Полиэтилен низкой плотности это что
Отличия и особенности ПВД и ПНД
Слово пластик включает в себя широкий спектр синтетических материалов, в основном полученных из нефтехимических продуктов. С научной точки зрения они называются органическими полимерами и выпускаются в различных типах, наиболее распространенным из которых является полиэтилен или полиэтилен (ПЭ).
Это имеет дальнейшие классификации, в соответствии с изменением молекулярной структурой органических соединений. Основные две его структуры-полиэтилен низкой плотности (ПВД) и полиэтилен высокой плотности (ПНД). Они различаются по плотности и характеристикам. Также широко используются в обычном быту.
Общие типы полиэтилена (ПЭ)
ПЭ относится к семейству полиолефиновых полимеров и классифицируется по своей плотности и разветвленности. Наиболее распространенными видами полиэтилена являются:
o Полиэтилен низкой плотности (ПВД)
o Линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПНП)
o Полиэтилен высокой плотности (ПНД)
o Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ)
Полиэтилен высокой плотности (ПНД)
Полиэтилен высокой плотности (ПНД) – это экономичный термопластик с линейной структурой и низкой степенью разветвления. Он изготовлен при низкой температуре (70-300°C) и давлении (10-80 бар) и получен из:
ПНД производится в основном с использованием двух методов: шламовой и газофазной полимеризации.
Полиэтилен низкой плотности (ПВД)
Полиэтилен низкой плотности (ПВД) – это полужесткий и полупрозрачный полимер. По сравнению с ПНД он имеет более высокую степень короткого и длинного бокового разветвления цепи. Он производится при высоком давлении (1000-3000 бар; 80-300°с) с помощью процесса свободно радикальной полимеризации.
Для производства полиэтилена низкой плотности используются два основных процесса: перемешивание в автоклаве или трубчатые маршруты. Трубчатый реактор получает предпочтение перед автоклавным путем из-за более высоких скоростей конверсии этилена.
Отличия ПВД и ПНД
ПВД (полиэтилен низкой плотности) и ПНД (полиэтилен высокой плотности) сформировали ландшафт упаковочной и обрабатывающей промышленности. ПВД хорошо известен тем, что широко используется в пластиковых пакетах, поскольку его низкая плотность делает его легким и гибким, это идеальный вид применения. ПНД, с другой стороны, является более твердым и обладает более высокой прочностью и лучшей устойчивостью к нагреву. В последнее время он стал очень популярным в качестве исходного материала для 3D-печати нитей, используемых вместо АБС-материала. Он также используется для производства прочных пластиковых деталей, таких как трубы из ПНД, игрушки и пластиковые стулья.
Потребительские товары – низкая стоимость и легкая обрабатываемость делают ПНД материалом выбора в нескольких бытовых / потребительских товарах, таких как мусорные контейнеры, предметы домашнего обихода, коробки со льдом, игрушки и т.д.
Полиэтилен высокого давления (ПВД)
Особенности ПВД (ПНП)
Химические и физические характеристики
ВАЖНО! Использование полиэтилена высокого давления (ПВД) абсолютно безопасно как для человека, так и для состояния окружающей среды, так как он не выделяет никаких токсичных веществ. Именно поэтому ПЭВД может использоваться даже для контакта с продуктами питания и при изготовлении детских товаров.
Отличие ПВД от других полимеров
Полиэтилены (ПВД, ПНД и др.)– это материалы, которые изготавливаются из одного мономера, но могут быть различной плотности в зависимости от особенностей изготовления. Этот показатель сильно влияет на свойства полиэтилена: увеличение плотности ведет к повышению жесткости, твердости, прочности изделий и их химической стойкости. Но при этом падают другие показатели: ударопрочность, возможность растяжения при разрыве, проницаемость для жидкостей и газов. Так, ПВД имеет существенные отличия от других подобных полимеров:
Виды полиэтиленов ПЭНП
Дополнительная обработка полиэтилена высокого давления дает качественно новые материалы, различающиеся по химическим и физическим свойствам. В частности, существуют модификации ПЭВД с улучшенной адгезией к краскам и другим материалам (напр., к металлу) и с пониженной горючестью. На данный момент различают полиэтилены:
Область применения ПВД
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) на данный момент занимает лидирующее место по мировым объемам производства среди множества других полимеров. Благодаря удачному набору химических и физических свойств, гранулы ПВД находят применение в изготовлении:
Полиэтилен высокого давления
(низкой плотности)
Полиэтилен высокой плотности (НDPE, ПЭНД)
Полиэтилен высокой плотности (НDPE, ПЭНД, полиэтилен низкого давления)
Основные физико-химические свойства
Полиэтилен (ПЭ) [–CH2–CH2–]n существует в двух модификациях, отличающихся по структуре, а значит, и по свойствам. Обе модификации получаются из этилена CH2=CH2. В одной из форм мономеры связаны в линейные цепи с СП обычно 5000 и более; в другой – разветвления из 4–6 углеродных атомов присоединены к основной цепи случайным способом. Линейные полиэтилены производятся с использованием особых катализаторов, полимеризация протекает при умеренных температурах (до 150° С) и давлениях (до 20 атм).
Молекула полиэтилена представляет из себя не что иное, как длинную цепь из атомов углерода, к каждому из которых присоединено по два атома водорода. В зависимости от метода изготовления получаются макромалекулы с различной степенью разветвления и различной плотностью. Поэтому ПЭ подразделяется на две основные группы:
1. Полиэтилен низкой плотности
Полиэтилен низкой плотности (LDPE) – ПЭ с сравнительно сильно разветвленной макромолекулой и низкой плотностью (0,916–0,935 г/см³). Процесс его изготовления протекает при очень высоком давлении от 100 до 300 мПа и температуре 100–300 °С, поэтому обозначается так же, как полиэтилен высокого давления (ПЭВД).
2. Полиэтилен высокой плотности
Полиэтилен высокой плотности (НDPE) – ПЭ с линейной макромолекулой и относительно высокой плотностью (0,960 г/см³). Это полиэтилен, называемый также полиэтиленом низкого давления (ПЭНД), его получают полимеризацией со специальными катализаторными системами.
Линейные полиэтилены образуют области кристалличности, которые сильно влияют на физические свойства образцов. Этот тип полиэтилена обычно называют полиэтиленом высокой плотности; он представляет собой очень твердый, прочный и жесткий термопласт, широко применяемый для литьевого и выдувного формования емкостей, используемых в домашнем хозяйстве и промышленности. Полиэтилен высокой плотности прочнее полиэтилена низкой плотности.
Таблица. Свойства полиэтилена высокой плотности
| СП | от 1000 до 50 000 |
| Т пл | 129–135° С |
| Т ст | ок. –60° С |
| Плотность | 0,95–0,96 г/см3 |
| Кристалличность | высокая |
| Растворимость | растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С |
Пленки на основе ПЭВП более жесткие, прочные, менее воскообразные на ощупь по сравнению с пленками на основе ПЭНП. Они могут быть получены методом экструзии с раздувом или через плоскую щель (с поливом на охлаждаемый валок или водяным охлаждением). При экструзии с раздувом, однако, получают более мутную, полупрозрачную пленку.
Температура размягчения ПЭВП (121 °С) выше, чем у ПЭНП, поэтому он выдерживает стерилизацию паром. Морозостойкость примерно такая же, как у ПЭНП.
Прочность при растяжении и сжатии выше, чем у ПЭНП, а сопротивление удару и раздиру ниже. Из-за линейной структуры молекулы ПЭВП стремятся ориентироваться в направлении те чения, и сопротивление раздиру в продольном направлении пленок значительно ниже. Различия сопротивлений раздиру в продольном и поперечном направлениях могут быть увеличены при ориентации, и пленке будут присущи свойства ленточек, работающих на раздир.
Проницаемость ПЭВП ниже, чем у ПЭНП, примерно в 5-6 раз, и он является прекрасной преградой влаге.
Среди обычных пленок ПЭВП по влагопроницаемости уступает только пленкам на основе сополимеров винилхлорида и винил-иденхлорида.
По химической стойкости ПЭВП также превосходит ПЭНП, особенно по стойкости к маслам и жирам.
С увеличением плотности растворимость в органических растворителях уменьшается, как и проницаемость по отношению к растворителям.
ПЭВП подвержен растрескиванию под действием среды, как и ПЭНП, но этот эффект может быть уменьшен благодаря использованию высокомолекулярных марок ПЭ, у которых этот недостаток отсутствует.
СВОЙСТВА ПНД ТРУБНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Удельное объемное электрическое сопротивление = 1•1016-1•1017 Ом•см (ГОСТ 6433.2-71).
Существенные свойства всех типов полиэтилена (HDPE, LDPE, LLDPE):
— малая плотность (легче воды);
— очень хорошая химическая стойкость;
— очень незначительное водопоглощение;
— непроницаемость для водяного пара;
— высокая вязкость, гибкость, растяжимость и эластичность в интервале температур от –70 до +100 °С;
— хорошая прозрачность;
— легкая перерабатываемость всеми пригодными для термопластов методами;
— очень хорошая свариваемость.
А вот относительно высокая проницаемость полиэтилена для кислорода, двуокиси углерода, ароматических веществ, а также проблемы при контакте с определенными средами (например, растворами смачивающих веществ), феномен так называемого образования трещин вследствие внутренних напряжений, в особенности у HDPE, сужают область его применения. Различные свойства HDPE по сравнению с LDPE обусловлены его высокой плотностью. При одинаковой толщине изделия из HDPE жестче и их поверхность тверже. Температура плавления на 20 °С выше, и вследствие более плотной структуры молекулы непроницаемость для водяного пара, кислорода, углекислого газа и ароматических веществ, а также химическая стойкость лучше, чем у LDPE. Высокая температура плавления дает возможность изготовления упаковок с более высокой теплостойкостью (кратковременно до 100 °С).
Удачное и редкое сочетание в полиэтилене химической стойкости, механической прочности, морозостойкости, хороших диэлектрических свойств, стойкости к радиоактивным излучениям, чрезвычайно низкие газопроницаемость и влагопоглощение, легкость и безвредность делают полиэтилен незаменимым в целом ряде областей применения.
ПЭНД перерабатывается практически всеми базовыми способами, используемыми при работе с термопластами – экструзия, выдув, литье под давлением, ротоформование.
Таблица. Области применения ПЭНД
