Vysokomolekulární polyethylen: popis, vlastnosti, použití

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

Každý den se do sféry lidské činnosti dostávají nové materiály získané umělými prostředky. Jedním z nich je vysokomolekulární polyethylen, který se stal komerčním produktem od 50. let 20. století, ale skutečnou popularitu si získává až nyní.

Popis

Polyethylen s vysokou molekulovou hmotností je typ termoplastického polymerovaného etylenu. Jeho hlavním znakem jsou velmi dlouhé molekulární řetězce. Jsou lépe vnímány a přenášejí zatížení, "kompenzují" je mezimolekulárními interakcemi.

Vzhled materiálu se neliší od ostatních typů plastů. Je bez zápachu, chuti, netoxický. Zavedením barev mu může být dána jakákoliv barva. Zároveň má řadu vlastností, které jej odlišují od ostatních polymerů.

Polyetylen s vysokou molekulovou hmotností je houževnatý materiál s velkou rázovou houževnatostí. Je schopen odolatvýznamné stresy. Neabsorbuje vlhkost, a proto neinteraguje s lidskou pokožkou a působí kluzce. Kromě toho má vysokou odolnost proti oděru (více než ocel) a nízký koeficient tření.

Vlastnosti vysokomolekulárního polyethylenu

Jak již bylo uvedeno, hlavním rysem tohoto vysokomolekulárního polymeru jsou dlouhé molekulární řetězce. Navíc jsou orientovány stejným směrem. Jsou umístěny téměř rovnoběžně navzájem. To vysvětluje sílu materiálu.

Přestože vysokomolekulární polyethylen tvoří dlouhé řetězce, vazba mezi jednotlivými molekulami je slabá. Toto číslo je o řád nižší než u kevlaru, což je neméně odolný materiál. Tato vlastnost způsobuje, že polymer není odolný vůči teplu - taje při teplotě 144 stupňů Celsia.

Tento polyetylen neobsahuje žádné estery, aminy ani hydroxylové skupiny, díky nimž jsou materiály náchylné k reaktivnímu a těžkému prostředí. Díky tomu látka nepodléhá vodě, vlhkosti, agresivním činidlům, mikroorganismům a UV záření.

Hlavní metody recyklace

Požadavky, podle kterých by se měl vyrábět vysokomolekulární polyethylen, obsahuje GOST 16338-85. Syntéza materiálu podle nich probíhá působením metalocenových katalyzátorů na monomer – ethylen. Pro přímou výrobu produktů se používají tyto hlavní typy zpracování:

1. Spřádání gelu. Surovinasmíchaný s rozpouštědlem. Výsledná hmota je protlačena otvory do vody. Výsledná vlákna se vypalují v pecích při jejich vytahování a odstraňování rozpouštědla.
2. Lisování za tepla a slinování. Prášková hmota je stlačena velkou silou, čímž se získá homogenní materiál. Poté se podrobí tepelnému zpracování - slinování při teplotě 150-200 stupňů.
3. Vytlačování pístu. Surovina se roztaví na homogenní hmotu podobnou pryži a poté se vytlačí speciálními tryskami.

Gelové předení je nejrozšířenější. Ostatně právě tímto způsobem se získávají vysokomolekulární polyethylenová vlákna s velkou pevností.

Vojenské použití

Vlákna, k jejichž výrobě se používá vysokomolekulární polymer, se široce používají k výrobě osobních ochranných prostředků, zejména neprůstřelných vest. Díky vlastnostem závitů, jako je nízká měrná hmotnost a vysoká mez kluzu (poměr těchto ukazatelů je 7-8krát vyšší než u oceli), je pancíř lehký a odolný proti kulkám, šrapnelům a dalším škodlivým prvkům.

Neprůstřelná vesta se vyrábí z plátů získaných nanášením vláken na sebe v různých úhlech. Díky této technologii se objevují víceosé tkaniny - speciální druh skelných tkanin, které odolávají namáhání v jakémkoli směru. Vysokomolekulární polyetylen se používá k ochraně trupu, končetin. Vlastnostivíceosé tkaniny umožňují ochranu obrněných vozidel a také použití vláken k vytvoření rukavic odolných proti proříznutí.

Lékařské aplikace

V medicíně se vysokomolekulární polyetylen používá hlavně k výrobě implantátů pro kyčelní kloub a páteř, kolenní klouby. Poprvé byl k tomuto účelu použit již v roce 1962. A od té doby začal dominovat.

Široce používaný a upravený materiál - síťovina nebo síťovaný polymer. Získává se louskáním vláken vysokomolekulárního polyethylenu gama kvanty nebo elektrony, které nitě sešívají. Poté je vystaven teplu, které snižuje jeho redoxní schopnost.

Vlákna na bázi této suroviny se také používají k šití. Lídrem ve výrobě těchto produktů je společnost DSM, která dodává na lékařský trh šicí nitě zvané Dyneema Purity.

Průmyslové použití

Fólie z vysokomolekulárního polyetylenu, která se na výrobní trh dodává v plochých předvalcích o tloušťce 2 cm, nalezla v průmyslu největší uplatnění Plastová okna prestižní třídy, PVC panely a PVC profily různých konfigurací jsou vyrobeny na jeho základě.

Ve strojírenství pro výrobu těsnících kroužků, ložisek, tvorbu dílů pracujících v hydraulickém nebo olejovém prostředí ataké v pneumatických instalacích s vysokým provozním tlakem se nejčastěji používá vysokomolekulární polyethylen 1000 - jeden z hlavních typů polymeru.