Физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД) и среднего (ПЭСД) давления

Основные технические характеристики полиэтилена высокого давления

Физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД) и среднего (ПЭСД) давления

Полиэтилен высокого давления – это материал, без которого жизнь человека была бы куда менее проста и комфортна. Герметично упакованные или расфасованные в мешки продукты питания, пластиковые крышки, пакеты давно стали обычным делом.

А ведь всё это и ещё множество других предметов, используемых как в быту, так и в различных отраслях промышленности, изготовлено именно из такого типа полиэтилена. Тяжело даже представить себе, сколько изделий производится из полиэтилена высокого давления. Для обозначения данного полимера применяется несколько сокращений:

  • ПЭНП (полиэтилен низкой плотности);
  • LDPE (low-density polyethylene);
  • ПЭВД (полиэтилен высокого давления).

Основные параметры процесса синтеза полиэтилена высокого давления

ПЭНП представляет собой термопластичный материал, исходным мономером для получения которого является этилен. Производство полиэтилена высокого давления сопровождается повышением температуры до 300ºС и давлением до 1000-3500 кгс/см2. Инициаторами процесса полимеризации могут выступать кислород или органические перекиси.

Для получения данного полимера используются реакторы автоклавного, а также трубчатого типов. Выпускается данный материал в виде белых (натуральных) гранул или окрашенных в различные цвета, которые получаются после переработки расплава первичных хлопьев.

Разновидности ПЭВД и способы их переработки

В зависимости от разновидности ПЭВД и его назначения способы обработки полимера могут быть различными:

  • литьём под давлением производятся изделия хозяйственного и общего назначения, в том числе контактирующие с продуктами питания, крупно- и малогабаритные изделия с толщиной стенки 0,5-3мм, а также фитинги для труб;
  • экструзия используется для производства труб (напорных и безнапорных), фитингов, оболочек (изоляции) проводов и кабелей, плёнки (термоусадочной, упаковочной, общего и специального назначения, для изготовления мешков, а также для сельскохозяйственных нужд), покрытий, наносимых на ткани и бумагу, профильно-погонажных изделий;
  • прессованием изготавливают изделия, имеющие техническое назначение (фитинги, листы, плиты);
  • выдувное формование применяют для изготовления пластиковых бутылок, сосудов, ёмкостей, объёмом 10-30дм3, в том числе контактирующих с пищевыми продуктами;
  • заливку используют для заполнения отдельных деталей электрооборудования;
  • напылением формируются специальные покрытия на изделиях разного рода;
  • путём ротационного формования изготавливаются изделия, объёмом до 200дм3, применяемые в технических целях.

Химические свойства ПЭНП

Для данного полимера характерна значительная стойкость к следующим агрессивным средам:

  • кислотам (в том числе концентрированным плавиковой и соляной);
  • щелочам;
  • водным растворам различных веществ.

Однако ПЭВД чувствителен к воздействию азотной кислоты, фтора и хлора, органических растворителей.

Физико-механические и теплофизические свойства ПЭНП

Технические характеристики полиэтилена высокого давления являются прямым следствием его состава, строения, а также способа получения.
ПЭНП – достаточно мягкий материал. Плотность его составляет 0,918-0,930г/см3. Плавится он при 105-108ºС. Эксплуатируется такой полимерный материал при температурах, не превышающих 70-80ºС. В интервале -80-(-120)ºС он становится хрупким.

Водопоглощение материала при выдержке образца в воде в течение 1 месяца составляет 0,04%, 1 года – 0,15%. После трёхлетней выдержки полимера при температуре выше 20ºС водопоглощение его составляет 0,35%. ПЭВД характеризуется незначительной паро- и газопроницаемостью.

Полимер обладает достаточной стойкостью к действию механических нагрузок. Однако изготовленные из него изделия в случае воздействия на них высоких механических нагрузок подвержены растрескиванию.

Кроме того причинами такого явления могут быть неблагоприятные условия эксплуатации, а также внутренние напряжения, возникающие при неудачной конструкции пресс-формы, недоработках технологического процесса или несоблюдении его условий.

ПЭНП при нормальных условиях не выделяет в окружающую среду каких-либо токсических веществ, поэтому его широко используют для производства упаковки, других изделий, предназначенных для хранения и упаковывания продуктов питания, а также контактирующих с телом человека.

Разновидности ПЭНП

Разработано множество модификаций данного полимера, обладающих какими-либо дополнительными свойствами, не характерными для исходного полимера: сшитый, вспененный, обладающий пониженной горючестью, повышенной адгезией к металлам, краскам, многочисленные сополимеры этилена и других мономеров. Изготавливаются также композиции, полученные путём компаундирования различных типов полиэтилена, а также каучука, полиизобутилена, полипропилена.

Чем отличается полиэтилен высокого давления от полиэтилена низкого давления

Физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД) и среднего (ПЭСД) давления

Полиэтилен считается самым доступным и недорогим материалом синтетической промышленности. Его возможно увидеть где угодно, в составе любого упаковочного материала. Поэтому он имеет широкий диапазон применения в повседневной жизни и на производстве хозяйственной продукции.

Изготовление этого продукта налажено в большинстве нефтехимических заводов предприятиях. Синтез продукта проводится при использовании низкого или высокого давления. Этот материал разделяется на полиэтилен высокого давления и низкого давления, отличия заключаются в способе синтеза и внутренней структуре.

Чтобы знать, как отличить пнд от пвд, требуется знать характеристики каждого вида.

Основные характеристики и отличия полиэтилена высокого и низкого давления

Материал, изготовленный при низком давлении, имеет ряд свойств:

  • устойчивость к механическому воздействию, истиранию;
  • хорошие показатели эластичности;
  • водонепроницаемость и паровая защита;
  • устойчивость к воздействию агрессивной среды;
  • слабая тепловая проводимость;
  • минимальная стоимость;
  • безопасность для человека;
  • нанесения рисунков на изделия, изготовленные из пнд.

Характеристики следующего материала значительно отличаются от представленного выше. разница между пнд и пвд заключается в их внутренней химической структуре.

Полиэтилен высокого давления создан на основе ветвистой молекулярной структуры, и связь между молекулами настолько слабая, что не представляется возможным сформировать кристаллическую решетку.  Это заметно влияет на разрывную устойчивость. Зато обеспечивает высокий уровень пластичности.

Материалы пнд имеет значительную плотность по сравнению с пвд. Плотность – это свойство определяющее прочность и химическую стойкость продукта.

Особенности синтеза

Отличие пвд от пнд заключается в особенностях изготовления каждого из них. При синтезировании полиэтилена высокого давления требуются следующие условия:

  1. Температура при создании должна находиться на отметке от 200 градусов до 260 градусов Цельсия.
  2. Давление на уровне от 150 до 300 мега паскалей.
  3. Наличие катализаторов, в качестве которых используют кислород или органический пероксид.

Условия для формирования полиэтилена низкого давления:

  1. Температурный показатель на уровне от 120 градусов до 150 градусов Цельсия.
  2. Показатель давления варьируется от 1/10 до 2 мега паскалей.
  3. Применение катализатора Циглера/Натта.

Как видно из технических условий синтеза каждого вида, для создания пвд требуется больше затрат. Все это влияет на эластичность готового продукта, что считается серьезным отличием пнд и пвд.

Как можно визуально отличить пнд от пвд?

Определить вид и качество полиэтилена можно, осмотрев его визуально и прощупав. Внешние признаки каждого отличаются:

ПВДПНД
Признаки·         блестит;·         эластичен;·         гладкий на ощупь;·         тянуться.·         матовая поверхность;·         прочная структура;·         шершавый на ощупь;·         шуршащая поверхность.

Оба этих материала получили широкую популярность в изготовлении пакетов. В чем разница пакетов для мусора пнд и пвд? Например, в пвд – пакетах можно без страха разрыва переносить острые предметы или коробки с острыми углами.

За счет высокой степени тягучести и эластике такие пакеты не порвутся. Но в них не получится переносить тяжелые и крупногабаритные продукты. Пнд за счет своей прочности способен выдерживать большие веса, но если острый предмет нарушит структуру, то по всему пакету пойдет трещина.

Можно сделать вывод, что отличия пакетов пвд и пнд заключаются в прочности.

Области применения

Главной областью применения полиэтилена низкого давления считается промышленность и строительство.

Такой материал получил распространение в изготовлении водопроводных труб, бочек, биотуалетов и мебельной фурнитуры. Используется в качестве продукта для упаковки.

В повседневной действительности можно встретить пакеты из пнд. Это «майки» либо сумки с вырубленной ручкой. Такие изделия имеют высокую прочность и надежность.

Полиэтилен высокого давления применяется в области изготовления фирменных, красочных пакетов, форм для упаковки. Благодаря возможности печати красочных рисунков на них, такой материал имеет высокую популярность.

Из него выполняют фирменные пакеты с логотипами изготовителя. Также из него создают пищевые контейнеры. Из-за своей тягучести и вязкости применяются в создании упаковочных пленок.

В обыденной жизни каждый покупает продукцию, созданные из этого химического продукта, в магазинах.

Разница целлофана и полиэтилена

Соперником этого продукта в среде упаковочных материалов является целлофан. По способу синтеза он менее токсичен для человека, потому что формируется из целлюлозы, а полиэтилен из химических полимеров.

Но в прочности он сильно уступает своему противнику. Производство целлофана довольно затратное, поэтому редко можно встретить в магазине «майки» из этого материала. Его в основном применяют в качестве упаковки для пищевой продукции.

Потому что не несет никакого вреда организму.

Способы и условия изготовления полиэтилена значительно расширяют области его применения. В каждой сфере социальной жизни можно встретить этот продукт нефтехимической промышленности. И разница пвд и пнд в пленке, в упаковке и других продуктах — это прочность и эластичность.

Полиэтилен высокого давления (ПВД)

Физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД) и среднего (ПЭСД) давления

Полиэтилен высокого давления (расшифровка ПВД или ПЭВД — аббревиатуры) – это термопластичный полимер, получаемый методом полимеризации углеводородного соединения «этилен» (этен) под действием высоких температур (до 1800), давления до 3000 атмосфер и с участием кислорода.

ПВД является легким, прочным, эластичным материалом, применяемым во многих областях деятельности современного человека. Также может называться как полиэтилен низкой плотности (ПНП или ПЭНП), так как имеет сравнительно слабые внутримолекулярные связи и, следовательно, более низкую плотность, чем полимеры других видов.

Также для его обозначения применяется сокращение LDPE – английский эквивалент ПЭНП.

Полиэтилен высокого давления (ПВД) изготавливается в виде гранул ПВД. Имеет плотность 900-930 кг/м3, температуру плавления 100-115 0С и температуру хрупкости до -120 0С, а также малое водопоглощение (около 0,02 % за месяц) и высокую пластичность. Эти физико-химические характеристики ПВД как вещества объясняют следующие свойства изготовленных из него предметов и материалов:

  • Мягкость и гибкость изделий из полиэтилена низкой плотности,
  • Возможность создания из гранул ПВД особенно гладких и блестящих поверхностей,
  • Устойчивость предметов из ПВД к механическим разрушениям путем разрыва и удара, а также к деформациям растяжения и сжатия,
  • Высокую прочность ПВД (ПЭНП) при воздействии низких температур,
  • Влаго- и воздухонепроницаемость ПЭНП -изделий,
  • Устойчивость ПЭВД к воздействию света, в частности к солнечному излучению.

ВАЖНО! Использование полиэтилена высокого давления (ПВД) абсолютно безопасно как для человека, так и для состояния окружающей среды, так как он не выделяет никаких токсичных веществ. Именно поэтому ПЭВД может использоваться даже для контакта с продуктами питания и при изготовлении детских товаров.

Отличие ПВД от других полимеров

Полиэтилены (ПВД, ПНД и др.)– это материалы, которые изготавливаются из одного мономера, но могут быть различной плотности в зависимости от особенностей изготовления.

Этот показатель сильно влияет на свойства полиэтилена: увеличение плотности ведет к повышению жесткости, твердости, прочности изделий и их химической стойкости.

Но при этом падают другие показатели: ударопрочность, возможность растяжения при разрыве, проницаемость для жидкостей и газов. Так, ПВД имеет существенные отличия от других подобных полимеров:

  • ПВД и ПНД.Полиэтилен высокого давления не зря называется еще и полиэтиленом низкой плотности (ПНП или ПЭНП). По сравнению с ним такие твердые полимеры, как ПНД (полиэтилен низкого давления), быстрее поддаются разрывам под действием удара, чаще ломаются на морозе и растрескиваются при увеличении нагрузки, хотя и обладают большей стойкостью к воздействию радиации, щелочей и кислот. Гранулы ПВД и изделия из них гораздо лучше переносят ультрафиолетовое излучение, а также имеют более красивую глянцевую поверхность.
  • ПВД и ЛПНП. Другой полимер – ЛПНП (линейный полиэтилен), как и ПНД, имеет жесткую структуру, но по своим техническим характеристикам находится между ПВД и ПНД. Он более стоек к химически агрессивным средам, чем ПЭНП, и имеет большую устойчивость к проколу и растрескиванию, чем ПНД.

Виды полиэтиленов ПЭНП

Дополнительная обработка полиэтилена высокого давления дает качественно новые материалы, различающиеся по химическим и физическим свойствам. В частности, существуют модификации ПЭВД с улучшенной адгезией к краскам и другим материалам (напр., к металлу) и с пониженной горючестью. На данный момент различают полиэтилены:

  • вспененный ПВД,
  • сшитый ПВД,
  • сополимеры полиэтилена низкой плотности (ПНП) с другими мономерами либо с полиэтиленом другого вида.

Область применения ПВД

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) на данный момент занимает лидирующее место по мировым объемам производства среди множества других полимеров. Благодаря удачному набору химических и физических свойств, гранулы ПВД находят применение в изготовлении:

  • пленок ПЭНП, открытых и в виде рукава ПВД для мешков и пакетов,
  • пластмасс ПЭНП путем литья под действием давления (полимерные трубы, технические детали и др.),
  • выдувных изделий (бутылки, канистры и т.п.),
  • теплоизоляционных материалов из вспененного пэнп,
  • электроизоляционных материалов (оболочки кабелей и пр.),
  • термоклея ПВД в виде порошка, приготовленного дроблением гранул ПВД.

ИНТЕРЕСНО! ПВД был первым полимером, который стал использоваться как изоляционный материал в электротехнической промышленности для изоляции подводных кабелей и позже — для радаров.

Характеристика, свойства и область применения популярного и востребованного полиэтилена низкого давления

Физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД) и среднего (ПЭСД) давления

ПЭНД имеет общее назначение и характеризуется линейной структурой с незначительными ответвлениями от основной цепи.

Отсутствие объёмных ограничений позволяет выработать материал с повышенной кристалличностью, которая может достигать 80%.

Благодаря этому достигаются высокие эксплуатационные свойства данного полимера.

Композиционными особенностями полиэтилена низкого давления является качественное улучшение модификации базового полиэтилена ПЭНД 276-73.

Для образования такого полиэтилена требуются определённые условия:

  • температурный режим на уровне 120–150 °C;
  • показатели давления ниже 0,1–2 МПа;
  • наличие катализаторов Циглера — Натта. Пример: смесь TiCl4 и AlR3.

Процесс полимеризации протекает в суспензии при условиях ионно-координационного механизма. В результате образуется полиэтилен со средним молекулярным весом 80–300 тыс.

Основные физические и химические свойства

Полиэтилен низкого давления соответствует формуле (-СН2-СН2-)n. Он химически стоек по отношению к агрессивным химическим элементам и обладает отличными диэлектрическими свойствами.

Гранулированная форма полиэтилена низкого давления изготавливается методом полимеризации. Показатель плотности при таком технологическом процессе составляет более 0,945 г/см³. Гранулы получаются более кристаллическими и с низкой степенью прозрачности. Температура плавления зависит от длины полимерных цепей.

Высокая температура плавления при изготовлении изделий из ПЭНД очень энергозатратна. Однако эксплуатационные характеристики таких изделий прекрасные. Они выдерживают довольно суровые условия и относительно высокие температурные режимы без образования механических повреждений.

Субъективными недостатками изделий из ПЭНД являются матовость поверхности, некоторая шершавость и недостаточная тягучесть. Кроме того, плёнка из полиэтилена низкого давления легко мнётся и шуршит.

Склонность к хладотекучести со временем изменяет размер плёнки при постоянной нагрузке.

Применение в промышленности

Особенности ПЭНД, характеризующиеся высокой прочностью, небольшим относительным удлинением при разрыве и повышенной морозостойкостью, делают сферу его применения достаточно широкой. В бытовом сегменте ПЭНД используется при производстве разнообразных кухонных принадлежностей и предметов быта.

В строительстве этот материал нашёл широкое применение в изготовлении водопроводных труб и различных строительных материалов. Наиболее часто используется в упаковочной промышленности в процессе производства упаковочной тары и бутылок.

Экструзия плёнки позволяет получить пакеты для фасовки, пакеты «майка» и пакеты с вырубной ручкой. Используется при выработке барьерного слоя для многослойных упаковочных материалов, воздушно-пузырьковой плёнки и мусорных пакетов.

Произведённые таким способом трубы применяются в системах газоснабжения, холодного водоснабжения и с целью защиты электросетей.

Применяются в дренажных системах, внешней и внутренней канализации, а также в виде обсадных труб в скважинах.

Кроме того, в процессе экструзии вырабатываются листы гидроизоляции, детали изделий для машиностроительной отрасли, мембраны для гидроизоляционных работ, конвейерные ленты и геоячейки.

Методом выдувания получают разнообразные плёнки и ёмкости. При помощи литья под давлением вырабатываются товары народного потребления, двусоставные и односоставные крышки, тарные ящики, мебельная фурнитура и почти 400 наименований автокомплектующих.

Результатом ротоформования является выпуск:

  • баков,
  • бочек,
  • мобильных туалетов,
  • детских игровых комплексов,
  • дорожных ограждений,
  • колодцев,
  • септиков,
  • мусоросборов и эстакад.

Страны — производители ПЭНД

Потребление полимерного сырья на территории Европы показывает ежегодный рост на уровне 6%. Объём рынка полиэтилена низкого давления в России составляет примерно 340 тыс. т/год, а средний ежегодный рост — 30%.

Эксперты «Лукойл-нефтехим» оценивают производство в РФ в 450 тыс. тонн ПЭНД, из которых 315 тыс. т/год приходится на внутреннее потребление. От 30 до 35% от общего объёма, произведённого в России ПЭНД, идёт на экспорт.

Почти 87% всего объёма ПЭНД, производимого в России, приходится на предприятия: «Ставролен» от «Лукойл-нефтехимия», «Томскнефтехим» от АК «Сибур», «Казаньоргсинтез», «Нижнекамскнефтехим» и «Газпромнефтехим Салавата». В прошлом году российскими предприятиями был сокращён выпуск ПЭНД на 18%. Основной причиной стал простой предприятия «Ставролен».

Лидирующие позиции на мировом рынке занимает фирма Univation Technologies. Она является совместным детищем компаний Exxon Mobil и Dow/Union Carbide, которые являются признанными мировыми лидерами по производству полиолефинов.

Вторичная переработка

Многократная переработка ПЭНД изменяет вязкостные свойства на уровне 5–10%, а прочностные характеристики понижаются на 10–20%. Применение вторичной переработки полиэтиленов существенно не влияет на прочностные и вязкостные свойства ПЭНД. Свойства вязкости можно легко скорректировать изменением температурного режима при литье.

На данный момент большие денежные средства вкладываются в улучшение качественных характеристик ПЭНД. Именно в этом полиолефине видят будущее многие современные производители.

Загрузка…

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД)

Физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД) и среднего (ПЭСД) давления

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) – это полиэтилен, получаемый полимеризацией этилена при низком давлении 0,2—0,5 МПа и температуре около 80°С в суспензии (в среде органического растворителя) в присутствии металлоорганических катализаторов.

Получаемый таким образом полиэтилен имеет плотность 959—960 кг/м3.

Полиэтилен низкого давления имеет более высокую плотность (959—960 кг/м3), молекулярную массу (80000—800000) и степень кристалличности (75—90) по сравнению с полиэтиленом высокого давленя (ПЭВД).

Торговые названия ПЭНД:

  • полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкого давления (РФ);
  • гифакс, супер-дайлан, бакелит (США);
  • карлон (Великобритания);
  • хостален G (Германия);
  • монлен (Италия);
  • манолен (Франция);
  • хей жекс (Япония).

Обозначение базовых марок ПЭНД:

  • первая цифра (2) – процесс полимеризации протекает на комплексных металлоорганических катализаторах при низком давлении;
  • вторая и третья цифры – порядковый номер базовой марки;
  • четвертая и пятая цифра – способ гомогенизации (0 – усреднение холодным смешением) и группа плотности (6 – 0,931–0,939; 7 – 0,940–0,947; 8 – 0,948–0,959; 9 – 0,960–0,970 кг/м3);
  • последние три цифры (написанные через дефис) указывают десятикратное значение показателя текучести расплава.

Композиции на основе базовых марок полиэтиленов обозначаются иначе: название термопласта, первые три цифры показывают базовую марку (без расшифровки), а цифры после тире – номер рецептуры добавки, далее через запятую – цвет и рецептура окрашивания, сорт и стандарт.

 Таблица 1: Основные физико-механические свойства полиэтилена низкого давления  (ПЭНД)

Наименование показателяЗначение для ПЭНД
Температура стеклования, °С–20
Температура плавления, °С120–135
Температура хрупкости, °С–60…–150
Температура размягчения по Вика, °С125–128
Температура длительной эксплуатации, °С50
Степень кристалличности, %70–85
Плотность, кг/м3948–960
Показатель текучести расплава, г/10мин0,1–15
Морозостойкость, °С–70
Теплостойкость по Мартенсу, °С47–60
Предел рабочих температур, °С
верхний70–80
нижний–150…–60
Предел текучести при растяжении, МПа19–26
Разрушающее напряжение, МПа
при растяжении18–32
при изгибе20–40
при сжатии20–36
Модуль упругости, МПа
при растяжении610–750
при изгибе636–735
при сжатии
Относительное удлинение при разрыве, %300–800
Твердость по Бринеллю, МПа45–60
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2 (без надреза / с надрезом)Не разр. (без надреза)/2 (с надрезом)
Коэффициент трения по стали0,3–0,35
Удельное электрическое сопротивление
объемное, Ом×м(0,1–1)×1015
поверхностное, Ом1014
Водопоглощение за 24 ч при 23 °С, %0,01
Удельная теплоемкость, кДж/(кг×K)2,3–2,7
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×K)0,42–0,44
Температурный коэффициент линейного расширения, 1/град(10–55)×10–5
Коэффициент температуропроводности, м2/с1,9×10–7

Примечание. Показатели представлены по усредненным данным различных источников.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) имеет кристаллическую структуру и является легким эластичным термопластичным материалом. Устойчив к кислотам, щелочам, растворам солей, минеральным и растительным маслам при высоких температурах, биологически инертен. При комнатной температуре не растворим в органических растворителях. Имеет низкое влагопоглощение.

По сравнению с полиэтиленом высокого давления, ПЭНД характеризуется повышенной жесткостью при сохранении ударопрочности. Свойства ПЭНД сильно зависят от плотности материала.

Увеличение плотности приводит к повышению прочности, жесткости, твердости, химической стойкости. В то же время, при увеличении плотности снижается ударопрочность при низких температурах, удлинение при разрыве, проницаемость для газов и паров.

Введение антипиренов позволяет придать материалу огнестойкость.

Наиболее широко ПЭНД применяется в производстве товаров широкого потребления – упаковка, одноразовая посуда, контейнеры и емкости, в том числе для пищевых продуктов, крышки и колпачки для флаконов и бутылок, фитинги, игрушки.

Свойства ПЭНД представлены в таблице 1, области применения, способы и параметры переработки – в таблице 2.

В Республике Беларусь ПЭНД не производится.

Концерн IRPC Public Company Limited выпускает полиэтилен низкого давления под торговой маркой Polene HDPE для переработки литьем под давлением, экструзией и раздувом и является крупным производителем данного вида материала.

Трубные марки полиэтилена низкого давления Polene сертифицированы на соответствие ГОСТ 16338–77 и имеют санитарно-эпидемиологическое заключение. Основные свойства полиэтилена марки Polene представлены в таблице 3.

Таблица 2: Характерные свойства, области применения и способы переработки ПЭНД

Характерные свойства ПЭНДОграничения применения ПЭНДРекомендации по применению и способам переработки ПЭНД
Более высокая механическая прочность и теплостойкость, чем у ПЭВД, высокая ударная прочность, блестящая поверхность, не растрескивается, незначительное влагопоглощение, высокая химическая стойкость, более стоек к маслам, чем ПЭВД. Температура эксплуатации без нагрузки до 70–75 °С. Хорошо окрашивается. Основные свойства аналогичны ПЭВД. Гранулы ПЭНД размером (2–4)×8 мм имеют насыпную плотность от 500 до 550 кг/м3Большая плотность по сравнению с ПЭВД. Значительное снижение механических свойств при повышении температуры до 70 °С. Высокая ползучесть при длительной нагрузкеТрубы, пленки, листы, тара, профили, емкости, электроизоляционные и антифрикционные покрытия для защиты от коррозии, крупногабаритные конструкции, изоляция кабеля. Литье под давлением, экструзия, прессование, сварка и др.
Параметры переработки ПЭНД
  1. литье под давлением: 180 ≤ Тл ≤280 °С, 70 ≤ pуд ≤120 МПа, 30 ≤Тф ≤ 80 °С;
  2. экструзия в напорные трубы: 170≤ Тэ ≤ 220 °С;
  3. экструзия в пленки: 160≤ Тл ≤200 °С;
  4. прессование: 180 ≤Тп ≤ 210 °С, 7 ≤ pуд ≤ 10 МПа.
Условия предварительной сушки ПЭНД до влажности ≤0,04%: при атмосферном давлении и температуре (85± 5) °С в течение 0,5–1 часа с толщиной слоя 1–3 см.

Таблица 3:Основные характеристики ПЭНД марки Polene

ПараметрыЛитьевыеТрубные
Polene V1160Polene R1760Polene BM3245PC
Плотность, г/см30,9570,9570,956
Показатель текучести расплава, г/10 мин
190 °С / 2,16кг1560,12
190 °С / 5кг4317,50,55
Относительное удлинение при разрыве, %13010001700
Предел текучести при растяжении, МПа2929,523
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа13,51536,5
Ударная вязкость по Шарпи на образцах с надрезом, кДж/м22,5411,5
Твердость по Шору65,565,564
Температура размягчения по Вика, °C125125

Мировой рынок полиэтилена низкого давления (ПЭНД)

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) является одним из самых потребляемых полимерных материалов в мире.

В 2015 году объем мирового рынка полиэтилена низкого давления оценивался в $56,13 млрд. По оценкам ряда мировых экспертов, ежегодный прирост данного рынка в обозримой перспективе (2015-2023 годы) будет находится на уровне в 4,5%. В конечном итоге, ожидается, что к 2023 году объем данного рынка составит порядка $84,79 в денежном выражении, и 39,254.6 килотонн в натуральном [18].

Лидирующие позиции (по региональному принципу) на данном рынке занимают:

  1. Азиатско-Тихоокеанский регион;
  2. Европа;
  3. Северная Америка.

Что касается компаний-производителей, то (по состоянию на 2015 год) основными игроками рынка полиэтилена низкого давления являлись: Chevron Phillips Chemical Company, LyondellBasell Industries N.V., Huntsman Corporation, Exxon Mobil Corporation, The Dow Chemical Company, INEOS Olefins and Polymers, и Mitsui Chemicals Inc.

Полиэтилен

Физико-механические и диэлектрические свойства полиэтилена высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД) и среднего (ПЭСД) давления

Полиэтилен — полимер этилена (этена).

Получение

Полиэтилен получают полимеризацией этилена:

nCH2=CH2 → [-CH2-CH2-]n

Получение полиэтилена высокого давления

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) образуется при следующих условиях:

  • температура 150—320°C;
  • давление 150—300 МПа;
  • присутствие инициатора (кислород или органический пероксид);

в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80000-500000 и степень кристалличности 50-60 %. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идёт в расплаве

Получение полиэтилена среднего давления

Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) образуется при следующих условиях:

  • температура около 150°C;
  • давление 3—4 МПа;
  • присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта, например, смесь TiCl4 и AlR3);

продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 300000-400000, степень кристалличности 80-90 %.

Получение полиэтилена низкого давления

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) образуется при следующих условиях:

  • температура около 80°C;
  • давление ниже 4 МПа;
  • присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта, например, смесь TiCl4 и AlR3);

Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—300 0000, степень кристалличности 75-85 %.

Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто историческое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2- и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.

Другие способы получения полиэтилена

Существуют и другие способы полимеризации этилена, например под влиянием радиоактивного излучения, однако они не получили промышленного распространения.

Модификации полиэтилена

Ассортимент полимеров этилена может быть значительно расширен получением сополимеров его с другими мономерами, а также путем получения композиций при компаундировании полиэтилена одного типа с полиэтиленом другого типа, полипропиленом, полиизобутиленом, каучуками и т. п.

На основе полиэтилена и других полиолефинов могут быть получены много численные модификации — привитые сополимеры с активными группами, улучшающими адгезию полиолефинов к металлам, окрашиваемость, снижающими его горючесть и т. д.

Молекулярное строение

Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C1—С4, молекулы полиэтилена среднего давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена низкого давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкая кристалличность и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД и ПЭСД.

Показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена, приведены в таблице:

Показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена

ПоказательПЭВДПЭНДПЭСД
Общее число групп СН3 на 1000 атомов углерода:21,651,5
Число концевых групп СН3 на 1000 атомов углерода:4,521,5
Этильные ответвления14,411
Общее количество двойных связей на 1000 атомов углерода0,4—0,60,4—0,71,1-1,5
в том числе:
винильных двойных связей (R-CH=CH2), %174387
винилиденовых двойных связей (), %71327
транс-виниленовых двойных связей (R-CH=CH-R'), %12256
Степень кристалличности, %50-6575-8580-90
Плотность, г/см30,91-0,930,95-0,960,96-0,97

Общие свойства

Термопласт белого цвета, легко окрашивается во все цвета, тонкие листы прозрачны и бесцветны. Воскообразный на ощупь. Не чувствителен к удару, плохо склеивается. При повышении плотности возрастают жёсткость, предел прочности на разрыв, поверхностная твёрдость, температура начала размягчения (≅80—120°С).

Полиэтилен высокого давления

Физико-химические свойства ПЭВД при 20°C

ПараметрЗначение
Плотность, г/см20,918-0,930
Разрушающее напряжение, кгс/см2
при растяжении100-170
при статическом изгибе120-170
при срезе140-170
относительное удлинение при разрыве, %500-600
модуль упругости при изгибе, кгс/см21200-2600
предел текучести при растяжении, кгс/см290-160
относительное удлинение в начале течения, %15-20
твёрдость по Бринеллю, кгс/мм21,4-2,5

С увеличением скорости растяжения образца разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрыве уменьшаются, а предел текучести при растяжении возрастает.

С повышением температуры разрушающее напряжение полиэтилена при растяжении, сжатии, изгибе и срезе понижается. а относительное удлинение при разрыве возрастает до определенного предела, после которого также начинает снижаться

Изменение разрушающего напряжения при сжатии, статическом изгибе и срезе в зависимости от температуры (определено при скорости деформации 500 мм/мин и толщине образца 2 мм).

Разрушающее напряжение, кгс/см2Температура, ºС
20406080
при сжатии1267740
при статическом изгибе1188860
при срезе1691319253
Зависимость модуля упругости при изгибе ПЭВД от температуры:

Температура, °С-120-100-80-60-40-2002050
Модуль упругости при изгибе, кгс/см22810026700232001920013600740030502200970

Необходимо отметить, что свойства изделий из полиэтилена будут существенно зависеть от режимов их изготовления (скорости и равномерности охлаждения) и условий эксплуатации (температуры, давления, продолжительности. воздействия нагрузки и т. п.).

Переработка

Формование методами экструзии, литья под давлением, пневматического формования и обработка резанием.

Применение

Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода и др.; электроизоляционный материал.

Ссылки

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.