Čo je p e. Čo je polyetylén a kde sa používa? Vysokotlakový polyetylén

Polyetylén je termoplastický polymér s relatívne nízkou tvrdosťou, bez zápachu a chuti. Rôzne metódyštúdie (mikroskopické, röntgenové a elektrónové difrakcie atď.) ukazujú, že polyetylén má kryštálovú štruktúru podobnú štruktúre normálnych parafínov (napríklad C60H122 atď.). Stupeň kryštalinity polyméru získaného polymerizáciou etylénu nedosahuje 100%: spolu s kryštalickou fázou je vždy amorfná. Pomer týchto fáz závisí od spôsobu získania polyméru a teploty. Rovnako ako vosky a parafíny s vysokou teplotou topenia sa pomaly vznieti a horí slabým plameňom bez sadzí. V neprítomnosti kyslíka je polyetylén stabilný do 290° C. V rámci 290 - 350° C sa rozkladá na polyméry s nízkou molekulovou hmotnosťou ako sú vosky a nad 350° C sú produktmi rozkladu nízkomolekulárne kvapalné látky a plynné zlúčeniny - butylén, vodík, oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, etylén, etán atď.

1.1. Molekulárna štruktúra polyetylénu

Polyetylénová molekula je dlhý reťazec metylénových skupín obsahujúci množstvo vedľajších skupín. Čím viac bočných skupín v polymérnom reťazci a čím sú dlhšie (polymér má rozvetvenú štruktúru), tým nižší je stupeň kryštalinity. Typicky má polyetylén s nízkou hustotou jednu metylovú skupinu na 30 atómov uhlíka, ale možno získať polyméry obsahujúce jednu metylovú skupinu na 10 atómov uhlíka alebo na 1000 alebo viac atómov uhlíka. Výskum ukazuje, že metylové skupiny sa najčastejšie nachádzajú na koncoch bočných reťazcov pozostávajúcich z najmenej štyroch atómov uhlíka:

Nedostatočne usporiadané oblasti molekúl polyméru tvoria amorfné oblasti. Skutočnosť, že veľkosť amorfných oblastí sa zvyšuje úmerne stupňu rozvetvenia molekuly, nám umožňuje dospieť k záveru, že amorfné oblasti zahŕňajú časti rozvetvených molekúl.

Po roztavení je polyetylén v amorfnom stave. Bez ohľadu na rýchlosť ochladzovania taveniny sa polyetylén nezíska úplne v amorfnom stave, dokonca ani vtedy, keď sa tenké filmy okamžite ochladia kvapalným vzduchom. Rýchla kryštalizácia polyetylénu sa dá vysvetliť krátkou dĺžkou elementárnych jednotiek (2,53 Á), čo zodpovedá jednému cikcaku uhlíkového reťazca, vysokou symetriou molekúl a ich usporiadaním do tvaru balíka. Pakety sú oveľa dlhšie ako makromolekuly a pozostávajú z mnohých radov reťazcov. Kryštalizácia začína vo zväzkoch a postupuje postupne buď tvorbou „stúh“, „okvetných lístkov“ a pravidelných kryštálov, alebo objavením sa „stužiek“, „okvetných lístkov“ a sférolitových štruktúr. Štruktúra molekuly polyetylénu je znázornená na obr

Obr. 1 Štruktúra molekuly polyetylénu

Rýchlosť ochladzovania polyetylénovej taveniny určuje veľkosť kryštalických oblastí a stupeň kryštalinity. Rýchle ochladenie (kalenie) vedie k zníženiu percenta kryštalickej fázy a zväčšeniu veľkosti kryštalických oblastí.

Medzi kryštalinitou a obsahom metylových skupín je jasne definovaný vzťah Závislosť obsahu amorfnej fázy od koncentrácie metylových skupín v polyetyléne je uvedená nižšie:

Počet skupín CH3 na 100 atómov C Obsah amorfnej fázy, %

Rozdiel v stupni kryštalinity určuje hustotu polyméru. Polyetylén s nízkou hustotou teda obsahuje 55 až 65 % kryštalickej fázy, stredná 66 až 73 % a vysoká hustota 74 až 95 %.

Vo vzorkách polyetylénu s vysokým stupňom rozvetvenia môže hmotnostný podiel kryštalickej fázy dosiahnuť 40 %.

So zvyšovaním teploty sa stupeň kryštalinity polyméru znižuje: pokles je čoraz ostrejší, keď sa blíži k teplote mäknutia (obr. 2).

Obrázok 2. Zmena podielu kryštalickej fázy v polyetyléne so zvyšujúcou sa teplotou

Kryštalické oblasti v polyetyléne majú dĺžku až niekoľko stoviek angstromov a nezodpovedajú celej molekule, ale jej malej časti, takže jedna molekula polyméru (jej dĺžka dosahuje 1000 Á) môže prejsť niekoľkými kryštalickými oblasťami.

Konfigurácia a balenie molekúl lineárneho polyetylénu v kryštalitoch sú rovnaké ako u normálnych molekúl olefínov. Dôkazom toho sú rozmery obdĺžnikovej jednotkovej kryštálovej bunky: a = 7,40 Å, b =4.93 Å, c = 2,534 Á.

Perióda identity 2,534 Á zodpovedá opakujúcej sa vzdialenosti cikcak uhlíkového reťazca medzi atómami uhlíka C-C 1,54 Á a uhlu medzi uhlíkovými väzbami 109 28 "

Susedné molekuly sú od seba vzdialené 4,3 Á; atómy vodíka susedných molekúl sú voči sebe umiestnené tak, že vzdialenosť medzi ich stredmi sa stáva takmer konštantnou hodnotou 2,5 Á, t.j. rovnajúcou sa dvojnásobku efektívneho van der Waalsovho polomeru 1,25 Á. Kryštalickosť polyméru pri bežných teplotách nepriamo ovplyvňuje mnohé z jeho vlastností: hustotu, povrchovú tvrdosť, modul pružnosti v ohybe, pevnosť a medze klzu, rozpustnosť a napučiavanie v organických rozpúšťadlách, priepustnosť pre pary a plyny.

V prítomnosti Zieglerových a Phillipsových katalyzátorov je možné kopolymerizovať etylén a a-olefíny a tým kontrolovať počet rozvetvení. Napríklad kopolymér etylénu a propylénu (6,25 % hmotn. propylénu) obsahuje 21 metylových skupín na 1000 atómov uhlíka a má o 20 % menšiu kryštalinitu ako polyetylén. Kopolymér etylénu a 1-buténu (5,6 % hmotn. 1-buténu) so 14 etylovými vetvami na 1000 atómov uhlíka znižuje kryštalinitu o 20 %, t.j. 1 etylová skupina je ekvivalentná 1,5 metylovým skupinám pri znižovaní stupňa kryštalinity kopolymérov.

Polyester je svetovým lídrom medzi syntetickými vláknami. Technológia jeho výroby sa stala jedným z veľkých objavov štyridsiatych rokov minulého storočia. IN priemyselnom meradle tkanina sa začala vyrábať v roku 1947 z kyselín a liehu, uhlia a oleja s prídavkom vody a vzduchu.

Polyesterové vlákna sa široko používajú pri výrobe tkanín na odevy: sukne, nohavice, šaty, obleky, blúzky, saká a vrchné odevy. Jeho zmesi sú veľmi obľúbené: s bavlnou, vlnou sa nazývajú klasické. To predpokladá pomer vlny k polyesteru 55 % až 45 %. V roku 2013 vyrobilo Nemecko 198 000 ton polyesterových vlákien a nezaostávajú ani ďalšie krajiny, vďaka čomu je tento typ lídrom vo výrobe.

Popis

Polyester sa vyrába tavením. Surovina sa zahrieva, aby sa vytvorila zvlákňovacia hmota, a potom sa pretlačí cez najjemnejšie otvory. Už pri výrobe sa berie do úvahy rozsah použitia vlákna, má trojuholníkový, okrúhly, oválny tvar, aby sa vytvorili rôzne efekty: transparentnosť, lesk, hmatový komfort. Vlákno s rohmi tvorí pevnú tkaninu. Duté vlákna sa používajú na výrobu ľahkých tkanín tlmiacich nárazy, ktoré majú izolačné vlastnosti. Výrobky môžu mať akúkoľvek farbu: pokojnú neutrálnu alebo jasný, lesklý odtieň. Vlákna sú leštené, aby dodali lesk a textúrované, aby vytvorili vlnitosť.

Vlastnosti

Vlastnosti vlákna výrobcovia vysoko oceňujú rôzne produkty a spotrebiteľov. Jednou z jeho výhod je odolnosť voči poveternostným vplyvom: intenzívne slnko, mráz, dážď. Zároveň je to tenká a ľahká tkanina, ktorá sa dobre kombinuje s prírodnými vláknami.

Takéto výrobky nevyžadujú údržbu a sú vysoko odolné voči opotrebovaniu. Na výrobkoch vyrobených z týchto vlákien tepelným spracovaním je ľahké vytvárať šípky a záhyby.

Najbežnejšie sú dve odrody:

• PET– veľmi odolný typ tkaniny, vlákna sa používajú v kombinácii s inými druhmi, aby získali pevnosť a tvarovú stálosť; hlavnou surovinou na výrobu je etylén, získavaný z ropy; mäkké vlákna sa formujú do priadze;
• PCDT– má elasticitu a pružnosť, vlákna sa používajú na výrobu čalúnenia nábytku a závesov; Surovinou je kondenzát kyseliny tereftalovej z taveniny.

Prezentovaná tkanina, vyrobená výhradne z polyesteru, je absolútne nekrčivá, aj po navlhčení veľmi rýchlo schne.

Po vytlačení sa vlákna formujú a naťahujú, po kontakte so vzduchom stvrdnú. Pre väčšiu pevnosť sú vlákna tkané do nití, ktoré sa navíjajú na cievky a posielajú na výrobu látky.

Tyl, voál a organza sú príkladmi priesvitných látok vyrobených zo 100% polyesteru. Bežné použitie zahŕňa výrobu elastickej čipkovanej spodnej bielizne, košieľ a blúzok. Hrubé nite sa používajú na výrobu sietí a lán.

Vlastnosti polyesteru 100%:

• hladký povrch, rôzne farby;
• široká škála textúr - hustá a tenká tkanina s hodvábnym leskom alebo matným;
• materiál je veľmi príjemný na dotyk a pri obliekaní;
• odolnosť proti opotrebovaniu bez straty farby;
• nízka hmotnosť;
• tkanina nie je náchylná na vznik stabilných záhybov pri pokrčení;
• jednoduchá starostlivosť - prať v studenej vode, rýchlo vyžehliť mierne zahriatou žehličkou;
• prijateľná cena v porovnaní s prírodným hodvábom.
• Ide o šijací materiál vhodný na šitie akýchkoľvek vecí.

Nevýhodou 100% polyesteru je jeho vysoká hustota, ktorá znemožňuje nosenie výrobkov z neho v horúcom podnebí.

Kombinácia s inými druhmi vlákien

Existuje niekoľko typov kombinácií:

• S polyamidom. Táto kombinácia umožňuje získať veľmi elastické, elastické tkaniny odolné voči opotrebovaniu, ktoré počas používania nestrácajú farbu. Vyrába sa z nich dámska spodná bielizeň, ktorá má jemnosť a noblesu hodvábu a pružnosť a odolnosť proti opotrebeniu ako pravá syntetika. Po zriedení stráca polyester časť svojej tepelnej odolnosti, látka mierne elektrizuje a neabsorbuje vlhkosť.
• So spandexom. Umožňuje získať odolný a veľmi elastický materiál na výrobu pančuchového tovaru, odolného športového oblečenia, priliehavého úpletu, rukavíc. Vďaka tomu sa materiál stáva menej hustým a priedušnejším a dobre sa naťahuje. Kombinácia nie je taká odolná voči vyblednutiu, pretože čisté snehobiele tkaniny môžu na slnku zožltnúť.
• S tlieskaním. Bavlna je klasickým príkladom hygroskopickosti, hygieny, prirodzenosti a jednoduchosti. Kombinácia s polyesterom v pomere 65% a 35% zbavuje tkaninu základných nevýhod bavlny. Pletené výrobky z bavlny a polyesteru nevyblednú, nevyťahujú sa, dlhšie sa nosia a používajú. Posteľná bielizeň z bavlny s polyesterom má v porovnaní s čistou bavlnou dvojnásobnú životnosť, nekrčí sa a veľmi rýchlo schne.
• S viskózou. Vďaka prítomnosti polyesteru sa viskóza stáva stabilnou, hygroskopickou, neťahá sa ani nebledne. Používa sa na výrobu odevov do práce aj na voľný čas. Veľmi obľúbenou možnosťou je viskóza 30 polyester 70. Podrobnú charakteristiku viskózovej tkaniny nájdete.
• Priadza. Balíky pletacích priadzí môžu byť označené ako „Polyester“, „Polyester“, „PEF“. Má tepelnú vodivosť a vlnu odolnú proti pokrčeniu. Výrobky pletené z tejto priadze sú ťažko rozoznateľné od vlny, nie sú náchylné na poškodenie moľami, rýchlo schnú, sú odolné voči opotrebovaniu a neťahajú sa.

Polyester je relatívne lacná tkanina, jej cena je asi 300 rubľov za meter, v závislosti od politiky obchodu.

[–CH 2 -CH 2 –] n existuje v dvoch hlavných modifikáciách, ktoré sa líšia štruktúrou molekúl polyetylénu a v dôsledku toho aj ich vlastnosťami. Obidve modifikácie sa získajú z etylénu CH2=CH2. V jednej forme sú monoméry spojené do lineárnych reťazcov so stupňom polymerizácie (DP) typicky 5000 alebo viac; v druhom sú vetvy so 4 až 6 atómami uhlíka pripojené k hlavnému reťazcu náhodným spôsobom. Lineárne polyetylény sa vyrábajú pomocou špeciálnych katalyzátorov, polymerizácia prebieha pri miernych teplotách (do 150 0C) a tlakoch (do 20 atm).

Základné vlastnosti a charakteristiky polyetylénu

Polyetylén- termoplastický polymér, ktorý:

• nepriehľadné v hrubej vrstve;
• kryštalizuje v teplotnom rozsahu od -60 °C do -269 °C;
• nezmáčané vodou;
• pri teplote miestnosti sa nerozpúšťa v organických rozpúšťadlách;
• pri teplotách nad 80 °C najskôr napučiava a potom sa rozpúšťa v aromatických uhľovodíkoch a ich halogénderivátoch;
• PE odolný voči vodným roztokom solí, kyselín, zásad, ale pri teplotách nad 60 ° C ho kyseliny sírovej a dusičnej rýchlo ničia;
• krátkodobé spracovanie PE oxidačné činidlo (napríklad zmes chrómu) vedie k oxidácii povrchu a jeho zmáčaniu vodou, polárnymi kvapalinami a lepidlami. V tomto prípade môžu byť PE výrobky zlepené.

Etylénový plyn môže byť polymerizovaný niekoľkými spôsobmi, v závislosti od toho sa polyetylén delí na:

• polyetylén s vysokou hustotou (LDPE) alebo polyetylén s nízkou hustotou (LDPE);
• polyetylén s nízkou hustotou (HDPE) alebo polyetylén s vysokou hustotou (HDPE);
• a tiež pre lineárny polyetylén.

LDPE radikálne polymerizuje pod tlakom od 1000 do 3000 atmosfér a pri teplote 180 stupňov. Iniciátorom je kyslík. HDPE polymerizuje pri tlaku aspoň 5 atmosfér a teplote 80 stupňov s použitím katalyzátorov Ziegler-Natta a organického rozpúšťadla.

Lineárny polyetylén(existuje aj názov pre strednotlakový polyetylén) sa získava pri 30-40 atmosfér a teplote asi 150 stupňov. Takýto polyetylén je z hľadiska vlastností a kvality ako „medziprodukt“ medzi HDPE a LDPE. Nie je to tak dávno, čo sa začala používať technológia, ktorá využíva takzvané metalocénové katalyzátory. Zmyslom technológie je, že je možné dosiahnuť vyššiu molekulovú hmotnosť polyméru, čím sa zvyšuje pevnosť produktu.

Vo svojej štruktúre a vlastnostiach (napriek tomu, že sa používa rovnaký monomér) sú LDPE, HDPE, lineárny polyetylén odlišné, a preto sa používajú na rôzne úlohy. LDPE je mäkký materiál, HDPE a lineárny polyetylén majú tuhú štruktúru.

Rozdiely sa objavujú aj v hustote, teplote topenia, tvrdosti a pevnosti.

Porovnávacie charakteristiky vysokotlakového a nízkotlakového polyetylénu (LDPE a HDPE)

Hlavným dôvodom rozdielov vo vlastnostiach PE, je rozvetvená štruktúra jeho makromolekúl: čím viac vetví v reťazci, tým vyššia je elasticita a tým menšia kryštalinita polyméru. Rozvetvenie sťažuje makromolekulám tesnejšie zbalenie a bráni stupňu kryštalinity dosiahnuť 100 %; Spolu s kryštalickou fázou existuje vždy aj amorfná fáza obsahujúca nedostatočne usporiadané úseky makromolekúl. Pomer týchto fáz závisí od spôsobu získania PE a podmienok jeho kryštalizácie. Určuje tiež vlastnosti polyméru. Filmy z LDPE 5-10 krát priepustnejšia ako HDPE fólie.

Mechanické vlastnosti PE sa zvyšujú so zvyšujúcou sa hustotou (stupňom kryštalinity) a molekulovou hmotnosťou. Vo forme tenkých vrstiev má PE (najmä polymér s nízkou hustotou) väčšiu flexibilitu a určitú transparentnosť a vo forme listov sa stáva pevnejším a nepriehľadným.

Polyetylén je odolný voči nárazom. Medzi najdôležitejšie vlastnosti polyetylénu patrí mrazuvzdornosť. Polyetylénové výrobky je možné používať pri teplotách od -70°C do 60°C (LDPE) a až do 100°C (HDPE) niektoré značky si zachovávajú svoje cenné vlastnosti pri teplotách nižších ako -120°C;

Významnou nevýhodou polyetylénu je jeho rýchle starnutie. Obdobie starnutia sa predlžuje vďaka špeciálnym prísadám - antioxidantom (fenoly, amíny, sadze).

Elektrické vlastnosti polyetylénu sú charakteristické pre nepolárny polymér, preto patria ku kvalitným vysokofrekvenčným dielektrikám. Dielektrická konštanta a tangens dielektrických strát sa menia len málo so zmenami frekvencie elektrického poľa, teploty v rozsahu od -80 °C do 100 °C a vlhkosti. Zvyšky katalyzátora v HDPE však zvyšujú tangentu dielektrickej straty, najmä pri zmenách teploty, čo vedie k určitému zhoršeniu izolačných vlastností.

Vlastnosti polyetylénu s nízkou hustotou (minimálne a maximálne hodnoty pre priemyselné druhy)

Indikátory (pri 23°C)
Hustota	0,94-0,97 g/cm3
Tepelná odolnosť podľa Vicata (v kvapalnom médiu, 50°C/h, 50N)	18-32 MPa
	10-19 MPa
	610-1600 MPa
Predĺženie v ťahu (50 mm/min)	600-700 %
	2-NB kJ/m2
Tvrdosť vtlačenia guľôčky (358 N, 30 s)	38-59 MPa
	10^14-10^15 ohmov
	0,1 %

Vysokotlakový polyetylén

Polyetylén HDPE (vysoká hustota) Používa sa predovšetkým na výrobu nádob a obalov. V zahraničí sa približne tretina vyrobeného polyméru používa na výrobu nádob vyfukovaním (nádoby na potravinárske výrobky, parfumy a kozmetiku, automobilovú a domácu chémiu, palivové nádrže a sudy). Za zmienku stojí, že v porovnaní s inými oblasťami rastie používanie HDPE na výrobu obalových fólií rýchlejším tempom. HDPE Používa sa tiež pri výrobe rúr a častí potrubí, kde sa využívajú také výhody materiálu, ako je trvanlivosť (životnosť - 50 rokov), ľahké zváranie na tupo a nízke náklady (v priemere o 30% nižšie ako kovové rúry).

Iné označenia: PE-LD, PEBD (francúzske a španielske označenie).

Ľahký, elastický, kryštalizujúci materiál s tepelnou odolnosťou bez zaťaženia do 60°C (u určitých značiek až do 90°C). Umožňuje chladenie (rôzne značky v rozmedzí od -45 do -120°C).

Vlastnosti LDPE silne závisí od hustoty materiálu. Zvýšenie hustoty vedie k zvýšeniu pevnosti, tuhosti, tvrdosti a chemickej odolnosti. Súčasne so zvyšujúcou sa hustotou klesá odolnosť proti nárazu pri nízkych teplotách, predĺženie pri pretrhnutí, odolnosť proti praskaniu a priepustnosť pre plyny a pary. Náchylné na praskanie pri zaťažení. Nelíši sa v rozmerovej stálosti.

• Má vynikajúce dielektrické vlastnosti.
• Má veľmi vysokú chemickú odolnosť.
• Nie je odolný voči tukom a olejom.
• Nie je odolný voči UV žiareniu.
• Vyznačuje sa zvýšenou odolnosťou voči žiareniu.
• Biologicky inertný.
• Ľahko recyklovateľné.

Vlastnosti polyetylénu s vysokou hustotou (minimálne a maximálne hodnoty pre priemyselné druhy)

Indikátory (pri 23°C)	Hodnoty pre nevyplnené známky
Hustota	0,91-0,925 g/cm3
Medza klzu v ťahu (50 mm/min)	8-13 MPa
Modul v ťahu (1 mm/min)	118-350 MPa
Predĺženie v ťahu (50 mm/min)	100-150 %
Charpyho rázová húževnatosť (vrubová vzorka)	N.B.
Špecifický povrch elektrický odpor	1014-1015 Ohm
Absorpcia vody (24 hodín, vlhkosť 50%)	0,01 %

Štruktúra spotreby polyetylénu v rôznych priemyselných odvetviach, %

Izolácia elektrických vodičov z polyetylénu.

Vysoké dielektrické vlastnosti polyetylénu a jeho zmesí s polyizobutylénom, nízka priepustnosť pre vodnú paru umožňujú jeho široké využitie na izoláciu elektrických vodičov a výrobu káblov používaných v rôznych komunikáciách (telefón, telegraf), signalizačné zariadenia, dispečerské systémy diaľkového ovládania, vysokofrekvenčné inštalácie, na navíjanie drôtov motorov pracujúcich vo vode, ako aj na izoláciu podmorských a koaxiálnych káblov.

Kábel s polyetylénovou izoláciou má výhody oproti gumovej izolácii. Je ľahký, flexibilnejší a má väčšiu elektrickú pevnosť. Drôt potiahnutý tenkou vrstvou polyetylénu môže mať vrchnú vrstvu z mäkčeného polyvinylchloridu, ktorý tvorí dobrú mechanickú ochranu pred poškodením.

Pri výrobe káblov sa používa LDPE, zosieťovaný malým množstvom (1-3%) organických peroxidov alebo ožiarený rýchlymi elektrónmi.

Fólie a fólie z polyetylénu.

Fólie a dosky môžu byť vyrobené z PE akejkoľvek hustoty. Pri výrobe tenkých a elastických fólií sa častejšie používa LDPE. Dosky PE fólie sa vyrábajú dvoma spôsobmi: extrúziou roztaveného polyméru cez prstencovú štrbinu s následným vyfukovaním, alebo extrúziou cez plochú štrbinu s následným preťahovaním. Vyrábajú sa s hrúbkou 0,03-0,30 mm, šírkou do 1400 mm (v niektorých prípadoch do 10 m) a dĺžkou do 300 m.

Okrem tenkých fólií sa polyetylén vyrába v plátoch s hrúbkou 1-6 mm a šírkou do 1400 mm. Používajú sa ako obkladový a elektroizolačný materiál a spracovávajú sa metódou vákuového lisovania na výrobky pre technické a domáce účely.

Väčšina výrobkov vyrobených z LDPE slúži ako obalový materiál, ktorý konkuruje iným fóliám (celofán, polyvinylchlorid, polyvinylidénchlorid, polyvinylfluorid, polyetyléntereftalát, polyvinylalkohol atď.), menšia časť sa používa na výrobu rôznych produktov ( vrecia, vrecia, obklady škatúľ atď. iné typy nádob).

Fólie sa široko používajú na balenie mrazeného mäsa a hydiny, pri výrobe balónov a fliaš na meteorologické a iné štúdie hornej atmosféry a na ochranu hlavných ropovodov a plynovodov proti korózii. IN poľnohospodárstvo transparentná fólia sa používa na nahradenie skla v skleníkoch a skleníkoch. Čierna fólia slúži na zakrytie pôdy, aby sa udržalo teplo pri pestovaní zeleniny, ovocia a bobúľ. strukoviny ako aj na obloženie síl, dna nádrží a kanálov. Polyetylénová fólia sa stále viac používa ako materiál na strechy a steny pri stavbe budov na skladovanie plodín, poľnohospodárskych strojov a iných zariadení.

Domáce potreby sú vyrobené z polyetylénovej fólie: pršiplášte, obrusy, závesy, obrúsky, zástery, šatky atď. rôzne materiály: papier, látka, celofán, kovová fólia.

Vystužená polyetylénová fólia je odolnejšia ako bežná fólia rovnakej hrúbky. Materiál pozostáva z dvoch fólií, medzi ktorými sú výstužné nite zo syntetických alebo prírodných vlákien alebo vzácnej sklenej tkaniny.

Obrusy a fólie pre skleníky sú vyrobené z veľmi tenkých vystužených fólií; z hrubších fólií - sáčkov a obalového materiálu. Vystuženú fóliu vystuženú vzácnou sklenenou tkaninou je možné použiť na výrobu ochranných odevov a použiť ako podšívkový materiál pre rôzne nádoby.

Na základe PE fólií je možné vyrobiť lepiace (lepiace) fólie alebo pásky vhodné na opravu káblové vedenia vysokofrekvenčné komunikácie a na ochranu oceľových podzemných potrubí pred koróziou. Polyetylénové fólie a pásky s lepiacou vrstvou obsahujú na jednej strane vrstvu nízkomolekulárneho polyizobutylénu, niekedy zmiešaného s butylkaučukom. Vyrábajú sa s hrúbkou 65-96 mikrónov, šírkou 80-150 mm.

Na ochranu sa používa aj LDPE a HDPE kovové výrobky od korózie. Ochranná vrstva sa nanáša metódou striekania plameňom a vírivým striekaním.

Rúry a rúrkové výrobky z polyetylénu

Zo všetkých druhov plastov našiel PE najväčšie uplatnenie na výrobu extrúzneho a odstredivého odlievania rúr, ktorý sa vyznačuje ľahkosťou, odolnosťou proti korózii, nízkou odolnosťou voči pohybu tekutín, jednoduchou inštaláciou, flexibilitou, mrazuvzdornosťou a jednoduchosťou zvárania.

Kontinuálnym spôsobom sa vyrábajú rúry ľubovoľnej dĺžky s vnútorným priemerom 6-300 mm a hrúbkou steny 1,5-10 mm. Polyetylénové rúry malého priemeru sú navinuté na bubnoch. Potrubné tvarovky sa vyrábajú vstrekovaním, ktoré zahŕňa kolenové rúry ohnuté pod uhlom 45 a 90 stupňov; T-kusy, spojky, kríže, potrubia. Rúry veľkých priemerov (do 1600 mm) s hrúbkou steny do 25 mm sa vyrábajú odstredivým liatím.

Polyetylénové rúry Pre svoju chemickú odolnosť a elasticitu sa používajú na dopravu vody, roztokov solí a zásad, kyselín, rôznych kvapalín a plynov v chemickom priemysle, na výstavbu vnútorných a vonkajších vodovodných sietí, v zavlažovacích systémoch a postrekovacích systémoch.

Rúry vyrobené z LDPE môžu pracovať pri teplotách do 60 ° C a z HDPE - do 100 ° C. Takéto potrubia sa nezrútia pri nízkych teplotách (do – 60 °C) a pri zamrznutí vody; nepodliehajú pôdnej korózii.

Základné fyzikálne a chemické vlastnosti

Polyetylén (PE) [–CH2–CH2–]n existuje v dvoch modifikáciách, ktoré sa líšia štruktúrou, a teda aj vlastnosťami. Obidve modifikácie sa získajú z etylénu CH2=CH2. V jednej forme sú monoméry spojené v lineárnych reťazcoch s DP zvyčajne 5000 alebo viac; v druhom sú vetvy so 4 až 6 atómami uhlíka pripojené k hlavnému reťazcu náhodným spôsobom. Lineárne polyetylény sa vyrábajú pomocou špeciálnych katalyzátorov, polymerizácia prebieha pri miernych teplotách (do 150 ° C) a tlakoch (do 20 atm).

Polyetylénová molekula nie je nič iné ako dlhý reťazec atómov uhlíka, z ktorých každý má na seba naviazané dva atómy vodíka. V závislosti od spôsobu výroby sa získajú makromolekuly s rôznym stupňom rozvetvenia a rôznou hustotou. Preto sa PE delí do dvoch hlavných skupín:

1. Polyetylén s nízkou hustotou

Nízkohustotný polyetylén (LDPE) je PE s relatívne vysoko rozvetvenou makromolekulou a nízkou hustotou (0,916–0,935 g/cm³). Proces jeho výroby prebieha pri veľmi vysokom tlaku od 100 do 300 mPa a teplote 100 – 300 °C, preto sa označuje rovnako ako polyetylén. vysoký tlak(LDPE).

2. Polyetylén s vysokou hustotou

Vysokohustotný polyetylén (HDPE) je PE s lineárnou makromolekulou a relatívne vysokou hustotou (0,960 g/cm³). Ide o polyetylén, nazývaný aj nízkohustotný polyetylén (HDPE), vyrába sa polymerizáciou so špeciálnymi katalytickými systémami.

Lineárne polyetylény tvoria oblasti kryštalinity, ktoré výrazne ovplyvňujú fyzikálne vlastnosti vzorky. Tento typ polyetylénu sa bežne nazýva polyetylén s vysokou hustotou; Je to veľmi tvrdý, odolný a tuhý termoplast široko používaný na vstrekovanie a vyfukovanie nádob používaných v domácnosti a priemysel. Polyetylén s vysokou hustotou je pevnejší ako polyetylén s nízkou hustotou.

Tabuľka. Vlastnosti vysokohustotného polyetylénu

Lineárna štruktúra, ktorá bola spomenutá skôr, je charakteristická pre PE získaný pri nízkom tlaku, tvoria sa bočné reťazce, ale sú krátke a ich počet je malý. Kopolyméry etylénu, napríklad s 1-buténom, sa tiež vyrábajú pri nízkom tlaku, aby sa do v podstate lineárnej molekuly zaviedol riadený počet vetiev. Hustota kopolymérov je 0,945 až 0,950 g/cm3, kým lineárne homopolyméry sú 0,960 g/cm3.

Fólie na báze HDPE pevnejšie, odolnejšie, menej voskové na dotyk v porovnaní s fóliami na báze LDPE. Môžu byť vyrobené vyfukovaním alebo vytláčaním plochých štrbín (odlievanie chladeným valcom alebo chladenie vodou). Vyfukovanie však vytvára zakalený, priesvitný film.

Bod mäknutia HDPE (121 °C) je vyšší ako u LDPE, takže znesie sterilizáciu parou. Odolnosť proti mrazu je približne rovnaká ako pri LDPE.

Pevnosť v ťahu a tlaku je vyššia ako pri LDPE, ale odolnosť proti nárazu a roztrhnutiu je nižšia. Vďaka lineárnej štruktúre majú molekuly HDPE tendenciu orientovať sa v smere toku a odolnosť fólií v pozdĺžnom smere je oveľa nižšia. Rozdiely v odolnosti proti roztrhnutiu v pozdĺžnom a priečnom smere možno zväčšiť orientáciou a fólia bude mať vlastnosti pások odolných proti roztrhnutiu.

Priepustnosť HDPE je približne 5-6 krát nižšia ako priepustnosť LDPE a je vynikajúcou bariérou proti vlhkosti.

Medzi konvenčnými fóliami je HDPE na druhom mieste po fóliách na báze kopolymérov vinylchloridu a vinylidénchloridu v priepustnosti vlhkosti.

Z hľadiska chemickej odolnosti je HDPE tiež lepší ako LDPE, najmä v odolnosti voči olejom a tukom.

So zvyšujúcou sa hustotou klesá rozpustnosť v organických rozpúšťadlách, rovnako ako priepustnosť pre rozpúšťadlá.

HDPE je náchylný na environmentálne praskanie, rovnako ako LDPE, ale tento účinok možno znížiť použitím vysokomolekulárnych tried PE, ktoré túto nevýhodu nemajú.

VLASTNOSTI HDPE POTRUBNÝCH KOMPOZÍCIÍ

• Hustota = 0,948-0,964 kg / cm3 (podľa GOST 15199-69).
• Medza klzu v ťahu = nie menej ako 21,6 MPa (podľa GOST 11262-80).
• Predĺženie pri pretrhnutí = nie menej ako 700 % (podľa GOST 11262-80).
• Modul pružnosti v ohybe = 680-750 MPa (podľa GOST 9550-81).
• Teplota topenia = 125-132 °C (polarizačný mikroskop).
• Teplota mäknutia = 120-125 °C (Vic).
• Tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti = (1,7-2,0) 0,0001-41/°C (podľa GOST 15173-70).
• Súčiniteľ tepelnej vodivosti = 0,41-0,44 W/m °C.
• Elektrická pevnosť (hrúbka vzorky 1 mm pri frekvencii 50 Hz) = nie menej ako 40 kV/mm (podľa GOST 6433.3-7).

Merný objemový elektrický odpor = 1 1016-1 1017 Ohm cm (GOST 6433,2-71).

Oblasti použitia

Základné vlastnosti všetkých typov polyetylénu (HDPE, LDPE, LLDPE):
- nízka hustota (ľahšia ako voda);
- veľmi dobrá chemická odolnosť;
- veľmi nízka absorpcia vody;
- nepriepustnosť pre vodnú paru;
- vysoká viskozita, pružnosť, rozťažnosť a elasticita v teplotnom rozsahu od –70 do +100 °C;
- dobrá transparentnosť;
- ľahké spracovanie všetkými metódami vhodnými pre termoplasty;
- veľmi dobrá zvárateľnosť.

Oblasti použitia polyetylénu s vysokou hustotou sa spravidla zhodujú s oblasťami spotrebúvajúcimi materiál s nízkou hustotou, ale modifikované vlastnosti prvého nepochybne zlepšujú kvalitu vyrábaných produktov. takže, polyetylénový film vysoká hustota bude pevnejšia a priehľadnejšia, lisované diely môžu mať menšie prierezy a rúry a vlákna budú mať väčšiu pevnosť. Zvýšenie bodu topenia nových polyetylénov umožňuje sterilizáciu vodnou parou. Tieto faktory v kombinácii so schopnosťou kontrolovať vlastnosti produktu prispejú k nárastu používania povrchovo katalyzovaných polyetylénov. Treba poznamenať, že v niektorých prípadoch môže byť použitie polyetylénov s vysokou hustotou obmedzené praskaním pri dlhšom zaťažení.

Ale relatívne vysoká priepustnosť polyetylénu pre kyslík, oxid uhličitý, aromatické látky, ako aj problémy pri kontakte s určitými médiami (napríklad roztoky zmáčadiel), fenomén tzv. najmä v HDPE, zúžiť rozsah jeho použitia. Rozdielne vlastnosti HDPE v porovnaní s LDPE sú spôsobené jeho vysokou hustotou. Pri rovnakej hrúbke sú výrobky z HDPE tuhšie a ich povrch je tvrdší. Teplota topenia je o 20°C vyššia a vďaka hustejšej molekulárnej štruktúre je nepriepustnosť pre vodnú paru, kyslík, oxid uhličitý a aromatické látky, ako aj chemická odolnosť lepšia ako LDPE. Vysoký bod tavenia umožňuje vyrábať obaly s vyššou tepelnou odolnosťou (krátkodobo až 100 °C).

Úspešná a vzácna kombinácia v polyetyléne s chemickou odolnosťou, mechanickou pevnosťou, mrazuvzdornosťou, dobrými dielektrickými vlastnosťami, odolnosťou voči rádioaktívnemu žiareniu, extrémne nízkou priepustnosťou plynov a absorpciou vlhkosti, ľahkosťou a nezávadnosťou robí polyetylén nepostrádateľným v mnohých aplikáciách.

HDPE sa spracováva takmer všetkými základnými metódami používanými pri práci s termoplastmi - extrúzia, vyfukovanie, vstrekovanie, rotačné tvarovanie.

Tabuľka. Oblasti použitia HDPE

Extrúzia
	Baliaca taška, taška na tričko, taška s vysekávanou rukoväťou, bariérová vrstva z viacvrstvových obalových materiálov (lamináty a koextrudované fólie), vzduchová bublinková fólia, vrecia na odpad
	Zásobovanie plynom, zásobovanie studenou vodou, ochrana elektrickej siete, kanalizácia, vonkajšia kanalizácia, vnútorná kanalizácia, plášťové rúry pre studne
Izolácia kábla	Izolácia vysokonapäťového kábla
Plachty, membrány, mäkké pásky	Listy: hydroizolácie, lisovanie dielov pre strojárske výrobky. Membrány: hydroizolačné práce. Stuhy: dopravné pásy, geobunky
	Domáce, poľnohospodárske pletivo na spevnenie povrchu ciest, pletivo na stavebné práce, pletivo na oplotenie budov a stavieb
Fúkanie
	Taška na balenie, taška na tričko, taška s vysekávanou rúčkou, vrecia na odpadky
	Fľaše na kozmetiku, parfumy, chemikálie pre domácnosť, kanistre, sudy, nádrže, nádrže
Vstrekovanie
Bežný spotrebný tovar	Výrobky pre kvetinárstvo, výrobky do kúpeľne, výrobky do kuchyne, domáce potreby, výrobky pre deti, záhradnícke náradie
	Dvojdielne a jednodielne uzávery na PET fľaše, uzávery na parfumy, kozmetiku, chémiu pre domácnosť, autochémiu
	Kontajnerové boxy
Nábytkové kovania	Predné, dekoratívne, upevňovacie, nosné prvky, ostatné komponenty
Automobilové komponenty	Asi 400 druhov produktov pre autá
Iné produkty	Bez toho, že by išlo o prioritný typ suroviny, HDPE sa používa pri výrobe iných vstrekovaných výrobkov: nábytok, vedrá na kontajnery, detské hračky, príslušenstvo
Rotačné tvarovanie
	Bucky, odpadkové koše, sudy,
Mobilné toalety	Mobilné toalety
Ihriská	Detské herné komplexy (šmýkačky, tunelové šmýkačky, mestečká)
Cestné zábrany	Cestné bloky, kužele, nárazníky
	Studne, septiky, zberne odpadu
Nadjazdy	Stojany na umývanie kolies, zariadenia na recykláciu vody
Penenie
Polyetylénová pena

P.S. Hlavné skupiny dnes vyrábaných značiek polyetylénu a kopolyméru etylénu:

Polyetylén
HDPE – polyetylén s vysokou hustotou (polyetylén s nízkou hustotou)
LDPE - Polyetylén s nízkou hustotou (polyetylén s vysokou hustotou)
LLDPE - Lineárny polyetylén s nízkou hustotou
mLLDPE, MPE - Metalocénový lineárny polyetylén s nízkou hustotou
MDPE - Polyetylén strednej hustoty
HMWPE, VHMWPE - Polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou
UHMWPE - Ultra vysokomolekulárny polyetylén
EPE - Expandovateľný polyetylén
PEC - Chlórovaný polyetylén

Kopolyméry etylénu
EAA - kopolymér etylénu a kyseliny akrylovej
EBA, E/BA, EBAC - Kopolymér etylénu a butylakrylátu
EEA - Etylén-etylakrylátový kopolymér
EMA - Etylén-metylakrylátový kopolymér
EMAA - kopolymér etylénu a kyseliny metakrylovej, kopolymér etylénu a metylmetylakrylátu
EMMA - Kopolymér etylénu a kyseliny metylmetakrylovej
EVA, E/VA, E/VAC, EVAC - Kopolymér etylénu a vinylacetátu
EVOH, EVAL, E/VAL - Kopolymér etylénu a vinylalkoholu
POP, POE - Polyolefínové plastoméry
Etylénový terpolymér - Trojité kopolyméry etylénu

Jedným z najbežnejších typov plastov v každodennom živote je polyetylén.

Moderný človek sa s ňou stretáva doslova na každom kroku: balia sa do nej potraviny aj nepotravinárske výrobky, vyrábajú sa z nej fľaše na vodu a nápoje, jednorazový riad a mnoho ďalších vecí.

Čo však vieme o polyetyléne?

Čo je polyetylén?

Ako už z názvu vyplýva, polyetylén je polymér, t.j. látka s dlhou molekulou, ktorá vzniká spojením množstva molekúl monomérov. Monoméry môžu byť spojené vo forme reťazcov, sietí a tvoria formácie nepravidelného tvaru. Závisí od podmienok, za ktorých dochádza k polymerizácii, t.j. Tvorba týchto dlhých molekúl závisí od vlastností výsledného polyméru.

Základom polyetylénu je bezfarebný etylénový plyn, ktorý sa získava spracovaním niektorých ropných produktov - primárneho benzínu, plynového oleja a pod. Látka získaná pri polymerizácii má dobrú termoplasticitu, chemickú odolnosť a odolnosť proti nárazovému zaťaženiu. Polyetylén je dielektrikum, t.j. nevedie elektrický prúd.

Je to tvrdá belavá hmota, ktorá je po vyvaľkaní na tenkú vrstvu priehľadná. Polyetylén je jedným z najbežnejších polymérov na svete.

Spôsoby výroby polyetylénu

V súčasnosti existujú tri hlavné typy polyetylénu, ktoré sa líšia spôsobom spracovania etylénu:

Pri vysokom tlaku sa získa polyetylén s nízkou hustotou, ktorý sa označuje skratkou LDPE alebo LDPE;

Produkt získaný pri strednom tlaku je označený ako PESD;

Pri nízkom tlaku vzniká polyetylén s vysokou hustotou, ktorý sa označuje skratkami HDPE alebo HDPE.

Iné spôsoby polymerizácie etylénu nezískali dostatočnú popularitu, pretože sú buď príliš drahé, alebo nezabezpečujú požadované vlastnosti polyméru.


Okrem toho existuje množstvo technológií na výrobu kompozitných kompozícií a kopolymérov. Polyetylén sa kombinuje s polypropylénom, kaučukom, polyizobutylénom atď.. V posledných desaťročiach sa presadil takzvaný sieťovaný polyetylén, ktorého molekula polyméru je tvorená monomérmi spojenými nielen vo forme reťazca, ale aj laterálnymi väzbami pripomínajúcimi stehov nite, sa aktívne používa.

Zosieťovaný polyetylén je pevnejší a odolnejší ako bežný polyetylén. Vyrába sa peroxidovými, silánovými, dusíkovými a radiačnými metódami.

Použitie polyetylénu

Oblasti použitia tzv užitočná látka, čo sa ukázalo ako polyetylén, dnes je veľa. Je to použité:

Vo forme fólií rôznych hrúbok, typov a účelov, určených na balenie, laminovanie, lepenie a pod.;

Na výrobu nádob a predmetov pre domácnosť, od poľnohospodárskych nástrojov a kuchynského náradia až po detské hračky;

Na výrobu rúr na rôzne účely;

Ako elektrická izolácia vodičov a spínacích prvkov na výrobu krytov elektrických spotrebičov a jednotlivých častí;

Ako tavné lepidlo vo forme prášku alebo tyčinky;

Ako tepelný izolátor vo forme penovej hmoty, predávaný v listoch alebo kotúčoch;

Na výrobu puzdier a častí rôznych mechanizmov, od malých domácich spotrebičov až po traktory a člny;

V medicíne na výrobu nástrojov, Zásoby, náhrady tkaniva chrupavky atď.

Pre spotrebiteľov sú najdôležitejšie vlastnosti polyetylénu vodeodolnosť, jeho chemická odolnosť, ťažnosť, nízka hmotnosť a pomerne vysoká pevnosť. V posledných desaťročiach príležitosť k opätovné použitie polyetylén, ktorý šetrí nenahraditeľné prírodné zdroje a neznečisťuje životné prostredie.

Polyetylén a ekológia

Široké používanie polyetylénu nielenže urobilo náš život pohodlnejším, ale viedlo aj k vzniku obrovského množstva domáceho a priemyselného odpadu, ktorý znečisťuje našu planétu. Prirodzená doba rozkladu polyetylénu je asi päťsto rokov, takže nie je nádej, že tento odpad zmizne sám.


Dnes o Tichý oceán a obrie ostrovy vytvorené z plastových fliaš, fólie a iného odpadu plávajú v Atlantiku. Problém si vyžaduje naliehavé riešenie, pretože existencia polyetylénového odpadu vedie k smrti živých bytostí obývajúcich našu planétu a k zhoršeniu životných podmienok všetkých ľudí.