Polyetylén – čo to je? Aplikácia polyetylénu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Čo je polyetylén? Aké sú jeho vlastnosti? Ako sa vyrába polyetylén? Toto sú veľmi zaujímavé otázky, ktorým sa určite budeme venovať v tomto článku.

Všeobecné informácie

Polyetylén je chemická látka, ktorá je reťazcom atómov uhlíka, z ktorých každý má na seba naviazané dve molekuly vodíka. Napriek prítomnosti rovnakého zloženia stále existujú dve modifikácie. Líšia sa svojou štruktúrou a podľa toho aj vlastnosťami. Prvým je lineárny reťazec, v ktorom stupeň polymerizácie presahuje číslo päťtisíc. Druhá štruktúra je vetva so 4 až 6 atómami uhlíka, ktoré sú pripojené k hlavnému reťazcu ľubovoľným spôsobom. Ako sa vo všeobecnosti získava lineárny polyetylén? To sa dosahuje použitím špeciálnych katalyzátorov, ktoré ovplyvňujú polyolefíny pri miernej teplote (do 150 stupňov Celzia) a tlaku (do 20 atmosfér). Čo však predstavuje? Poznáme jeho chemické vlastnosti, ale aké sú jeho fyzikálne vlastnosti?

Čo to je?

Polyetylén je termoplastický polymér, v ktorom prebieha proces kryštalizácievykonávané pri teplotách pod mínus 60 stupňov Celzia. V hrubej vrstve nie je priehľadný, nie je zmáčaný vodou, organické rozpúšťadlá pri izbovej teplote ho neovplyvňujú. Ak teplota presiahne plus 80 stupňov Celzia, najskôr dôjde k opuchu a potom k rozkladu na aromatické uhľovodíky a halogénové deriváty. Polyetylén je látka, ktorá úspešne odoláva negatívnym účinkom roztokov kyselín, solí a zásad. Ak však teplota presiahne 60 stupňov Celzia, kyselina dusičná a sírová ju môžu rýchlo zničiť. Na lepenie polyetylénových výrobkov je možné ich ošetriť oxidačnými činidlami a následne naniesť potrebné látky.

Ako sa vyrába polyetylén?

Použite na to:

• Vysokotlaková (nízka hustota) metóda. Polyetylén vzniká pri vysokom tlaku, ktorý sa pohybuje v rozmedzí od 1 000 do 3 000 atmosfér pri teplote 180 stupňov Celzia. Kyslík pôsobí ako iniciátor.
• Nízkotlaková (vysoká hustota) metóda. V tomto prípade sa polyetylén vytvára pri tlaku najmenej päť atmosfér a teplote 80 stupňov Celzia pomocou organického rozpúšťadla a katalyzátorov Ziegler-Natta.
• A existuje samostatný výrobný cyklus lineárneho polyetylénu, ktorý bol spomenutý vyššie. Je medzi druhým a prvým bodom.

Upozorňujeme, že toto nie sú jediné používané technológie. takzePoužitie metalocénových katalyzátorov je tiež celkom bežné. Význam tejto technológie spočíva v tom, že sa ňou dosiahne významná hmotnosť polyméru, pričom sa zvýši pevnosť produktu. V závislosti od toho, aká štruktúra a vlastnosti sú potrebné pri použití jedného monoméru, nastáva výber spôsobu získania. Môže to byť ovplyvnené aj teplotou topenia, pevnosťou, tvrdosťou a požiadavkami na hustotu.

Prečo je tam taký veľký rozdiel?

Hlavným dôvodom rozdielu vo vlastnostiach je vetvenie makromolekúl. Takže čím je väčší, tým je nižšia kryštalinita a tým vyššia je elasticita polyméru. Prečo je to dôležité? Faktom je, že mechanické vlastnosti polyetylénu rastú spolu s jeho hustotou a molekulovou hmotnosťou. Pozrime sa na malý príklad. Polyetylénová fólia má výraznú tuhosť a nepriehľadnosť. Ak sa však použije metóda s nízkou hustotou, výsledný materiál bude mať relatívne dobrú flexibilitu a relatívnu viditeľnosť. Prečo existuje taká široká škála produktov? v dôsledku rôznych prevádzkových podmienok. Polyetylén teda dobre zvláda rázové zaťaženie. Dobre znáša aj mrazy. Rozsah prevádzkových teplôt tohto materiálu je od -70 do +60 Celzia. Aj keď jednotlivé značky sú prispôsobené na trochu iný gradient – od -120 do +100. To je ovplyvnené hustotou polyetylénu a jeho štruktúrou na molekulárnej úrovni.

Materiálové špecifiká

Treba poznamenať jednu významnú nevýhodu – rýchle starnutie polyetylénu. Ale toto je opraviteľné. Zvýšenie životnosti je dosiahnuté vďaka špeciálnym antioxidačným prísadám, ktorými môžu byť sadze, fenoly alebo amíny. Treba tiež poznamenať, že materiál s nízkou hustotou je viskóznejší, takže sa dá ľahšie spracovať na produkty. O elektrických vlastnostiach ani nehovoriac. Polyetylén, vzhľadom na to, že ide o nepolárny polymér, je vysokokvalitné vysokofrekvenčné dielektrikum. Vďaka tomu sa priepustnosť a stratová tangenta len málo menia od zmien vlhkosti, teploty (v rozsahu od -80 do +100) a frekvencie elektrického poľa. Tu je potrebné poznamenať jednu vlastnosť. Takže, ak sú v polyetyléne zvyšky katalyzátora, potom to prispieva k zvýšeniu tangenty dielektrických strát, čo vedie k určitému zhoršeniu izolačných vlastností. Teraz sme zvážili všeobecnú situáciu. Teraz poďme konkrétne.

Čo je LDPE?

Ide o elastický, ľahký, kryštalizujúci materiál s tepelnou odolnosťou v rozsahu od -80 do +100 stupňov Celzia. Má lesklý povrch. Sklený prechod začína pri -20. A topenie je v rozmedzí 120-135. Vyznačuje sa dobrou rázovou húževnatosťou a tepelnou odolnosťou. Hustota polyetylénu výrazne ovplyvňuje získané vlastnosti. Spolu s tým sa teda zvyšuje pevnosť, tuhosť, tvrdosť a chemická odolnosť. Ale zároveň klesá tendencia k rozťahovaniu a priepustnosti.pre výpary a plyny. Je nemožné nevšimnúť si dotvarovanie, ktoré sa pozoruje pri dlhodobom zaťažení. Takýto polyetylén je biologicky inertný a možno ho ľahko recyklovať. Čo je v moderných podmienkach veľmi užitočné. Keď už hovoríme o použití polyetylénu, treba poznamenať, že sa používa na výrobu obalov a nádob. Takže asi tretina produkcie ide na výrobu vyfukovacích nádob, ktoré sa používajú v potravinárskom priemysle, kozmetike, automobilovom priemysle, domácnostiach, energetike a filmoch. Ale môžete sa s ním stretnúť aj pri vytváraní potrubí a častí potrubí. Dôležitou výhodou tohto materiálu je jeho odolnosť, nízka cena a jednoduchosť zvárania.

HDPE

Ide o elastický, ľahký, kryštalizujúci materiál s tepelnou odolnosťou (bez zaťaženia) v rozsahu od -120 do +90 stupňov Celzia. Vlastnosti tiež silne závisia od hustoty výsledného materiálu. To má za následok zvýšenie pevnosti, tvrdosti, tuhosti a chemickej odolnosti. Hrúbka polyetylénu zároveň negatívne ovplyvňuje rázovú húževnatosť, ťažnosť, odolnosť proti praskaniu a priepustnosť pre pary a plyny. Navyše nie je rozmerovo stabilný a pri relatívne malom zaťažení má citeľný negatívny vplyv. Treba poznamenať skutočne vysokú chemickú odolnosť a vynikajúce dielektrické vlastnosti. Z negatívneho - takýto polyetylén je zle ovplyvnený tukmi, olejmi a ultrafialovým žiarením. Biologicky inertný, možno ľahko recyklovať. Je to tiež možnécharakterizovať a ako odolné voči žiareniu. Použitie vysokohustotného polyetylénu je najbežnejšie pri tvorbe technických, potravinárskych a poľnohospodárskych fólií. Aj keď to, samozrejme, nie je jediná možnosť.

Lineárny polyetylén

Je to elastický kryštalizujúci materiál. Odoláva teplotám až do 118 stupňov Celzia. Dôležitou výhodou tohto materiálu je tiež jeho odolnosť proti praskaniu, tepelná odolnosť a rázová húževnatosť. Používa sa pri výrobe obalov, kapacít a kontajnerov. Čo ponúka tento polyetylén? Charakteristiky tohto materiálu sú veľmi vysoké v porovnaní s analógom získaným nízkotlakovou metódou. Preto má celkom dobré vlastnosti. Spravidla sa však nemôže rovnať HDPE.

Ako môže byť materiál prezentovaný?

Takže sme už zvážili hlavné typy polyetylénu. V akej forme je vytvorený? Najpopulárnejšie sú polyetylénové fólie a fólie. Tieto formy môžu byť vyrobené z akejkoľvek hustoty materiálu. Aj keď stále existujú určité preferencie. Nízkotlakový prístup je teda široko používaný na získanie elastických a tenkých filmov. Šírka výsledného materiálu spravidla dosahuje 1400 milimetrov a dĺžka je 300 metrov. Lineárny polyetylén a polyetylén s vysokou hustotou sú tuhšie, preto sa používajú na konštrukcie, ktoré by nemali byť ovplyvnené: rovnaké dosky, rúry, lisované a lisované výrobky atď.

Záver

A na záver nemožno nespomenúť regulačné dokumenty, podľa ktorých sa polyetylén vyrába. GOST 16338-85 je zodpovedný za výrobky, ktoré sú vytvorené pri nízkom tlaku. Funguje od roku 1985. GOST 16337-77 upravuje otázky súvisiace s vysokotlakovým polyetylénom. Je ešte staršia a pochádza z roku 1977. Tieto regulačné dokumenty obsahujú informácie o požiadavkách na materiály, z ktorých sa vyrábajú fólie, obaly a rôzne iné produkty. Okrem toho je potrebné poznamenať širokú škálu použitia výsledných produktov a ich druhovú rozmanitosť. Takže napríklad vystužené polyetylénové fólie sú veľmi bežné. Ich zvláštnosťou je, že pri rovnakej hrúbke sú svojimi vlastnosťami o niečo vyššie ako bežné vzorky výrobkov. Obrusy, tašky a mnoho ďalších užitočných vecí sú vyrobené z rovnakých vystužených polyetylénových fólií. A ich vlastnosti sa získavajú zavedením špeciálnych nití z prírodných alebo syntetických vlákien.