Polyetylen – co to je? Aplikace polyethylenu

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Co je polyethylen? Jaké jsou jeho vlastnosti? Jak se vyrábí polyetylen? To jsou velmi zajímavé otázky, kterým se tento článek určitě bude věnovat.

Obecné informace

Polyethylen je chemická látka, která je řetězcem atomů uhlíku, z nichž každý má navázané dvě molekuly vodíku. Navzdory přítomnosti stejného složení stále existují dvě modifikace. Liší se svou strukturou a podle toho i vlastnostmi. První je lineární řetězec, ve kterém stupeň polymerace přesahuje číslo pět tisíc. Druhá struktura je větev se 4-6 atomy uhlíku, které jsou připojeny k hlavnímu řetězci libovolným způsobem. Jak se obecně získá lineární polyethylen? Toho je dosaženo použitím speciálních katalyzátorů, které ovlivňují polyolefiny při mírné teplotě (až 150 stupňů Celsia) a tlaku (až 20 atmosfér). Co ale představuje? Známe jeho chemické vlastnosti, ale jaké jsou jeho fyzikální vlastnosti?

Co to je?

Polyetylen je termoplastický polymer, ve kterém probíhá krystalizační procesprovádí při teplotách pod minus 60 stupňů Celsia. V silné vrstvě není průhledný, nesmáčí se vodou, organická rozpouštědla při pokojové teplotě na něj nepůsobí. Pokud teplota překročí plus 80 stupňů Celsia, dojde nejprve k bobtnání a poté k rozkladu na aromatické uhlovodíky a halogenderiváty. Polyetylen je látka, která úspěšně odolává negativním účinkům roztoků kyselin, solí a zásad. Pokud ale teplota překročí 60 stupňů Celsia, pak ji kyseliny dusičné a sírové mohou rychle zničit. Pro lepení polyetylenových výrobků je lze ošetřit oxidačními činidly s následnou aplikací potřebných látek.

Jak se vyrábí polyetylen?

Použijte k tomu:

• Vysokotlaká (nízká hustota) metoda. Polyetylen vzniká při vysokém tlaku, který se pohybuje v rozmezí od 1 000 do 3 000 atmosfér při teplotě 180 stupňů Celsia. Kyslík působí jako iniciátor.
• Nízkotlaká (vysoká hustota) metoda. V tomto případě se polyethylen vytváří při tlaku nejméně pěti atmosfér a teplotě 80 stupňů Celsia za použití organického rozpouštědla a katalyzátorů Ziegler-Natta.
• A existuje samostatný výrobní cyklus lineárního polyethylenu, který byl zmíněn výše. Je mezi druhým a prvním bodem.

Upozorňujeme, že toto nejsou jediné používané technologie. Tak,Zcela běžné je také použití metalocenových katalyzátorů. Smysl této technologie spočívá v tom, že se díky ní dosáhne významné hmoty polymeru a zároveň se zvýší pevnost produktu. V závislosti na tom, jaká struktura a vlastnosti jsou potřebné při použití jednoho monomeru, nastává volba způsobu získání. Může být také ovlivněna požadavky na teplotu tání, pevnost, tvrdost a hustotu.

Proč je v tom tak velký rozdíl?

Hlavním důvodem rozdílu ve vlastnostech je větvení makromolekul. Takže čím větší je, tím menší je krystalinita a tím vyšší je elasticita polymeru. Proč je to důležité? Faktem je, že mechanické vlastnosti polyethylenu rostou spolu s jeho hustotou a molekulovou hmotností. Podívejme se na malý příklad. Polyetylenová fólie má výraznou tuhost a neprůhlednost. Ale pokud se použije metoda s nízkou hustotou, pak bude mít výsledný materiál relativně dobrou flexibilitu a relativní viditelnost skrz něj. Proč existuje tak široká škála produktů? kvůli různým provozním podmínkám. Polyethylen se tedy dobře vyrovná s nárazovým zatížením. Dobře snáší i mráz. Rozsah provozních teplot tohoto materiálu je od -70 do +60 Celsia. I když jednotlivé značky jsou uzpůsobeny pro trochu jiný spád – od -120 do +100. To je ovlivněno hustotou polyethylenu a jeho strukturou na molekulární úrovni.

Specifika materiálu

Je třeba poznamenat jednu významnou nevýhodu - rychlé stárnutí polyethylenu. Ale tohle je opravitelné. Zvýšení životnosti je dosaženo díky speciálním antioxidačním přísadám, kterými mohou být saze, fenoly nebo aminy. Je třeba také poznamenat, že materiál s nízkou hustotou je viskóznější, takže jej lze snadněji zpracovat na produkty. O elektrických vlastnostech nemluvě. Polyetylen, vzhledem k tomu, že se jedná o nepolární polymer, je vysoce kvalitní vysokofrekvenční dielektrikum. Díky tomu se propustnost a ztrátová tangenta mění jen málo od změn vlhkosti, teploty (v rozsahu od -80 do +100) a frekvence elektrického pole. Zde je třeba poznamenat jednu vlastnost. Takže pokud jsou v polyethylenu zbytky katalyzátoru, pak to přispívá ke zvýšení tangens dielektrických ztrát, což vede k určitému zhoršení izolačních vlastností. Nyní jsme zvážili obecnou situaci. Nyní pojďme konkrétně.

Co je LDPE?

Jedná se o elastický, lehký, krystalizující materiál s tepelnou odolností v rozsahu od -80 do +100 stupňů Celsia. Má lesklý povrch. Skleněný přechod začíná na -20. A tání je v rozmezí 120-135. Vyznačuje se dobrou rázovou houževnatostí a tepelnou odolností. Hustota polyethylenu významně ovlivňuje získané vlastnosti. Spolu s tím se tedy zvyšuje pevnost, tuhost, tvrdost a chemická odolnost. Zároveň se ale snižuje tendence k roztahování a prostupnosti.pro páry a plyny. Je nemožné si nevšimnout tečení, které je pozorováno při dlouhodobém zatížení. Takový polyethylen je biologicky inertní a lze jej snadno recyklovat. Což je v moderních podmínkách velmi užitečné. Když už mluvíme o použití polyethylenu, je třeba poznamenat, že se používá k výrobě obalů a nádob. Zhruba třetina produkce jde tedy na výrobu vyfukovacích nádob, které se používají v potravinářském průmyslu, kosmetice, automobilovém průmyslu, domácnosti, energetice a filmech. Setkat se s ním ale můžete i při tvorbě potrubí a potrubních dílů. Důležitou výhodou tohoto materiálu je jeho odolnost, nízká cena a snadné svařování.

HDPE

Jedná se o elastický, lehký, krystalizující materiál s tepelnou odolností (bez zatížení) v rozmezí -120 až +90 stupňů Celsia. Vlastnosti také silně závisí na hustotě výsledného materiálu. To má za následek zvýšení pevnosti, tvrdosti, tuhosti a chemické odolnosti. Tloušťka polyethylenu zároveň negativně ovlivňuje rázovou houževnatost, tažnost, odolnost proti praskání a propustnost pro páry a plyny. Navíc není rozměrově stálý a má znatelný negativní vliv při relativně malém zatížení. Je třeba poznamenat opravdu vysokou chemickou odolnost a vynikající dielektrické vlastnosti. Z negativního - takový polyethylen je špatně ovlivněn tuky, oleji a ultrafialovým zářením. Biologicky inertní, lze jej snadno recyklovat. Je to také možnécharakterizovat a jako odolné vůči záření. Použití vysokohustotního polyethylenu je nejčastější při tvorbě technických, potravinářských a zemědělských fólií. I když to samozřejmě není jediná možnost.

Lineární polyethylen

Je to elastický krystalizující materiál. Odolává teplotám až 118 stupňů Celsia. Důležitou výhodou tohoto materiálu je také jeho odolnost proti praskání, tepelná odolnost a rázová houževnatost. Používá se při výrobě obalů, kapacit a kontejnerů. Co tento polyetylen nabízí? Vlastnosti tohoto materiálu jsou velmi vysoké ve srovnání s analogem získaným nízkotlakou metodou. Proto má docela dobré vlastnosti. Ale přesto se zpravidla nemůže rovnat HDPE.

Jak může být materiál prezentován?

Takže jsme již uvažovali o hlavních typech polyethylenu. V jaké podobě je vytvořen? Nejoblíbenější jsou polyetylenové fólie a fólie. Tyto formy mohou být vyrobeny z libovolné hustoty materiálu. I když stále existují určité preference. K získání elastických a tenkých filmů je tedy široce používán nízkotlaký přístup. Šířka výsledného materiálu zpravidla dosahuje 1400 milimetrů a délka je 300 metrů. Lineární a vysokohustotní polyethylen jsou tužší, takže se používají pro konstrukce, které by neměly být ovlivněny: stejné desky, trubky, lisované a lisované výrobky atd.

Závěr

A na závěr nelze nezmínit regulační dokumenty, podle kterých se polyetylen vyrábí. GOST 16338-85 je zodpovědný za výrobky, které jsou vytvořeny při nízkém tlaku. Funguje od roku 1985. GOST 16337-77 upravuje otázky týkající se vysokotlakého polyethylenu. Je ještě starší a pochází z roku 1977. Tyto regulační dokumenty obsahují informace o požadavcích na materiály, ze kterých se vyrábí fólie, obaly a různé další produkty. Navíc je třeba poznamenat širokou škálu použití výsledných produktů a jejich druhovou rozmanitost. Takže například vyztužené polyethylenové fólie jsou velmi běžné. Jejich zvláštností je, že při stejné tloušťce jsou svými vlastnostmi o něco vyšší než běžné vzorky výrobků. Ubrusy, tašky a mnoho dalších užitečných věcí se vyrábí ze stejných vyztužených polyetylenových fólií. A jejich vlastnosti jsou získány zavedením speciálních nití z přírodních nebo syntetických vláken.