Winner - декинг "премиум класса" по экономичной цене!
Главная страница / Статьи / Полиэтилен и его свойства

Полиэтилен и его свойства

Полиэтилен является в настоящее время наиболее распространенной базовой смолой, используемой в производстве термопластичных древесно-полимрных композиционных материалов. Применяется как в первичной, так и во вторичной формах (использованные пленки, бутылки, одноразовая посуда, игрушки и пр.).

Полиэтилен относится к классу полиолефиновых соединений. Полиэтилен широко применяются в промышленности для изготовления большого ассортимента изделий и материалов: мягких и жестких пленок и пластин, кабелей и проводов, труб, тары и упаковки, конструкционно - строительных материалов, изделий бытового назначения, мебели и мебельной фурнитуры и т.д. Он производится на крупнотоннажных химических производствах и поставляется под многочисленными фирменными названиями (торговыми марками).

Полиэтилен является высокомолекулярным соединением, состоящим из длинных цепей с ответвлениями различной длины. Его молекулярная масса колеблется от 20 тыс. до 3 млн. в зависимости от способа получения.

Химическая формула полиэтилена -(CH2CHR) n-

Структура молекулы полиэтилена показана на схеме.

Структура молекулы полиэтилена

Степень разветвления и размер боковых цепей влияют на конечные свойства полиэтилена.

Полиэтилен производится двумя принципиальными способами (двух видов):

  • Полиэтилен низкой плотности ( 910 - 925 кг/м3) - LDPE , PE-LD (low density) изготавливается при высоком давлении. Поэтому его часто называют полиэтиленом высокого давления - ПЭВД.
  • Полиэтилен высокой плотности, также называемый полиэтиленом низкого давления - ПЭНД ( 941 - 965 кг/м3) - HDPE , PE-HD (high density). Он обладает принципиально более высокой прочностью и жесткостью, но несколько меньшей ударной вязкостью.

Полиэтилен низкой плотности получается путем радикальной полимеризации под давлением 120-150 МПа в присутствии кислорода или пероксидов и обладает большим количеством длинных ответвлений в полимерной цепи. Полиэтилен высокой плотности получается в процессах каталитической полимеризации и обладает линейной структурой с низким содержанием коротких боковых ответвлений

Иногда изготавливается полиэтилен средней плотности (MDPE) -926 - 940 кг/м3.

Полиэтилен относится к классу полукристаллических соединений. При экструзии или литье в ходе охлаждения расплава длинные молекулы полимера начинают ориентироваться друг относительно друга, образуя небольшие кристаллиты, разделенные аморфными участками. Эти кристаллические участки образуют надмолекулярные структуры - сферолиты. Чем ниже длина цепей полимера и чем ниже степень разветвленности молекул и длина боковых цепей, тем более полно проходит кристаллизация. Чем выше степень кристаллизации полиэтилена, тем выше его плотность. Так, в полиэтилене высокой плотности , обладающем средней молекулярной массой и линейными молекулами с малым количеством коротких ответвлений, степень кристаллизации достигает 60-80%. С увеличением молекулярной массы степень кристаллизации уменьшается до 50-60% и, как следствие, уменьшается плотность полимера; такой полиэтилен характеризуется как полиэтилен средней плотности. У полиэтилена низкой плотности наличие большого количества длинных боковых цепей затрудняет образование кристаллитов и позволяет достичь степени кристаллизации только на уровне 35-50%.

Свойства полиэтилена в основном зависят от плотности, молекулярной массы полимера и молекулярно-массового распределения. С увеличением плотности полиэтилена (более высокая степень кристаллизации) увеличиваются жесткость материала, его твердость, прочность на разрыв и стойкость к воздействию химических веществ. При этом наблюдается также уменьшение проницаемости для водяного пара и газов, ударной вязкости, прозрачности и стойкости к возникновению трещин под нагрузкой.

С увеличением молекулярной массы увеличивается ударная вязкость материала, стойкость к растяжению и разрыву и стойкость к растрескиванию под нагрузкой.

Вследствие того, что молекулы полимера имеют различную длину, важным фактором, определяющим свойства полимеров, является распределение молекул внутри полимера по молекулярной массе. Так, например, ПЭНД, имеющий одинаковое значение показателя текучести, но обладающий более узким молекулярно-массовым распределением с меньшим содержанием коротких молекул, будет обладать более высокой ударной вязкостью по сравнению с полиэтиленом с широким распределением. При этом надо отметить, что полимер с широким молекулярно-массовым распределением перерабатывается легче по сравнению с полимером, имеющим узкое распределение молекулярноой массы.

Полиэтилен поставл етс в гранулированном виде

Полиэтилен - легко перерабатываемый и биологически безопасный материал. Полиэтилен поставляется в гранулированном виде.

В производстве термопластичных ДПК используются все разновидности полиэтилена, как в первичных, так и во вторичных формах (отходы, б/у и т.п.).

Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) выпускается в нашей стране по ГОСТ 163377-77

  • Склонен к растрескиванию при нагружении.
  • Не отличается стабильностью размеров.
  • Обладает отличными диэлектрическими характеристиками.
  • Имеет очень высокую химическую стойкость. Не стоек к жирам, маслам.
  • Не стоек к УФ-излучению. Отличается повышенной радиационной стойкостью.
  • Теплостойкость без нагрузки до 60 оС (для отдельных марок до 90 оС).
  • Допускает охлаждение ( некоторые марки могут эксплуатироваться в диапазоне от -45 до -120 оС).
Свойства полиэтилена высокого давления
Наименование показателя Размерность 15303-003 153–10К
в. с.в.с.
Плотность г/см 3 0,9205 + 0,0015 нe нормируют
Показатель текучести расплава г/10 мин 0,3 + 30% 0,21 - 0,39
Разброс показателя текучести расплава % не > +6+12+15 +8+12
Количество включений не > 2830 не нормируют
Предел текучести при растяжении Па, не < (кгс/см 2) 98*10 98(100)
Прочность при разрыве Па, не < (кгс/см 2) 137*10 137(140)
Относительное удлинение при разрыве %, не < 600 600
Массовая доля экстрагируемых веществ %, не < 0,40,60,6 0,50,6
Технологическая проба на внешний вид пленки   А или ВВC -
Стойкость к растрескиванию, не менее Часов 500 500
Запах и привкус водной вытяжки Баллов 1 0
Стойкость к термоокислительному старению ч, не < - 8
Стойкость к фотоокислительному старению ч, не < - 500

По данным ГОСТ и Томского НПK, источник: http://plastmassy.webzone.ru/2002/ar_2002_4_Jurtayev.htm . и др.

Полиэтилен высокой плотности (низкого давления ) выпускается по ГОСТ 16338-85

  • Наблюдается высокая ползучесть при длительном нагружении.
  • Имеет очень высокую химическую стойкость (больше, чем у LDPE).
  • Обладает отличными диэлектрическими характеристиками.
  • Теплостойкостью отдельных марок до 110 оС.
  • Допускает охлаждение до -80 оС
Свойства полиэтилена высокой плотности
Наименование Норма
высший сортпервый сорт
Плотность, г/см3 0,958-0,963
Показатель текучести расплава, г/10 мин 2,6-3,2
Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, % не более 110±18
Количество включений, шт., н/б 520
Массовая доля золы, %, не более 0,030,045
Предел текучести при растяжении, МПа (кгс/см2), не менее 25,5 (260)25,5 (260)
Прочность при разрыве, МПа (кгс/см2), не менее 27,4 (280)23,5 (240)
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 700700
Стойкость к растрескиванию, ч, не менее 3030
Летучие, % по весу, не более 0,10

Источник: http://www.big-av.ru/prod.php?action=2&code=27

Примечание:

  1. Повышенная ползучесть под длительной нагрузкой, свойственная полиэтилену, значительно уменьшается в композициях ДПК, также как и жесткость материала.
  2. Полиолефины ( полиэтилен и полипропилен) обладают низкой адгезией к древесине. Для получения ДПК с высокими механическими свойствами требуются специальные мероприятия (добавки и др.).

Автор статьи: Абушенко Александр Викторович