Фізичні та хімічні властивості поліетилену. Властивості і застосування поліетилену

08.05.11 11:59

Хімічні властивості: у поліетилену нізкаягазо- і паропроникність. Від його щільності і молекулярної маси залежить і хімічна стійкість. не вступає в реакції з насиченими соляної і плавикової кислотами, з лугами різної концентрації, і з розчинами будь-яких солей. Поліетилен стійкий до води, алкоголю, овочевих соків, бензину, кислот, маслу, розчинників і Щолоков. Він руйнується лише 50% розчином азотної кислоти, так само газоподібними і рідкими хлором і фтором. Через нього можуть просочуватися йод і бром. В органічних розчинниках поліетилен не розчиняється, відбувається лише незначне набухання.

У першому випадку якість матеріалу дуже близько до якості вихідного полімеру. В результаті короткі життєві цикли цих продуктів і фактична відсутність зовнішніх впливів на них є досить помірними рівнями деградації. Фактично, найважливішою причиною деградації є сама рециркуляція і особливо обробка розплаву. Іншою можливою причиною руйнування матеріалу є змішування плівок, отриманих з різних первинних полімерів різної структури, молекулярної маси і видів, що неминуче призводить до деякого погіршення механічних властивостей вторинного матеріалу.

Фізичні властивості:матеріал поліетилен еластичний, в залежності від щільності, буває м'який і жорсткий. Ударостійкий, стійкий при дуже низьких температурах (до -70˚С), з відмінними діелектричними властивостями, фізіологічно нейтральний, без запаху, з невеликою поглинаючою здатністю.

поліетилен високої щільності (0,941 - 0,96 г / см3) - висока кристалличность, твердий, дуже жорсткий; поліетилен низької щільності (0,92 - 0,94 г / см3) - низька кристалличность, м'який.

Однак, як правило, як реологічнівластивості, так і технологічність і механічні властивості дуже схожі на властивості первинного полімеру. У разі матеріалів, отриманих з сільськогосподарських плівок, ситуація дещо відрізняється. Ці плівки часто піддавалися впливу тривалого сонячного світла, які могли б змінити структуру і властивості поліетилену. Крім того, ці плівки містять значну кількість пилу та інших забруднювачів, які, незважаючи на інтенсивну очистку, Часто залишаються в переробленому матеріалі.

Тому властивості поліетилену, рециркульованого з сільськогосподарської плівки, можуть бути значно гірше властивостей вихідного матеріалу, головним чином через поглинання ультрафіолетового світла. Застосування всіх відновлених пластмас розроблені на основі їх середніх властивостей. Звичайно, ці властивості можна регулювати, створюючи суміші обох типів плівок. У разі пакувальної плівки схожість характеристик переробленого матеріалу з властивостями вихідного матеріалу очевидно. Ця замкнута рециркуляція не може повторюватися багато разів через процеси, що відбуваються під час плавлення, що значно погіршує властивості витягнутого матеріалу.

Експлуатаційні властивості: матеріал має стійкість до нагрівання в атмосфері інертного газу і вакуумі; руйнується при температурі, що перевищує + 80˚С. Піддається фотостаріння при прямому впливі УФ променів і сонячної радіації, для усунення цього, як світлорегулятора використовуються похідні бензофенону і сажа. Безпосередньо з поліетилену в навколишнє середовище не виділяються шкідливі для людини речовини.

Мульчуюча плівка - природний кінець утилізації цих матеріалів, що переробляються - рециркуляція каскадів. Фактично, ці плівки не вимагають кращих властивостей і часто заповнюються сажею. Крім того, після використання ці плівки надзвичайно сильно забруднені, що робить механічну переробку практично неможливою. Стретч-плівки є проблемою через наявність полімерних добавок, які ведуть себе як забруднюючі речовини.

В цьому випадку відновлений матеріал змішують в малій пропорції з вихідним матеріалом. Як уже згадувалося, цей матеріал використовується для виробництва сільськогосподарських плівок для менш вимогливих застосувань. В даний час проводиться ряд експериментів з метою валоризації поліетилену з сільськогосподарської плівки і його повторного використання для первинного використання. Виробляються великі і важкі вантажі, а матеріал також може мати погані механічні властивості. Основними перевагами цього рішення є те, що пластмаси не піддаються мікробіологічної активності, залишаються зануреними в протягом тривалого часу і т.д. щоб поліпшити механічні властивості і знизити витрати, перероблений матеріал заповнюється інертним матеріалом, таким як волокна або тирсу.

Існують дві модифікації поліетилену [-CH 2 -CH 2 -] n, які відрізняються за властивостями і структурі. Обидві існуючі форми походять з етилену CH 2 \u003d CH 2.

Для однієї з них властиво, чтобимономери були пов'язані між собою в лінійні ланцюги зі ступенем полімеризації (СП), зазвичай 5000 і більше, для іншої форми - до основи ланцюга прісоедіненислучайним способом розгалуження з 4 або 6 атомів вуглецю. Для виробництва лінійних поліетиленів, Відбувається полімеризація, яка відбувається при помірних температурах (до 150 ° С) і тисках (до 20 атм) і використовуються особливі каталізатори.

Схоже, що ринок таких продуктів величезний. Що стосується самої переробки, труднощі пов'язані головним чином з очищенням деяких виробів і високою молекулярною масою полімерів, використовуваних для певних застосувань. Застосування переробленого полімеру є великим і охоплює безліч різних виробничих процесів. Він використовується для виготовлення плівок, контейнерів і пляшок, іригаційних труб, великих контейнерів, напівфабрикатів і т.д. ці програми значно варіюються від однієї країни до іншої.

Первинний ринок поліетилену високої щільності, витягнутий, являє собою контейнери з видувним формуванням рідини. Як уже згадувалося, придатні для повторного використання полімери не можуть використовуватися для виробництва контейнерів, що контактують з харчовими продуктами. Тому вони зазвичай призначені для таких продуктів, як миючі засоби або моторне масло. Ці пляшки зазвичай невеликі, оскільки реологічнівластивості витягнутого поліетилену високої щільності не дозволяють видувне формування великих контейнерів.

На фізичні властивості зразків лінійних поліетиленів впливають області кристалічності. Поліетилен високої щільності набагато міцніше поліетилену низької щільності. Він дуже широко застосовується для видувного і ливарного ємностей, призначених для промисловості і домашнього господарства. Він являє собою міцний, жорсткий і твердий термопласт.

Причиною цього є деградація під час процесу рециркуляції, яка призводить до розриву довгих ланцюгів і в'язкості пружного матеріалу, який необхідний, щоб протистояти видування сит під час удару. В останньому випадку шар переробленого матеріалу об'єднують з первинним полімерним шаром або утворюють проміжний шар між двома шарами первинного полімеру. Контейнери такого типу використовуються багатьма компаніями в якості детергентні упаковки. Оскільки ці трубки не призначені для роботи під тиском, механічні властивості більш-менш відповідають вимогам цього застосування.

Розгалужені поліетилени раніше отримували шляхом нагрівання етилену до 200 ° С з застосуванням кисню, як ініціатора, і при дуже високому тиску (понад 1500 атм). Завдяки розгалуженням, зменшується схильність поліетилену до кристалізації. Такий поліетилен зазвичай називається поліетиленом низької щільності.


У деяких з цих застосувань стійкість до біодеградації пластмас в морському середовищі дає їм перевагу перед деревиною. Волокна і тирсу можна використовувати до 50% для заповнення перероблених пластмас для поліпшення їх властивостей, таких як жорсткість і термостійкість, а також для зниження витрат. Невеликі кількості переробленого матеріалу використовуються для лиття під тиском великих продуктів, таких як дошки, опалубка, сміттєві контейнери. Ринок опалубки здається особливо цікавим через його розміру.

За оцінками, тільки в Америці проводиться близько 2 млрд. Штук, в основному з деревини. Реціркуліровать поліпропілен часто може мати структурні особливості та властивості, подібні первинного полімеру, або дуже різні, якщо він підпав під значний розкладанню. Що стосується інших полімерів, вторинні матеріали, отримані з різних типів продуктів, мають різні властивості і, отже, різні застосування. Ці додатки є класичним прикладом рециркуляції каскадів. Інші види використання повторно переробленого поліпропілену являють собою в першу чергу компоненти, отримані шляхом ливарного або екструзії, часто у вигляді сумішей з первинним поліпропіленом або з іншими витягнутими поліолефінів.

Так само розроблені способи отримання поліетилену низької щільності при низькому тиску і помірних температурах. Шляхом сополимеризации етилену з іншим олефіном, наприклад бутиленов CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3. Де вбудовується бутиленова одиниця в ланцюг, там утворюється короткий бічний ланцюг. В даному випадку укладання ланцюгів не така щільна, як в чистому поліетилені.

Це пов'язано як з його більш низьким поширенням, так і з мінімальною різницею між ціною оригіналу і відновленого матеріалу. Крім того, як відомо, поліміртен широко використовується в спіненої формі, що ускладнює його рециркуляцію і збільшує його вартість. Для виробництва таких же виробів, зокрема ізоляційних плит і пакувальних матеріалів, трубних оболонок і т.д. Використовується лише невелика частина використаного полістиролу. Ці застосування використовують оптимальну теплоізоляцію, поглинання і демпфірування звуку.

У багатьох випадках вироби з переробленого полістиролу згущуються з використанням різних технологічних процесів, а вторинний матеріал використовується в типових застосуваннях кристалічного полістиролу. Цікавим прикладом є виробництво профілів, які вигідно відрізняються деревину в деяких додатках. Вони використовуються для віконних рам, підлогових дощок і т.д. властивості схожі на деревину, але вони набагато більш стійкі до старіння.

Поліетилен низької щільності широко застосовується у виробництві пакувальних матеріалів і виробів, виготовлених методом ливарного, так жув виробництві покриттів. Цей матеріал - дуже пластичний і злегка пружний термопласт, міцний, легше формується і що видавлюється, більш м'який, ніж поліетилен високої щільності.

Крім того, помірна в'язкість зменшується під час переробки та переробки. Це пов'язано не тільки з нормальним впливом температури і напруги в розплавленому полімері, але також і на присутність домішок, що викликають гидролитическое розкладання макромолекул. Можна ясно бачити, що в процесі екструзії погіршення цих властивостей прийнятно тільки в тому випадку, якщо матеріал сушать. Коли опрацьований матеріал є вологим, погіршення властивостей є значним.

У таблиці 1 показаний діапазон типових значень в'язкою в'язкості для різних застосувань цього полімеру. Як можна бачити, в деяких випадках відновлюваний полімер з певною молекулярною масою повинен використовуватися в інший операції обробки.

Пакувальний матеріал, деталі до електронних пристроїв, пакувальні плівки й іграшки, покриття картонних молочних пакетів - це те, що роблять з поліетилену, і, природно, це далеко неповний список. На сьогоднішній день поліетилен є одним з важливих і корисних матеріалів, які використовуються в найширшому діапазоні світової промисловості.

Соекструзії і змішування дозволяють регулювати реологічні властивості відновленого полімеру і адаптувати до видування. Процес формування волокон вимагає використання полімеру в розплавленому стані з реологическими властивостями, відповідними властивостями витягнутого полімеру, як з точки зору міцності на зрушення, так і з неізотерміческімі подовженням. Весь використовуваний матеріал виходить від збору відходів. Виготовлені волокна переробляються в тканини та інші текстильні матеріали та використовуються в основному для виробництва одягу і килимів.

На замітку: Сайт http://roleton.ru/ - саме ви зможете купити недорого автоматичні або секційні ворота для гаража. Рекомендуємо вам до співпраці дану компанію!

| | 16.10.2008

поліетилен - пластичний матеріал з хорошими діелектричними властивостями. Ударостійкий, що не ламається, з невеликою поглинаючою здатністю. Фізіологічно нейтральний, без запаху. Володіє низькою паро і газопроникність. Поліетилен не реагує з лугами будь-якої концентрації, з розчинами будь-яких солей, карбоновими, концентрованої соляної і плавикової кислотами. Стійкий до алкоголю, бензину, воді, овочевих соків, олії. Руйнується 50% -ної азотної кислотою, а також рідкими і газоподібними хлором і фтором. Чи не розчинний в органічних розчинниках і обмежено набухає в них. Поліетилен стійок при нагріванні в вакуумі і атмосфері інертного газу. Але на повітрі деструктуючих при нагріванні вже при 80 ° С. Стійкий до низьких температур до -70 ° С. Під дією сонячної радіації, особливо ультрафіолетових променів, піддається фотодеструкции (як светостабілізаторов використовується сажа, похідні бензофенону). Практично нешкідливий, з нього не виділяються в навколишнє середовище небезпечні для здоров'я людини речовини.
Поліетилен легко переробляється усіма основними способами переробки пластмас. Легко піддається модифікації. За допомогою хлорування, сульфування, бромирования, фторування йому можна надати каучукоподобное властивості, поліпшити теплостійкість, хімічну стійкість. Сополимеризацией з іншими олефинами, полярними мономерами підвищити стійкість до розтріскування, еластичність, прозорість, адгезійні характеристики. Змішанням з іншими полімерами або сополимерами поліпшити ударну в'язкість і інші фізичні властивості.
Хімічні, фізичні та експлуатаційні властивості поліетилену залежать від щільності і молекулярної маси полімеру, а тому різні для різних видів поліетилену. Так, наприклад, ПЕВТ (поліетилен з розгалуженим ланцюгом) м'якше, ніж ПЕНД, отже плівки з поліетилену низького тиску більш жорсткі і щільні, ніж з поліетилену високого тиску. Їх міцність при розтягуванні і стисненні вище, опір роздирання та удару нижче, а проникність в 5-6 разів нижче, ніж у плівок з ПЕВТ.
Надвисокомолекулярний поліетилен з молекулярної масою понад 1 000 000 має підвищені характеристики міцності якості. Температурний інтервал його експлуатації від -260 до +120 ° С. Він володіє низьким коефіцієнтом тертя, високу зносостійкість, стійкістю до розтріскування, хімічної стійкістю в найбільш агресивних середовищах.

Ці застосування використовують майже 100% видобутого полімеру. Вони не обесцвечени і тому не вимагають хімічної обробки - на відміну від нейлону. Склад полімерної суміші з допоміжними речовинами, з яких виробляються продукти, залежить від використання матеріалу. Труби, профілі, електричні кабелі та інші подібні продукти виробляються в основному з сумішей, що містять менше добавок, в основному стабілізаторів, в той час як інші види використання, такі як іграшки, жалюзі і т.д. Використовуються для значної кількості, головним чином пластифікаторів.

Властивості ПЕНД відповідно до ГОСТ 16338-85:
1. Щільність - 0,931-0,970 г / см3.
2. Температура плавлення - 125-132 ° С.
3. Температура розм'якшення по Віка в повітряному середовищі - 120-125 ° С.
4. Насипна щільність гранул - 0,5-0,6 г / см3.
5. Насипна щільність порошку - 0,20-0,25 г / см3.
6. Руйнівна напруга при згині -19,0-35,0 МПа
7. Межа міцності при зрізі - 19,0-35,0 МПа.
8. Твердість по вдавленню кульки під заданим навантаженням - 48,0-54,0 МПа.
9. Питомий поверхневий електричний опір - 1014 Ом.
10. Питомий об'ємний електричний опір - 1016-1017 Ом см.
11. Водопоглинання за 30 діб - 0,03-0,04%.
12. Тангенс кута діелектричних втрат при частоті 1010 Гц - 0,0002-0,0005.
13. Діелектрична проникність при частоті 1010 Гц - 2,32-2,36.
14. Питома теплоємність при 20-25 ° С - 1680-1880 Дж / кг ° С.
15. Теплопровідність - (41,8-44) 10-2 В / (м ° С).
16. Лінійний коефіцієнт термічного розширення - (1,7-2,0) 10-41 / ° С.

Основна операція після промивання і видалення всіх інших матеріалів і забруднень - це мікронізація або подрібнення порошку. Звичайно, операції, що передують микронизации, розрізняються залежно від типу відновлених предметів. До обробки полімер стабілізується, оскільки первинна стабілізація вже недостатня.

Внутрішній сердечник виконаний з відновленого матеріалу, а первинний полімер наносять на зовнішні шари в кількості, що не перевищує 20%. Волокно використовується в якості тканинного компонента, що містить близько 30% вовни, шкарпеток, светрів, шарфів. Більша частина цього полімеру використовується при виробництві комп'ютерів, телефонів, побутової техніки, клавіатури і інших подібних виробів. Окремий збір цього полімеру можливий в основному через специфіку цих застосувань. Тільки гнучкість трохи зменшується.

Властивості ПЕВТ відповідно до ГОСТ 16337-77:
1. Щільність - 0,900-0,939 г / см3.
2. Температура плавлення - 103-110 ° С.
3. Насипна щільність - 0,5-0,6 г / см3.
4. Твердість по вдавленню кульки під заданим навантаженням - (1,66-2,25) 105 Па; 1,7-2,3 кгс / см2.
5. Усадка при литті - 1,0-3,5%.
6. Водопоглинання за 30 діб - 0,020%.
7. Руйнівна напруга при згині - (117,6-196,07) 105 Па; 120-200 кгс / см2.
8. Межа міцності - (137,2-166,6) 105 Па; 140-170 кгс / см2.
9. Питомий об'ємний електричний опір - 1016-1017 Ом см.
10. Питомий поверхневий електричний опір - 1015 Ом.
11. Температура крихкості для поліетилену з показником плинності розплаву в г / 10 хв
0,2-0,3 - не вище мінус 120 ° С,
0,6-1,0 - не вище мінус 110 ° С,
1,5-2,2 - не вище мінус 100 ° С,
3,5 - не вище мінус 80 ° С,
5,5 - не вище мінус 70 ° С,
7-8 - не вище мінус 60 ° С,
12 - не вище мінус 55 ° С,
20 - не вище мінус 45 ° С.
12. Модуль пружності (січний) для поліетилену щільністю в г / см2
0,917-0,921 - (882,3-1274,5) 105 Па; 900-1300 кгс / см2,
0,922-0,926 - (1372-1764,7) 105 Па; 1400-1800 кгс / см2,
0,928 - 2107,8 105 Па; 2150 кгс / см2.
13. Тангенс кута діелектричних втрат при частоті 10100 Гц - 0,0002-0,0005.
14. Діелектрична проникність при частоті 1010 Гц - 2,25-2,31.

Інші види використання включають автомобільні деталі та побутову техніку. Цей матеріал можна піддати холодній обробці, як деревина. Самі волокна також можуть бути виготовлені з інших полімерів, а інші частини килима можуть містити полімери, такі як поліпропілен і еластомерні клеї. З цієї причини були розроблені системи, які розпізнають і розділяють окремі полімери, а також два типи поліаміду. Велика частина отриманого таким чином поліаміду деполімеризується для отримання нового первинного полімеру.

Тільки невелика частина фрезерування та обробки. Матеріал, що використовується використовується для виробництва інших автомобільних деталей. Дійсно, якби реціркуліровать пластмаси могли бути виготовлені з перероблених матеріалів з прийнятними властивостями, то були б усунені довгострокові і дорогі процеси сегрегації, які в даний час засновані на предсегрегаціі споживачем, і наступні ручні або автоматичні процеси, що виконуються установкою по відновленню пластмас. Крім того, інші матеріали різного типу - папір, метали, барвники і т.д. - діють як домішки і сприяють подальшому погіршенню механічних властивостей.

Порівняльний аналіз характеристик ПЕНД і ПЕВТ показує, що ПЕНД, внаслідок більш високої щільності, має більш високі показники міцності: теплостійкість, жорсткість і твердість, має більшу стійкість до розчинників, ніж ПЕВТ, але менш морозостійкий. Дещо гірше, ніж у ПЕВТ (через залишки каталізаторів), високочастотні електричні характеристики, однак це не обмежує застосування ПЕНД в якості електроізоляційного матеріалу. Крім того, наявність залишків каталізаторів не дозволяє використовувати ПЕНД в контакті з харчовими продуктами (потрібно відмивання від каталізаторів). Завдяки більш щільною упаковці макромолекул проникність ПЕНД нижче, ніж у ПЕВТ приблизно в 5-6 разів. По хімічній стійкості ПЕНД також перевершує ПЕВТ (особливо по стійкості до масел і жирів). Але плівки з ПЕВТ більш проникні для газів, а тому непридатні для упаковки продуктів, чутливих до окислення.