Полиэтилен – это синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Полиэтилен является продутом полимеризации этилена.

Выпускается в двух видах: Полиэтилен высокого давление (ПВД) и полиэтилен низкого давления (ПНД)

ПВД получают суспензионным методом полимеризации этилена при низком давлении на комплексных металлоорганических катализаторах в суспензии или газофазным методом полимеризации этилена в газовой фазе.

ПНД получают при высоком давлении полимеризацией этилена в трубчатых реакторах или реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа.

Обычно полиэтилен выпускается в виде гранул диаметром от 2 до 5 мм, но так же есть в виде порошка.

На Российском рынке полиэтилен обозначают – ПВД, ПНД или просто ПЭ.

Строение полиэтилена.

Полиэтилен – продукт полимеризации этилена, имеющего следующую химическую формула С2Н4. При полимеризации разрывается двойная связь этилена и образуется полимерная цепь, элементарное звено которой состоит из двух атомов углерода и четырех атомов водорода:

Н Н
| |
– С – С –
| |
Н Н

В процессе полимеризации возможно разветвление полимерной цепи. Различие полиэтилена низкого давления п полиэтилена высокого давления как раз и заключается в разветвленности полимерной цепи. У ПВД разветвленность составляет 15-25 ответвлений на 1000 атомов углерода, а у ПНД – 3-6 на 1000 атомов углерода.

Свойства полиэтилена

  • пластический материал
  • обладает сильными диэлектрическими свойствами.
  • Ударостойкий
  • Не хрупкий
  • с маленькой поглотительной способностью
  • Физиологически нейтральный, без запаха.
  • Низкая паро и газопроницаемость.

Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчив к алкоголю, бензину, воде, овощным сокам, маслу. Разрушается 50%-ной азотной кислотой, а также жидкими и газообразными хлором и фтором. Не растворим в органических растворителях и ограниченно набухает в них. Полиэтилен не разрушается при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа. Но на воздухе деструктируется при нагревании уже при 80 °С. Устойчив к низким температурам до –70 °С. Под действием солнечной радиации, особенно ультрафиолетовых лучей, подвергается фотодеструкции (в качестве светостабилизаторов используется сажа, производные бензофенонов). Практически безвреден, из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.

Свойства ПНД в соответствии с ГОСТ 16338-85.

1. Плотность – 0,931-0,970 г/см3.

2. Температура плавления – 125-132 °С.

3. Температура размягчения по Вика в воздушной среде – 120-125 °С.

4. Насыпная плотность гранул – 0,5-0,6 г/см3.

5. Насыпная плотность порошка – 0,20-0,25 г/см3.

6. Разрушающее напряжение при изгибе –19,0-35,0 МПа

7. Предел прочности при срезе – 19,0-35,0 МПа.

8. Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой – 48,0-54,0 МПа.

9. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 1014 Ом.

10. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1017 Ом·см.

11. Водопоглощение за 30 суток – 0,03-0,04 %.

12. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1010 Гц – 0,0002-0,0005.

13. Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010 Гц – 2,32-2,36.

14. Удельная теплоемкость при 20-25 °С – 1680-1880 Дж/кг·°С.

15. Теплопроводность – (41,8-44)·10-2 В/(м·°С).

16. Линейный коэффициент термического расширения – (1,7-2,0)·10-41/°С.

Свойства ПЭВД в соответствии с ГОСТ 16337-77.

1. Плотность – 0,900-0,939 г/см3.

2. Температура плавления – 103-110 °С.

3. Насыпная плотность – 0,5-0,6 г/см3.

4. Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой – (1,66-2,25)·105 Па; 1,7-2,3 кгс/см2.

5. Усадка при литье – 1,0-3,5 %.

6. Водопоглощение за 30 суток – 0,020 %.

7. Разрушающее напряжение при изгибе – (117,6-196,07)·105 Па; 120-200 кгс/см2.

8. Предел прочности – (137,2-166,6)·105 Па; 140-170 кгс/см2.

9. Удельное объемное электрическое сопротивление – 1016-1017 Ом·см.

10. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – 1015 Ом.

11.Температура хрупкости для полиэтилена с показателем текучести расплава в г/10 мин

0,2-0,3 – не выше минус 120 °С,

0,6-1,0 – не выше минус 110 °С,

1,5-2,2 – не выше минус 100 °С,

3,5 – не выше минус 80 °С,

5,5 – не выше минус 70 °С,

7-8 – не выше минус 60 °С,

12 – не выше минус 55 °С,

20 – не выше минус 45 °С.

12. Модуль упругости (секущий) для полиэтилена плотностью 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 угла диэлектрических потерь при частоте 10100 Гц – 0,0002-0,0005.

14. Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010 Гц – 2,25-2,31.

При сравнении характеристик ПНД И ПВД видно, что ПНД, из-за высокой плотности, более прочный(теплостойкий, твердый, стойкий к растворителям), но не морозоустойчив. Проницаемость ПНД ниже, чем у ПВД приблизительно в 5-6 раз. ПНД более химически стойкий по сравнению с ПВД.

Применение Полиэтилена

Полиэтилен является наиболее используемым полимером, он занимает лидирующие позиции в мировом выпуске полимерных материалов – 31,5% от общего объема производимых полимеров. Полиэтилен может свариваться горячим газом, присадочным прутком, трением, контактной сваркой Работа с полиэтиленом не требует применения узкоспециализированного оборудования.

Применяя литье под давлением, изготавливаются многие товары бытового назначения, канцтоваров, игрушек. При использовании экструзии получают полиэтиленовые трубы (существует специальные марки – трубный PE63, PE80, PE100), полиэтиленовые кабели, листовой полиэтилен для упаковки и строительства, а также самые разнообразные полиэтиленовые пленки для нужд всех отраслей промышленности. Экструзионно-выдувным и ротационным формованием из полиэтилена создаются различные емкости, тары и сосуды. Термовакуумным формованием – упаковочные материалы.

Специальные виды полиэтилена, такие как сшитый, вспененный, хлорсульфированный, сверхвысокомолекулярный применяются для создания специальных стройматериалов.

Наиболее широко полиэтилен применяют для производства пленок технического и бытового назначения.

Полиэтилен используется для производства:

пленок: сельскохозяйственных, упаковочных, термоусадочных, стретч;

труб: газовых, водопроводных, напорных, ненапорных;

емкостей: цистерн, канистр, бутылей;

стройматериалов;

волокон;

предметов домашнего обихода;

санитарно-технических изделий;

деталей автомашин и другой техники;

изоляции электрокабелей;

пенополиэтилена;

протезов внутренних органов;

И это далеко не весь перечень продуктов и видов деятельности, где может применяться полиэтилен