стерилизовать, поэтому его часто используют в ситуациях, где важна гигиена, например, в больницах и на кухнях.

2. Полиэтилен можно перерабатывать

Полиэтилен легко плавится, поэтому этот пластик легко перерабатывать.С другой стороны, есть еще HDPE (полиэтилен высокой плотности). Узнайте больше о различиях между полиэтиленом высокой плотности и полиэтиленом низкой плотности в нашем блоге: «Что такое полиэтилен (HDPE)?»

3. ПЭВП очень прочный

Полиэтилен (HDPE), который мы продаем в нашем интернет-магазине, имеет высокую плотность, поэтому материал является жестким, долговечным и очень прочным.Благодаря высокой степени жесткости полиэтилен можно использовать для труб, находящихся под давлением. Он очень устойчив к химическим веществам и более высоким температурам и химическим веществам. Благодаря своим морозостойким свойствам (до -30 °C) полиэтилен также широко используется в пищевой промышленности, например, для изготовления контейнеров для пищевых продуктов и рыбных ящиков, пригодных для замораживания.

4. Полиэтилен не является проводником

Полиэтилен имеет высокое электрическое сопротивление в отличие от таких веществ, как металлы. Это означает, что PE не является проводником электрического тока.С другой стороны, это хороший изолятор, блокирующий как тепло, так и электричество. HDPE также устойчив к влаге.

5. Полиэтилен доступен по цене

По сравнению с другими видами пластика полиэтилен дешев. Это связано не только с низкой ценой сырья и низкой массовой плотностью, но и с очень долгим сроком службы полиэтилена.

Проиграть видео

Заказ полиэтилена онлайн

Вы планируете использовать полиэтилен для своего следующего проекта? Закажите листы у нас, и мы бесплатно нарежем их по вашим размерам.Наш максимальный размер листа 100 х 200 см. Ваш заказ будет отправлен в течение 1-5 рабочих дней. Если у вас есть какие-либо вопросы о HDPE или других наших продуктах, позвоните нам по телефону 0122 39 76 701 или отправьте нам электронное письмо.

Другие блоги, которые могут вас заинтересовать

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Важные свойства полиэтиленгликолей, которые делают их важными продуктами для фармацевтического применения

Полиэтиленгликоли представляют собой водорастворимые линейные полимеры, широко используемые в фармацевтике.Они синтезируются для различных применений в промышленности с помощью процесса полимеризации, при котором оксиды этилена реагируют с водой, моно- или диэтиленгликолями при щелочном катализе. Гликоли являются хорошими растворителями, связующими, смазками, пластификаторами и основой для мазей в различных фармацевтических применениях. Они используются в покрытии таблеток и жидких пероральных препаратах.

Полиэтиленгликоли подразделяются на различные сорта или категории для различных применений в зависимости от их молекулярной массы.Они представлены словом, сокращенным для полиэтиленгликолей, «ПЭГ», за которым следует номер молекулярной массы гликоля. Например, ПЭГ 500 представляет собой полиэтиленгликоль, состоящий из полимеров с различной молекулярной массой, в среднем 500.

Нормальный диапазон молекулярной массы полиэтиленгликолей составляет от 200 до 8000. Таким образом, при наличии на рынке такого большого количества вариантов марок ПЭГ пользователи получают большую гибкость в выборе подходящего варианта гликолей, обладающего свойствами, отвечающими конкретным требованиям. или приложений по желанию.Поскольку молекулярные массы различаются, свойства полиэтиленгликолей также различаются. Поэтому гликоли разных марок используются в различных областях в зависимости от их свойств, и по этой причине их можно выбирать в соответствии с самыми высокими требованиями пользователя для применения в конкретной отрасли.

Свойства полиэтиленгликолей

Важнейшим свойством полиэтиленгликолей является их растворимость в воде. По мере увеличения молекулярной массы гликолей их растворимость в воде и других растворителях снижается.Поэтому для более высокой растворимости обычно выбирают гликоли с меньшей молекулярной массой. ПЭГ с молекулярной массой до 600 легко растворимы в воде в любом соотношении. Они растворимы даже в жесткой воде или водных растворах различных солей.

ПЭГ 400 являются нелетучими жидкостями при комнатной температуре и в отсутствие кислорода. Низкая летучесть ПЭГ обеспечивает им термическую стабильность, необходимую для различных применений.

Полиэтиленгликоли

обладают превосходным свойством удерживать влагу.ПЭГ с низкой молекулярной массой гигроскопичны по своей природе и поэтому предпочтительны для различных применений благодаря своим свойствам удержания влаги.

По мере увеличения жесткости гликолей диапазон плавления увеличивается до максимального значения, которое обычно составляет около 60°C. ПЭГ от 800 до ПЭГ 2000 представляют собой пастообразные и легко плавящиеся материалы с низким диапазоном плавления.

Полиэтиленгликоли с низкой молекулярной массой обладают превосходной растворяющей способностью и по этой причине могут использоваться в различных рецептурах для растворения веществ, трудно растворимых в воде.ПЭГ от 200 до 400 используются в жидких препаратах, таких как капли, парентеральные препараты или наполнители для желатиновых капсул.

Полиэтиленгликоли, используемые в фармацевтической промышленности, обладают превосходными абсорбирующими и связывающими свойствами и поэтому являются предпочтительными веществами при производстве таблеток в фармацевтической промышленности. Посетите — http://www.rimpro-india.com/polyэтиленгликоли.html, чтобы узнать больше и получить полиэтиленгликоли высшего качества.

Заключение:

Таким образом, с такими ценными свойствами полиэтиленгликолей они являются предпочтительными веществами, используемыми в различных фармацевтических препаратах.Они широко используются в производстве таблеток, в качестве слабительных, наполнителей, мазевых основ, суппозиториев и офтальмологических успокоительных средств в фармацевтических процессах.

Rimpro-India является одним из ведущих поставщиков полиэтиленгликолей, предлагающих высококачественные полиэтиленгликоли с молекулярной массой от 200 до 2000. Полиэтиленгликоли, предлагаемые поставщиком, являются очень ценными продуктами, которые можно эффективно использовать в различных фармацевтических препаратах, включая парентеральные, местные, офтальмологические, пероральные и ректальные препараты.

Эта статья была написана Говиндом Пателем.

Полиэтилен (ПЭ) — Matmatch

Мягкий и податливый или твердый и прочный, полиэтилен — невероятно гибкий и очень популярный полиолефин — фактически, это самый распространенный пластик в мире. Хотя полиэтилен низкой плотности был произведен и запатентован компанией Imperial Chemical Industries в конце 1930-х годов, именно Карл Циглер и Джулио Натта разработали революционный каталитический процесс, который сделал коммерческое производство полиэтилена жизнеспособным в 1950-х годах.Циглер и Натта были совместно удостоены Нобелевской премии по химии в 1963 году за их вклад в область полимеров, и катализатор Циглера-Натта назван в их честь. С первых дней полиэтилен стал бесценным во всех секторах рынка пластмасс. Ученые продолжают разрабатывать полиэтилен с новыми свойствами и структурными характеристиками.

Типы и свойства

Сегодня на рынке представлено четыре основных типа полиэтилена, которые классифицируются в зависимости от их плотности и разветвленности.Все они нетоксичны и подлежат вторичной переработке. Линейный полиэтилен высокой плотности (HDPE) имеет простую молекулярную структуру: насыщенная цепь углеводородов. Он крепкий, плотный, жесткий и кристаллический. Полиэтилен низкой плотности (LDPE) немного сложнее: вместо одного атома водорода есть цепочки полиэтилена, которые разветвляются от атомов углерода. Он гибкий, пластичный и имеет тенденцию растягиваться под нагрузкой. Линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), впервые разработанный в конце 1960-х годов, легко настраивается и его легче производить.Полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы плотный и обладает прочностью на растяжение, превышающей прочность стали.

Обработка

Для производства ПЭВП газообразный этилен подвергается воздействию низких давлений и температур вместе с катализаторами Циглера-Натта или Филлипса. LDPE производится при высоких температурах и давлениях вместе с оксидными инициаторами для получения гораздо более гибкого материала. LLPE включает сополимеризацию этилена с 1-гексеном, 1-бутаном, 1-октаном и катализаторами. Этот процесс настраивается и экономит энергию.Когда линейный полиэтилен производится в единицах с чрезвычайно высокой молекулярной массой до 6 000 000, он классифицируется как UHMWP.

Приложения

Полиэтилен

в первую очередь использовался для электроизоляции. Достаточно скоро его универсальность и области применения быстро расширились. Сегодня вы найдете полиэтилен в пищевой пленке, упаковке, бутылках и всевозможных пластиковых пакетах. Он формирует или укрепляет трубы, трубы и топливные баки. Из более твердых сортов полиэтилена изготавливают емкости и крышки, крышки, подшипники, фильтры, прокладки, шестерни, арматуру и бронежилеты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.