Polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou: popis, vlastnosti, použitie

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

Každý deň sa do sféry ľudskej činnosti dostávajú nové materiály získané umelými prostriedkami. Jedným z nich je polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktorý sa stal komerčným produktom od 50. rokov minulého storočia, no skutočnú popularitu si získava až teraz.

Popis

Polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou je typ termoplastického polymerizovaného etylénu. Jeho hlavnou črtou sú veľmi dlhé molekulové reťazce. Sú lepšie vnímané a prenášajú záťaže, „kompenzujú“ich medzimolekulovými interakciami.

Vzhľad materiálu sa nelíši od iných druhov plastov. Je bez zápachu, chuti, netoxický. Zavedením farieb môže dostať akúkoľvek farbu. Zároveň má súbor vlastností, ktoré ho odlišujú od ostatných polymérov.

Polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou je húževnatý materiál s veľkou rázovou pevnosťou. Je schopný odolaťvýznamné stresy. Neabsorbuje vlhkosť, preto neinteraguje s ľudskou pokožkou a pôsobí šmykľavo. Okrem toho má vysokú odolnosť proti oderu (viac ako oceľ) a nízky koeficient trenia.

Vlastnosti polyetylénu s vysokou molekulovou hmotnosťou

Ako už bolo uvedené, hlavnou črtou tohto polyméru s vysokou molekulovou hmotnosťou sú dlhé molekulové reťazce. Navyše sú orientované rovnakým smerom. Sú umiestnené takmer paralelne navzájom. To vysvetľuje pevnosť materiálu.

Napriek tomu, že polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou tvorí dlhé reťazce, väzba medzi jednotlivými molekulami je slabá. Toto číslo je rádovo nižšie ako u Kevlaru, ktorý nie je menej odolným materiálom. Táto vlastnosť spôsobuje, že polymér nie je odolný voči teplu - topí sa pri teplote 144 stupňov Celzia.

Tento polyetylén neobsahuje žiadne estery, amíny ani hydroxylové skupiny, vďaka ktorým sú materiály citlivé na reaktívne a ťažké prostredie. Vďaka tomu látka nepodlieha vode, vlhkosti, agresívnym činidlám, mikroorganizmom a UV žiareniu.

Hlavné metódy recyklácie

Požiadavky, podľa ktorých by sa mal vyrábať polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou, obsahuje GOST 16338-85. Syntéza materiálu sa podľa nich uskutočňuje pôsobením metalocénových katalyzátorov na monomér – etylén. Na priamu výrobu produktov sa používajú tieto hlavné typy spracovania:

1. Odstreďovanie gélu. Surový materiálzmiešané s rozpúšťadlom. Výsledná hmota sa pretlačí cez otvory do vody. Výsledné vlákna sa vypaľujú v peciach, pričom sa vyťahujú a odstraňovajú rozpúšťadlo.
2. Lisovanie za tepla a spekanie. Prášková hmota sa stlačí veľkou silou, čím sa získa homogénny materiál. Potom sa podrobí tepelnému spracovaniu - spekaniu pri teplote 150-200 stupňov.
3. Vytláčanie piesta. Surovina sa roztaví na homogénnu hmotu podobnú gume a potom sa vytlačí cez špeciálne dýzy.

Gélové pradenie je najrozšírenejšie. Koniec koncov, týmto spôsobom sa získajú vysokomolekulárne polyetylénové vlákna s veľkou pevnosťou.

Vojenské použitie

Vlákna, na výrobu ktorých sa používa polymér s vysokou molekulovou hmotnosťou, sa široko používajú na výrobu osobných ochranných prostriedkov, najmä nepriestrelných viest. Vďaka vlastnostiam závitov, ako je nízka špecifická hmotnosť a vysoká medza klzu (pomer týchto ukazovateľov je 7-8 krát vyšší ako pomer ocele), je pancier ľahký a odolný voči guľkám, črepinám a iným škodlivým prvkom.

Pancier na telo sa vyrába z plátov získaných nanášaním vlákien na seba v rôznych uhloch. Vďaka tejto technológii sa objavujú multiaxiálne tkaniny - špeciálny druh sklovitých tkanín, ktoré odolávajú namáhaniu v akomkoľvek smere. Na ochranu trupu, končatín sa používa polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou. Vlastnostiviacosové tkaniny umožňujú ochranu obrnených vozidiel, ako aj použitie vlákien na vytvorenie rukavíc odolných voči prerezaniu.

Lekárske aplikácie

V medicíne sa polyetylén s vysokou molekulovou hmotnosťou používa najmä na výrobu implantátov pre bedrový kĺb a chrbticu, kolenné kĺby. Prvýkrát bol na tento účel použitý v roku 1962. A odvtedy začal dominovať.

Široko používaný a modifikovaný materiál - sieťovina alebo sieťovaný polymér. Získava sa lúpaním vlákien z polyetylénu s vysokou molekulovou hmotnosťou gama kvantami alebo elektrónmi, ktoré nite zošijú. Potom je vystavený teplu, ktoré znižuje jeho redoxnú schopnosť.

Vlákna na báze tejto suroviny sa používajú aj na šitie. Lídrom vo výrobe týchto produktov je DSM, ktorá dodáva na medicínsky trh šijacie nite s názvom Dyneema Purity.

Priemyselné využitie

Fólia z vysokomolekulárneho polyetylénu, ktorá sa na výrobný trh dodáva v plochých predvalkoch s hrúbkou 2 cm, našla v priemysle najväčšie uplatnenie Plastové okná prestížnej triedy, PVC panely a PVC profily rôznych konfigurácií sú vyrobené na jej základe.

V strojárstve na výrobu tesniacich krúžkov, ložísk, tvorbu dielov pracujúcich v hydraulickom alebo olejovom prostredí aaj v pneumatických inštaláciách s vysokým prevádzkovým tlakom sa najčastejšie používa vysokomolekulárny polyetylén 1000 - jeden z hlavných typov polymérov.