Polietilen je termoplastični polimer relativno male tvrdoće, bez mirisa i ukusa. Razne metode studije (mikroskopske, rendgenske i elektronske difrakcije itd.) pokazuju da polietilen ima kristalnu strukturu sličnu strukturi normalnih parafina (na primjer, C60H122, itd.). Stepen kristalnosti polimera dobijenog polimerizacijom etilena ne dostiže 100%: uz kristalnu fazu uvijek postoji amorfna. Odnos ovih faza zavisi od načina dobijanja polimera i temperature. Poput voskova i parafina visokog topljenja, on se polako pali i gori malim plamenom bez čađi. U nedostatku kiseonika, polietilen je stabilan do 290° C. Unutar 290 - 350° C se raspada na polimere male molekulske mase kao što su voskovi, a iznad 350° C produkti raspadanja su niskomolekularne tečne supstance i gasovita jedinjenja - butilen, vodonik, ugljični monoksid, ugljični dioksid, etilen, etan itd.
1.1. Molekularna struktura polietilena
Molekul polietilena je dugačak lanac metilenskih grupa koji sadrži niz bočnih grupa. Što je više bočnih grupa u polimernom lancu i što su duže (polimer ima razgranatu strukturu), to je niži stepen kristalnosti. Tipično, polietilen niske gustine ima jednu metilnu grupu na 30 atoma ugljika, ali se mogu dobiti polimeri koji sadrže jednu metil grupu na 10 atoma ugljika ili na 1000 ili više atoma ugljika. Istraživanja pokazuju da se metilne grupe najčešće nalaze na krajevima bočnih lanaca koji se sastoje od najmanje četiri atoma ugljika:
Nedovoljno uređene regije polimernih molekula čine amorfne regije. Činjenica da se veličina amorfnih regija povećava proporcionalno stepenu grananja molekula omogućava nam da zaključimo da amorfne regije uključuju dijelove razgranatih molekula.
Kada se topi, polietilen je u amorfnom stanju. Bez obzira na brzinu hlađenja taline, polietilen se ne dobija u potpunosti u amorfnom stanju, čak ni kada se tanki filmovi trenutno ohlade tečnim vazduhom. Brza kristalizacija polietilena može se objasniti kratkom dužinom elementarnih jedinica (2,53 Å), koja odgovara jednom cik-cak ugljičnog lanca, visokom simetrijom molekula i njihovim rasporedom u obliku paketa. Paketi su mnogo duži od makromolekula i sastoje se od mnogo redova lanaca. Kristalizacija počinje u paketima i nastavlja se uzastopno ili kroz formiranje “traka”, “latica” i pravilnih kristala, ili kroz pojavu “traka”, “latica” i sferulitnih struktura. Struktura molekula polietilena prikazana je na slici 1
Slika 1. Struktura molekule polietilena
Brzina hlađenja taline polietilena određuje veličinu kristalnih površina i stepen kristalnosti. Brzo hlađenje (gašenje) dovodi do smanjenja procenta kristalne faze i povećanja veličine kristalnih područja.
Postoji jasno definisan odnos između kristalnosti i sadržaja metilnih grupa. Ovisnost sadržaja amorfne faze od koncentracije metilnih grupa u polietilenu je prikazana u nastavku:
Broj CH3 grupa na 100 C atoma Sadržaj amorfne faze, %
Razlika u stepenu kristalnosti određuje gustinu polimera. Tako polietilen niske gustine sadrži 55-65% kristalne faze, srednje 66-73%, a visoke gustine 74-95%.
U uzorcima polietilena sa visokim stepenom grananja, težinski udio kristalne faze može doseći 40%.
Kako temperatura raste, stepen kristalnosti polimera opada: smanjenje postaje sve oštrije kako se približava temperaturi omekšavanja (slika 2).
Slika 2. Promjena udjela kristalne faze u polietilenu s porastom temperature
Kristalne regije u polietilenu imaju dužinu do nekoliko stotina angstroma i odgovaraju ne cijelom molekulu, već njegovom malom dijelu, tako da jedan polimerni molekul (njegova dužina doseže 1000 Å) može proći kroz nekoliko kristalnih regija.
Konfiguracija i pakiranje linearnih molekula polietilena u kristalitima su isti kao i kod normalnih molekula olefina. O tome svjedoče dimenzije pravokutne jedinične kristalne ćelije: a = 7.40 Å, b =4.93 Å, c = 2.534 Å.
Period identiteta od 2,534 Å odgovara razdaljini cik-cak ugljikovog lanca između ugljikovih atoma C-C od 1,54 Å i kutu između ugljikovih veza od 109 28 "
Susedni molekuli su udaljeni 4,3 Å; atomi vodonika susjednih molekula su pozicionirani jedan u odnosu na drugi na takav način da udaljenost između njihovih centara postaje gotovo konstantna vrijednost od 2,5 Å, tj. jednaka dvostrukom efektivnom van der Waalsovom radijusu od 1,25 Å. Kristaliničnost polimera na uobičajenim temperaturama indirektno utječe na mnoga njegova svojstva: gustoću, površinsku tvrdoću, modul savijanja, granice čvrstoće i popuštanja, topljivost i bubrenje u organskim rastvaračima, propusnost pare i plina.
U prisustvu Ziegler i Phillips katalizatora, moguće je kopolimerizirati etilen i α-olefine i time kontrolirati broj grana. Na primjer, kopolimer etilena i propilena (6,25% po težini propilena) sadrži 21 metil grupu na 1000 atoma ugljika i ima kristalinitet 20% manji od polietilena. Kopolimer etilena i 1-butena (5,6% po masi 1-butena) sa 14 etil grana na 1000 atoma ugljenika smanjuje kristalnost za 20%, tj. 1 etil grupa je ekvivalentna 1,5 metil grupa u smanjenju stepena kristalnosti kopolimera.
Poliester je svjetski lider među sintetičkim vlaknima. Tehnologija njegove proizvodnje postala je jedno od velikih otkrića četrdesetih godina prošlog stoljeća. IN industrijske razmjere tkanina se počela proizvoditi 1947. godine od kiselina i alkohola, uglja i ulja uz dodatak vode i zraka.
Poliesterska vlakna se široko koriste u proizvodnji tkanina za odjeću: suknje, pantalone, haljine, odijela, bluze, jakne i gornju odjeću. Njegove mješavine su vrlo popularne: s pamukom, vunom, nazivaju se klasičnim. Ovo pretpostavlja omjer vune i poliestera od 55% do 45%. Njemačka je 2013. godine proizvela 198.000 tona poliesterskih vlakana, a ne zaostaju ni druge zemlje, što ovu vrstu čini liderom u proizvodnji.
Opis
Poliester se proizvodi topljenjem. Sirovina se zagrijava da se dobije masa za predenje, a zatim se probija kroz najfinije rupe. Već tokom proizvodnje uzima se u obzir obim primjene vlakna, daje mu se trokutasti, okrugli, ovalni oblik kako bi se stvorili različiti efekti: prozirnost, sjaj, taktilna udobnost. Vlakna sa uglovima formiraju čvrstu tkaninu. Šuplja vlakna se koriste za izradu laganih tkanina koje upijaju udarce i imaju izolacijska svojstva. Proizvodima se može dati bilo koja boja: mirna neutralna ili svijetla, sjajna nijansa. Vlakna su polirana da dodaju sjaj i teksturirana kako bi se stvorila valovitost.
Svojstva
Proizvođači visoko cijene karakteristike vlakana razni proizvodi i potrošača. Jedna od njegovih prednosti je otpornost na vremenske faktore: intenzivno sunce, mraz, kišu. Istovremeno, to je tanka i lagana tkanina koja se dobro kombinira s prirodnim vlaknima.
Takvi proizvodi ne zahtijevaju održavanje i vrlo su otporni na habanje. Na proizvodima napravljenim od ovih vlakana termičkom obradom lako se formiraju strelice i nabori.
Najčešće su dvije varijante:
- PET– vrlo izdržljiva vrsta tkanine, vlakna se koriste u kombinaciji sa drugim vrstama kako bi im se dala čvrstoća i stabilnost oblika; glavna sirovina za proizvodnju je etilen, dobijen iz nafte; meka vlakna se formiraju u pređu;
- PCDT– ima elastičnost i elastičnost, vlakna se koriste za izradu presvlaka namještaja i zavjesa; Sirovi materijal je kondenzat tereftalne kiseline iz taline.
Predstavljena tkanina, u potpunosti izrađena od poliestera, apsolutno je otporna na gužvanje, čak se i nakon vlaženja vrlo brzo suši.
Nakon ekstruzije, vlakna se formiraju i rastežu, nakon kontakta sa zrakom otvrdnu. Za veću čvrstoću, vlakna se tkaju u niti, koji se namotaju na bobine i šalju u proizvodnju tkanine.
Til, voile i organza su primjeri prozirnih tkanina napravljenih od 100% poliestera. Uobičajena upotreba uključuje izradu elastičnog čipkanog donjeg rublja, košulja i bluza. Debele niti se koriste za izradu mreža i užadi.
Svojstva 100% poliestera:
- glatka površina, raznovrsnost boja;
- širok izbor tekstura - debela i tanka tkanina, sa svilenkastim sjajem ili mat;
- materijal je vrlo prijatan na dodir i prilikom oblačenja;
- otpornost na habanje bez gubitka boje;
- mala težina;
- tkanina nije sklona pojavljivanju stabilnih nabora kada se zgužva;
- jednostavna njega - operite u hladnoj vodi, brzo peglajte lagano zagrijanom peglom;
- pristupačna cijena u odnosu na prirodnu svilu.
- Ovo je materijal za šavove pogodan za šivanje bilo koje stvari.
Nedostatak 100% poliestera je njegova velika gustoća, što onemogućuje nošenje proizvoda napravljenih od njega u vrućim klimatskim uvjetima.
Kombinacije sa drugim vrstama vlakana
Postoji nekoliko vrsta kombinacija:
- Sa poliamidom. Ova kombinacija omogućava da se dobiju vrlo elastične, elastične tkanine otporne na habanje koje ne gube boju tokom upotrebe. Koriste se za izradu ženskog donjeg rublja koje ima mekoću i plemenitost svile, elastičnost i otpornost na habanje prave sintetike. Kada se razrijedi, poliester gubi dio svoje otpornosti na toplinu, tkanina se lagano naelektrizira i ne upija vlagu.
- Sa spandeksom. Omogućuje vam da dobijete izdržljiv i vrlo elastičan materijal za proizvodnju čarapa, izdržljive sportske odjeće, pripijene trikotaže, rukavica. Zahvaljujući tome, materijal postaje manje gust i prozračniji, te se dobro rasteže. Kombinacija nije toliko otporna na blijeđenje kao što je čisti poliester tkanina koja može požutjeti na suncu.
- Sa pljeskom. Pamuk je klasičan primjer higroskopnosti, higijene, prirodnosti i jednostavnosti. Kombinacija sa poliesterom u omjeru od 65% i 35% lišava tkaninu inherentnih nedostataka pamuka. Pleteni proizvodi od pamuka i poliestera ne blijede, ne rastežu se i duže se nose i koriste. Posteljina od pamuka sa poliesterom ima dvostruko duži vijek trajanja u odnosu na čisti pamuk, ne gužva se i vrlo brzo se suši.
- Sa viskozom. Zahvaljujući prisustvu poliestera, viskoza postaje stabilna, higroskopna, ne rasteže se i ne blijedi. Koristi se za izradu odjeće za rad i slobodno vrijeme. Vrlo popularna opcija je viskoza 30 poliester 70. Detaljne karakteristike viskozne tkanine možete pronaći.
- Pređa. Paketi prediva za pletenje mogu biti označeni kao “Polyester”, “Polyester”, “PEF”. Ima toplotnu provodljivost i vunu otpornu na gužvanje. Pleteni proizvodi od ove pređe teško se razlikuju od vune, nisu podložni oštećenjima od moljaca, brzo se suše, otporni su na habanje i ne rastežu se.
Poliester je relativno jeftina tkanina, njegova cijena je oko 300 rubalja po metru, ovisno o politici trgovine.
[–CH 2 -CH 2 –]n postoji u dvije glavne modifikacije, koje se razlikuju po strukturi molekula polietilena, a samim tim i po njihovim svojstvima. Obje modifikacije su dobijene od etilena CH 2 =CH 2. U jednom obliku, monomeri su povezani u linearne lance sa stepenom polimerizacije (DP) tipično 5000 ili više; u drugom, grane od 4-6 atoma ugljika su vezane za glavni lanac na nasumičan način. Linearni polietileni se proizvode pomoću posebnih katalizatora, polimerizacija se odvija pri umjerenim temperaturama (do 150 0C) i pritiscima (do 20 atm).
Osnovna svojstva i karakteristike polietilena
Polietilen- termoplastični polimer koji:
- neproziran u debelom sloju;
- kristalizira u temperaturnom rasponu od -60 °C do -269 °C;
- nije navlažen vodom;
- na sobnoj temperaturi ne otapa se u organskim rastvaračima;
- na temperaturama iznad 80 °C prvo bubri, a zatim se rastvara u aromatičnim ugljovodonicima i njihovim halogenim derivatima;
- PE otporan na vodene otopine soli, kiselina, alkalija, ali na temperaturama iznad 60 ° C, sumporne i dušične kiseline brzo ga uništavaju;
- kratkotrajna obrada PE Oksidacijsko sredstvo (na primjer, mješavina kroma) dovodi do oksidacije površine i vlaženja vodom, polarnim tekućinama i ljepilima. U tom slučaju, PE proizvodi se mogu zalijepiti zajedno.
Plin etilen se može polimerizirati na nekoliko načina, ovisno o tome, polietilen se dijeli na:
- polietilen visoke gustine (LDPE) ili polietilen niske gustine (LDPE);
- polietilen niske gustine (HDPE) ili polietilen visoke gustine (HDPE);
- kao i za linearni polietilen.
LDPE radikalno polimerizira pod pritiskom od 1000 do 3000 atmosfera i na temperaturi od 180 stepeni. Inicijator je kiseonik. HDPE polimerizira pri pritisku od najmanje 5 atmosfera i temperaturi od 80 stepeni koristeći Ziegler-Natta katalizator i organski rastvarač.
Linearni polietilen(postoji i naziv za polietilen srednjeg pritiska) se dobija na 30-40 atmosfera i temperaturi od oko 150 stepeni. Takav polietilen je, takoreći, "srednji" proizvod između HDPE i LDPE u pogledu svojstava i kvaliteta. Nedavno je počela da se koristi tehnologija koja koristi takozvane metalocenske katalizatore. Smisao tehnologije je da je moguće postići veću molekularnu težinu polimera, što, shodno tome, povećava snagu proizvoda.
Po svojoj strukturi i svojstvima (uprkos činjenici da se koristi isti monomer), LDPE, HDPE, linearni polietilen su različiti i, shodno tome, koriste se za različite zadatke. LDPE je mekan materijal, HDPE i linearni polietilen imaju krutu strukturu.
Razlike se također pojavljuju u gustoći, tački topljenja, tvrdoći i čvrstoći.
Uporedne karakteristike polietilena visokog i niskog pritiska (LDPE i HDPE)
Glavni razlog za razlike u svojstvima PE, je granasta struktura njegovih makromolekula: što je više grana u lancu, to je veća elastičnost i manja je kristalnost polimera. Grananje otežava čvršće pakovanje makromolekula i sprečava da stepen kristalnosti dostigne 100%; Uz kristalnu fazu, uvijek postoji amorfna faza koja sadrži nedovoljno uređene dijelove makromolekula. Odnos ovih faza zavisi od načina dobijanja PE i uslova njegove kristalizacije. Takođe određuje svojstva polimera. Filmovi iz LDPE 5-10 puta propusniji od HDPE filmova.
Mehanička svojstva PE povećavaju se s povećanjem gustine (stepena kristalnosti) i molekularne težine. U obliku tankih filmova, PE (posebno polimer male gustoće) ima veću fleksibilnost i određenu prozirnost, a u obliku listova postaje čvršći i neprozirniji.
Polietilen je otporan na udarce. Među najvažnijim svojstvima polietilena je otpornost na mraz. Proizvodi od polietilena mogu se koristiti na temperaturama od -70°C do 60°C (LDPE) i do 100°C (HDPE) neke marke zadržavaju svoja vrijedna svojstva na temperaturama ispod -120°C.
Značajan nedostatak polietilena je njegovo brzo starenje. Period starenja se produžava zahvaljujući specijalnim aditivima - antioksidansima (fenoli, amini, čađa).
Električna svojstva polietilena karakteristični su za nepolarni polimer, pa spada u visokokvalitetne visokofrekventne dielektrike. Dielektrična konstanta i tangenta dielektričnog gubitka se malo mijenjaju s promjenama frekvencije električnog polja, temperature u rasponu od -80 °C do 100 °C i vlažnosti. Međutim, ostaci katalizatora u HDPE-u povećavaju tangent dielektričnih gubitaka, posebno s promjenama temperature, što dovodi do određenog pogoršanja izolacijskih svojstava.
Karakteristike polietilena niske gustine (minimalne i maksimalne vrijednosti za industrijske klase)
| Indikatori (na 23°C) | |
| Gustina | 0,94-0,97 g/cm 3 |
| Vicat otpornost na toplotu (u tečnom mediju, 50°C/h, 50N) | 18-32 MPa |
| 10-19 MPa | |
| 610-1600 MPa | |
| Vlačno izduženje (50 mm/min) | 600-700 % |
| 2-NB kJ/m2 | |
| Tvrdoća udubljenja lopte (358 N, 30s) | 38-59 MPa |
| 10^14-10^15 Ohm | |
| 0,1 % |
Polietilen visokog pritiska
Polietilen HDPE (visoke gustine) Koristi se prvenstveno za proizvodnju kontejnera i ambalaže. U inostranstvu se otprilike trećina proizvedenog polimera koristi za proizvodnju posuda puhanjem (kontejneri za prehrambene proizvode, parfeme i kozmetiku, automobilske i kućne hemije, rezervoare za gorivo i burad). Vrijedi napomenuti da, u poređenju s drugim područjima, upotreba HDPE-a za proizvodnju ambalažnih filmova raste bržim tempom. HDPE Također se koristi u proizvodnji cijevi i dijelova cjevovoda, gdje se koriste takve prednosti materijala kao što su trajnost (vek trajanja - 50 godina), lakoća sučeonog zavarivanja i niska cijena (u prosjeku 30% niža od metalnih cijevi).
Druge oznake: PE-LD, PEBD (francuska i španska oznaka).
Lagan, elastičan, kristalizirajući materijal otporan na toplinu bez opterećenja do 60°C (za određene marke do 90°C). Omogućava hlađenje (razne marke u rasponu od -45 do -120°C).
Svojstva LDPE jako zavise od gustine materijala. Povećanje gustine dovodi do povećanja čvrstoće, krutosti, tvrdoće i hemijske otpornosti. Istovremeno, s povećanjem gustoće, smanjuje se otpornost na udar na niskim temperaturama, istezanje pri lomu, otpornost na pucanje i propusnost za plinove i pare. Sklon pucanju pod opterećenjem. Ne razlikuje se po dimenzionalnoj stabilnosti.
- Ima odlične dielektrične karakteristike.
- Ima veoma visoku hemijsku otpornost.
- Nije otporan na masti i ulja.
- Nije otporan na UV zračenje.
- Odlikuje se povećanom otpornošću na zračenje.
- Biološki inertan.
- Lako se reciklira.
Karakteristike polietilena visoke gustine (minimalne i maksimalne vrijednosti za industrijske klase)
| Indikatori (na 23°C) | Vrijednosti za nepopunjene marke |
| Gustina | 0,91-0,925 g/cm 3 |
| Zatezna granica tečenja (50 mm/min) | 8-13 MPa |
| Zatezni modul (1 mm/min) | 118-350 MPa |
| Zatezno izduženje (50 mm/min) | 100-150 % |
| Charpyjeva udarna čvrstoća (zarezani primjerak) | N.B. |
| Specifična površina električni otpor | 1014-1015 Ohm |
| Upijanje vode (24 sata, vlažnost 50%) | 0,01 % |
Struktura potrošnje polietilena u različitim industrijskim sektorima, %
Izolacija električnih žica od polietilena.
Visoka dielektrična svojstva polietilena i njegovih mješavina s poliizobutilenom, niska propusnost za vodenu paru omogućavaju mu široku primjenu za izolaciju električnih žica i izradu kablova koji se koriste u raznim komunikacijama (telefon, telegraf), signalnim uređajima, sistemima za daljinsko upravljanje, visokofrekventnim instalacije, za namotavanje žica motora koji rade u vodi, kao i za izolaciju podmorskih i koaksijalnih kablova.
Kabl sa polietilenskom izolacijom ima prednosti u odnosu na gumenu izolaciju. Lagan je, fleksibilniji i ima veću električnu snagu. Žica presvučena tankim slojem polietilena može imati gornji sloj od plastificiranog polivinil hlorida, koji čini dobru mehaničku zaštitu od oštećenja.
U proizvodnji kablova koristi se LDPE, umrežen sa malim količinama (1-3%) organskih peroksida ili ozračen brzim elektronima.
Filmovi i listovi od polietilena.
Filmovi i listovi mogu biti izrađeni od PE bilo koje gustine. Prilikom proizvodnje tankih i elastičnih filmova, LDPE se više koristi. Listovi PE filma proizvode se na dva načina: ekstruzijom rastaljenog polimera kroz prstenasti prorez nakon čega slijedi puhanje, ili ekstruzijom kroz ravan prorez nakon čega slijedi istezanje. Proizvode se debljine 0,03-0,30 mm, širine do 1400 mm (u nekim slučajevima i do 10 m) i dužine do 300 m.
Osim tankih filmova, polietilen se proizvodi u limovima debljine 1-6 mm i širine do 1400 mm. Koriste se kao oblaganje i elektroizolacijski materijal i prerađuju se u proizvode za tehničke i kućne potrebe metodom vakuumskog oblikovanja.
Većina proizvoda napravljenih od LDPE služi kao ambalažni materijal, konkurirajući drugim folijama (celofan, polivinil hlorid, poliviniliden hlorid, polivinil fluorid, polietilen tereftalat, polivinil alkohol itd.), manji dio se koristi za izradu raznih proizvoda ( vreće, vreće, obloge za kutije itd. druge vrste kontejnera).
Folije se široko koriste za pakovanje smrznutog mesa i peradi, u proizvodnji balona i cilindara za meteorološka i druga istraživanja gornjeg sloja atmosfere, te za zaštitu od korozije magistralnih naftovoda i plinovoda. IN poljoprivreda prozirna folija se koristi za zamjenu stakla u staklenicima i plastenicima. Crni film služi za pokrivanje tla kako bi se zadržala toplina pri uzgoju povrća, voća i bobičastog voća. mahunarke, kao i za oblaganje silosa, dna rezervoara i kanala. Polietilenska folija se sve više koristi kao materijal za krovove i zidove u izgradnji objekata za skladištenje useva, poljoprivrednih mašina i druge opreme.
Od polietilenske folije izrađuju se predmeti za domaćinstvo: kabanice, stolnjaci, zavjese, salvete, kecelje, šalovi itd. razni materijali: papir, tkanina, celofan, metalna folija.
Ojačana polietilenska folija je izdržljivija od konvencionalne folije iste debljine. Materijal se sastoji od dva filma, između kojih se nalaze armaturne niti od sintetičkih ili prirodnih vlakana ili rijetke staklene tkanine.
Stolnjaci i folije za staklenike izrađuju se od vrlo tankih ojačanih folija; od debljih folija - kesa i materijala za pakovanje. Ojačani film, ojačan rijetkom staklenom tkaninom, može se koristiti za izradu zaštitne odjeće i koristiti kao materijal za oblaganje raznih kontejnera.
Na bazi PE folija mogu se napraviti ljepljive (ljepljive) folije ili trake pogodne za popravku kablovske linije visokofrekventne komunikacije i za zaštitu čeličnih podzemnih cjevovoda od korozije. Polietilenske folije i trake sa ljepljivim slojem s jedne strane sadrže sloj poliizobutilena niske molekularne težine, ponekad pomiješan s butil gumom. Proizvode se debljine 65-96 mikrona, širine 80-150 mm.
LDPE i HDPE se također koriste za zaštitu metalni proizvodi od korozije. Zaštitni sloj se nanosi plamenim i vrtložnim metodama prskanja.
Cijevi i cijevni proizvodi od polietilena
Od svih vrsta plastike, PE je pronašao najveću primenu za proizvodnju ekstruzionog i centrifugalnog livenja cevi, karakteriše ga lakoća, otpornost na koroziju, niska otpornost na kretanje fluida, lakoća ugradnje, fleksibilnost, otpornost na mraz i lakoća zavarivanja.
Kontinuirana metoda proizvodi cijevi bilo koje dužine s unutarnjim promjerom od 6-300 mm i debljinom zida od 1,5-10 mm. Polietilenske cijevi malog promjera su namotane na bubnjeve. Cijevni spojevi se proizvode brizganjem, što uključuje koljenaste cijevi savijene pod uglom od 45 i 90 stepeni; trojnice, spojnice, križevi, cijevi. Cijevi velikog promjera (do 1600 mm) sa debljinom stijenke do 25 mm proizvode se centrifugalnim lijevanjem.
Polietilenske cijevi Zbog svoje hemijske otpornosti i elastičnosti koriste se za transport vode, rastvora soli i lužina, kiselina, raznih tečnosti i gasova u hemijskoj industriji, za izgradnju unutrašnjih i spoljašnjih vodovodnih mreža, u sistemima za navodnjavanje i sistemima za prskanje.
Cijevi od LDPE mogu raditi na temperaturama do 60°C, a od HDPE - do 100°C. Takve cijevi se ne urušavaju na niskim temperaturama (do – 60°C) i kada se voda smrzava; nisu podložni koroziji tla.
Osnovna fizička i hemijska svojstva
Polietilen (PE) [–CH2–CH2–]n postoji u dvije modifikacije koje se razlikuju po strukturi, a time i po svojstvima. Obje modifikacije su dobijene iz etilena CH2=CH2. U jednom obliku, monomeri su povezani u linearne lance sa DP od obično 5000 ili više; u drugom, grane od 4-6 atoma ugljika su vezane za glavni lanac na nasumičan način. Linearni polietileni se proizvode pomoću posebnih katalizatora, polimerizacija se odvija pri umjerenim temperaturama (do 150°C) i pritiscima (do 20 atm).
Molekul polietilena nije ništa više od dugačkog lanca atoma ugljika, od kojih svaki ima dva atoma vodika vezana za njega. U zavisnosti od načina proizvodnje, dobijaju se makromolekule različitog stepena grananja i različite gustine. Stoga se PE dijele u dvije glavne grupe:
1. Polietilen niske gustinePolietilen niske gustine (LDPE) je PE sa relativno visoko razgranatom makromolekulom i malom gustinom (0,916–0,935 g/cm³). Proces njegove proizvodnje odvija se pri vrlo visokom pritisku od 100 do 300 mPa i temperaturi od 100-300°C, pa se označava na isti način kao i polietilen. visokog pritiska(LDPE).
2. Polietilen visoke gustinePolietilen visoke gustine (HDPE) je PE sa linearnom makromolekulom i relativno visokom gustinom (0,960 g/cm³). Ovo je polietilen, koji se naziva i polietilen niske gustine (HDPE), proizvodi se polimerizacijom sa posebnim katalizatorskim sistemima.
Linearni polietileni formiraju regione kristalnosti koji imaju veliki uticaj fizička svojstva uzorci. Ovaj tip polietilena se obično naziva polietilen visoke gustine; To je vrlo tvrda, izdržljiva i kruta termoplastika koja se široko koristi za brizganje i puhanje kontejnera koji se koriste u domaćinstvo i industrije. Polietilen visoke gustine je jači od polietilena niske gustine.
Table. Svojstva polietilena visoke gustineLinearna struktura, koja je ranije pomenuta, karakteristična je za PE dobijen pri niskom pritisku, formiraju se bočni lanci, ali su kratki i njihov broj je mali. Kopolimeri etilena, na primjer sa 1-butenom, također se proizvode pod niskim tlakom kako bi se uveo kontrolirani broj grana u suštinski linearnu molekulu. Gustina kopolimera je 0,945-0,950 g/cm3, dok su linearni homopolimeri 0,960 g/cm3.
HDPE filmovičvršći, izdržljiviji, manje voštani na dodir u poređenju sa folijama na bazi LDPE. Mogu se proizvoditi ekstruzijom puhanjem ili ekstruzijom u ravnim utorima (lijevanje ohlađenim valjcima ili vodeno hlađenje). Ekstruzija puhanjem, međutim, proizvodi mutniji, proziran film.
Tačka omekšavanja HDPE-a (121 °C) je viša od one LDPE-a, tako da može izdržati sterilizaciju parom. Otpornost na mraz je približno ista kao kod LDPE-a.
Vlačna i tlačna čvrstoća su veća od LDPE, ali su otpornost na udar i kidanje niža. Zbog linearne strukture, HDPE molekuli imaju tendenciju da se orijentiraju u smjeru strujanja, a otpor kidanja u uzdužnom smjeru filmova je mnogo niži. Razlike u otpornosti na kidanje u uzdužnom i poprečnom smjeru mogu se povećati orijentacijom, a film će imati svojstva trake otporne na kidanje.
Propustljivost HDPE-a je otprilike 5-6 puta manja od LDPE-a i odlična je barijera za vlagu.
Među konvencionalnim filmovima, HDPE je drugi nakon filmova na bazi kopolimera vinil hlorida i vinil-iden hlorida po propusnosti vlage.
U pogledu hemijske otpornosti, HDPE je takođe superiorniji od LDPE, posebno u otpornosti na ulja i masti.
Kako se gustina povećava, rastvorljivost u organskim rastvaračima se smanjuje, kao i propusnost za rastvarače.
HDPE je podložan pucanju iz okoline, baš kao i LDPE, ali ovaj efekat se može smanjiti upotrebom visokomolekularnih razreda PE koji nemaju ovaj nedostatak.
SVOJSTVA KOMPOZICIJA HDPE CIJEVI
- Gustina = 0,948-0,964 kg/cm3 (prema GOST 15199-69).
- Zatezna granica tečenja = ne manje od 21,6 MPa (prema GOST 11262-80).
- Izduženje pri prekidu = ne manje od 700% (prema GOST 11262-80).
- Modul elastičnosti pri savijanju = 680-750 MPa (prema GOST 9550-81).
- Tačka topljenja = 125-132°C (polarizujući mikroskop).
- Temperatura omekšavanja = 120-125°C (Vic).
- Termički koeficijent linearnog širenja = (1,7-2,0) 0,0001-41/°C (prema GOST 15173-70).
- Koeficijent toplotne provodljivosti = 0,41-0,44 W/m °C.
- Električna čvrstoća (debljina uzorka 1 mm na frekvenciji od 50 Hz) = ne manje od 40 kV/mm (prema GOST 6433.3-7).
Specifični volumetrijski električni otpor = 1 1016-1 1017 Ohm cm (GOST 6433.2-71).
Područja upotrebeOsnovna svojstva svih vrsta polietilena (HDPE, LDPE, LLDPE):
- male gustine (lakše od vode);
- vrlo dobra hemijska otpornost;
- vrlo niska apsorpcija vode;
- nepropusnost za vodenu paru;
- visoka viskoznost, fleksibilnost, rastezljivost i elastičnost u temperaturnom rasponu od –70 do +100°C;
- dobra transparentnost;
- laka obrada svim metodama pogodnim za termoplaste;
- vrlo dobra zavarljivost.
Ali relativno visoka propusnost polietilena za kisik, ugljični dioksid, aromatične tvari, kao i problemi u kontaktu s određenim medijima (na primjer, otopine sredstava za vlaženje), pojava tzv. stvaranja pukotina zbog unutrašnjih naprezanja, posebno u HDPE-u, sužavaju njegov opseg primjene. Različita svojstva HDPE-a u odnosu na LDPE su posljedica njegove velike gustine. Za istu debljinu, HDPE proizvodi su tvrđi i njihova površina je tvrđa. Tačka topljenja je za 20°C viša i, zbog gušće molekularne strukture, nepropusnost za vodenu paru, kisik, ugljični dioksid i aromatike, kao i hemijska otpornost su bolja od LDPE. Visoka tačka topljenja omogućava proizvodnju ambalaže veće otpornosti na toplotu (do 100 °C za kratko vreme).
Uspješna i rijetka kombinacija u polietilenu hemijske otpornosti, mehaničke čvrstoće, otpornosti na mraz, dobrih dielektričnih svojstava, otpornosti na radioaktivno zračenje, izuzetno niske plinopropusnosti i apsorpcije vlage, lakoće i neškodljivosti čini polietilen nezamjenjivim u brojnim primjenama.
HDPE se obrađuje gotovo svim osnovnim metodama koje se koriste pri radu s termoplastikom – ekstruzijom, puhanjem, brizganjem, rotomoldingom.
Table. Područja primjene HDPE|
Ekstruzija |
|
|
Vreća za pakovanje, vrećica za majice, vreća sa rezanom ručkom, zaštitni sloj od višeslojnih ambalažnih materijala (laminati i koekstrudirane folije), folija sa zračnim mjehurićima, kese za smeće |
|
|
Snabdijevanje plinom, hladnom vodom, zaštita elektromreže, drenaža, vanjska kanalizacija, unutrašnja kanalizacija, obložne cijevi za bunare |
|
|
Izolacija kablova |
Visokonaponska izolacija kablova |
|
Listovi, membrane, mekane trake |
listovi: hidroizolacija, oblikovanje dijelova za proizvode mašinstva. membrane: hidroizolacioni radovi. Trake Dodatna oprema: pokretne trake, geoćelije |
|
Za domaćinstvo, poljoprivredu, mreže za armiranje putnih površina, mreže za građevinske radove, mreže za ograđivanje zgrada i objekata |
|
| Duva | |
|
Vreća za pakovanje, vreća za majice, vreća sa rezanom ručkom, vreće za smeće |
|
|
Boce za kozmetiku, parfeme, kućnu hemiju, kanistere, burad, rezervoare, rezervoare |
|
| Injekciono prešanje | |
|
Roba opšte potrošnje |
Proizvodi za cvećarstvo, proizvodi za kupatilo, proizvodi za kuhinju, kućni proizvodi, proizvodi za decu, baštenski alati |
|
Dvodijelni i jednodijelni čepovi za PET boce, zatvarači za parfeme, kozmetiku, kućnu hemiju, autohemiju |
|
|
Kontejnerske kutije |
|
|
Oprema za namještaj |
Prednji, ukrasni, pričvrsni, noseći elementi, ostale komponente |
|
Automobilske komponente |
Oko 400 vrsta proizvoda za automobile |
|
Ostali proizvodi |
Iako nije prioritetna vrsta sirovine, HDPE se koristi u proizvodnji ostalih brizganih proizvoda: namještaja, kontejnerskih kanti, dječjih igračaka, armature |
| Rotomolding | |
|
Bucky, kante za smeće, burad, |
|
|
Mobilni toaleti |
Mobilni toaleti |
|
Igrališta |
Kompleksi za dječje igre (tobogani, tunelski tobogani, gradovi) |
|
Putne barijere |
Blokovi na putu, čunjevi, odbojnici |
|
Bunari, septičke jame, odvozi smeća |
|
|
Nadvožnjaci |
Stalci za pranje kotača, instalacije za reciklažu vode |
| Pjenjenje | |
|
Polietilenska pjena |
P.S. Glavne grupe marki polietilena i etilen kopolimera koje se danas proizvode:
Polietilen
HDPE - polietilen visoke gustine (polietilen niske gustine)
LDPE - polietilen niske gustine (polietilen visoke gustine)
LLDPE - Linearni polietilen niske gustine
mLLDPE, MPE - Metalocenski linearni polietilen niske gustine
MDPE - Polietilen srednje gustine
HMWPE, VHMWPE - Polietilen visoke molekularne težine
UHMWPE - ultra visoko molekularni polietilen
EPE - Proširivi polietilen
PEC - Hlorirani polietilen
Kopolimeri etilena
EAA - Kopolimer etilen akrilne kiseline
EBA, E/BA, EBAC - Kopolimer etilena i butil akrilata
EEA - Etilen-etil akrilat kopolimer
EMA - Etilen-metil akrilat kopolimer
EMAA - kopolimer etilen-metakrilne kiseline, kopolimer etilen-metil metil akrilata
EMMA - Kopolimer etilena i metil metakrilne kiseline
EVA, E/VA, E/VAC, EVAC - Kopolimer etilena i vinil acetata
EVOH, EVAL, E/VAL - Kopolimer etilena i vinil alkohola
POP, POE - Poliolefinski plastomeri
Etilen terpolimer - Trostruki kopolimeri etilena
Jedna od najčešćih vrsta plastike u svakodnevnom životu je polietilen.
Moderan čovek susreće ga bukvalno na svakom koraku: u njega se pakuju prehrambeni i neprehrambeni proizvodi, od njega se prave flaše za vodu i piće, jednokratno posuđe i mnoge druge stvari.
Ali šta znamo o polietilenu?
Šta je polietilen?
Kao što naziv govori, polietilen je polimer, tj. tvar s dugačkom molekulom nastala kombinacijom više molekula monomera. Monomeri se mogu povezati u obliku lanaca, mreža i formirati formacije nepravilnog oblika. Zavisi od uslova pod kojima se polimerizacija odvija, tj. Formiranje ovih dugih molekula zavisi od svojstava rezultujućeg polimera.
Osnova za polietilen je bezbojni etilen gas, koji se dobija preradom određenih naftnih derivata - direktnog benzina, gasnog ulja, itd. Supstanca dobijena polimerizacijom ima dobru termoplastičnost, hemijsku otpornost i otpornost na udarna opterećenja. Polietilen je dielektrik, tj. ne provodi električnu struju.
To je tvrda bjelkasta supstanca koja je providna kada se razvalja u tanak sloj. Polietilen je jedan od najčešćih polimera na svijetu.
Metode za izradu polietilena
Trenutno postoje tri glavne vrste polietilena, koje se razlikuju po načinu obrade etilena:
Pri visokom pritisku dobija se polietilen niske gustine, koji je skraćeno LDPE ili LDPE;
Proizvod dobijen pri srednjem pritisku označen je kao PESD;
Pri niskom pritisku nastaje polietilen visoke gustine, koji se označava skraćenicama HDPE ili HDPE.
Druge metode polimerizacije etilena nisu stekle dovoljnu popularnost, jer su ili preskupe ili ne pružaju potrebna svojstva polimera. 
Osim toga, postoji niz tehnologija za proizvodnju kompozitnih kompozicija i kopolimera. Polietilen se kombinuje sa polipropilenom, gumom, poliizobutilenom itd. Poslednjih decenija se pojavio takozvani umreženi polietilen, čiju polimernu molekulu čine monomeri povezani ne samo u obliku lanca, već i bočnim vezama koje liče na šavovi konca, aktivno se koristi.
Umreženi polietilen je jači i izdržljiviji od običnog polietilena. Proizvodi se peroksidnim, silanskim, dušičnim i radijacijskim metodama.
Upotreba polietilena
Područja primjene tako korisna supstanca, šta se ispostavilo da je polietilen, danas ima puno. Koristi se:
U obliku folija različitih debljina, vrsta i namjena, namijenjenih pakiranju, laminiranju, lijepljenju itd.;
Za proizvodnju posuda i predmeta za kućanstvo, od poljoprivrednih oruđa i kuhinjskog pribora do dječjih igračaka;
Za proizvodnju cijevi za razne namjene;
Kao električna izolacija žica i sklopnih elemenata, za proizvodnju kućišta električnih uređaja i pojedinačnih dijelova;
Kao ljepilo za topljenje u obliku praha ili štapića;
Kao toplinski izolator u obliku pjenaste mase, prodaje se u listovima ili rolama;
Za proizvodnju kućišta i dijelova raznih mehanizama, od malih kućanskih aparata do traktora i čamaca;
U medicini za pravljenje instrumenata, Zalihe, zamjene tkiva hrskavice itd.
Za potrošače, najvažnija svojstva su vodootpornost polietilena, njegova hemijska otpornost, duktilnost, mala težina i prilično visoka čvrstoća. Poslednjih decenija prilika da se ponovo koristiti polietilena, koji štedi nezamjenjive prirodne resurse i ne zagađuje okruženje.
Polietilen i ekologija
Široka upotreba polietilena ne samo da je učinila naše živote ugodnijim, već je dovela i do stvaranja ogromne količine kućnog i industrijskog otpada koji zagađuje našu planetu. Prirodni period raspadanja polietilena je oko pet stotina godina, tako da nema nade da će ovo smeće nestati samo od sebe. 
Danas u pacifik i džinovska ostrva nastala od plastičnih boca, filma i drugog otpada plutaju Atlantikom. Problem zahtijeva hitno rješenje, jer postojanje polietilenskog otpada dovodi do smrti živih bića koja naseljavaju našu planetu i pogoršanja životnih uslova za sve ljude.
