Полиэтилен температура плавления

Характеристики и применение полиэтилена высокого давления

Современный мир сложно представить без пластмассы. Сегодня все, что нас окружает на треть состоит из разного рода пластмасс.

Мы настолько к ним привыкли, что не всегда замечаем их в повседневной жизни. А вместе с тем, пластмассы – это прибыльный бизнес, который приносит своим владельцам миллионы долларов в год.

Среди них самый распространенный и самый доходный – это производство полиэтилена.

Полиэтилен можно условно разделить на два основных подвида: полиэтилен с высокой плотностью, получаемый под воздействием низкого давления, и полиэтилен с низкой плотностью, получаемый под воздействием высокого давления. Именно о ПВД – полиэтилене высокого давления – и пойдет речь в данной статье.

Сфера применения полиэтилена достаточно широка. По большей части полиэтилен высокого давления используют для выпуска пленки и различных пленчатых изделий: термопленки, пакеты, пищевая многослойная упаковка, парниковые пленки.

Изделия из полиэтилена высокого давления используют в электротехнике, химическом и пищевом производстве, автомобилестроении, строительстве и пр.

Трубы из полиэтилена высокого давления отличаются непревзойденной прочностью и рекомендуются для установки в системах жил.коммуникаций.

Что же такое ПВД?

ПВД (он же ПЭВД, он же LDPE) – внешне почти полностью прозрачный и слабопластичный материал, в свободном состоянии не восприимчивый к воздействиям химических веществ, отличный электроизолятор, морозоустойчив, не подвержен радиации, влаго- и газонеропницаемый.

Если же говорить более научным языком, технические характеристики полиэтилена высокого давления следующие:

– температура плавления полиэтилена высокого давления от 105 до 115 градусов по Цельсию; – плотность полиэтилена высокого давления от 917 кг/кубометр до 935 кг/кубометр; – предельные рабочие температуры от -45 до 70 градусов по Цельсию; – предел прочности 10-17 МПа; – удлинение (относительное) от 50 до 600%;

– твердость 14-25 МПа;

Материалом для получения полиэтилена выступает непредельный углеводород – этилен. Для того, чтобы из газообразного вещества получился ПВД его необходимо полимеризовать, то есть создать ковалентные связи между молекулами углеводорода.

Однако сделать это нужно при определенных условиях: нагреть базовое вещество до температуры от 200 до 260 градусов по Цельсию, сжать газ под давлением не меньше 150 МПа (но и не больше 300 МПа) и инициировать реакцию с помощью активатора.

Во время нагрева молекулы активатора распадаются на свободные радикалы. Эти радикалы вступают в реакцию с СН2 (этилен).

За счет нагревания и присоединения активатора инициированная молекула этилена начинает активно присоединять к себе все больше и больше новых молекул СН2. Иначе говоря – начинается полимеризация этилена.

ПВД базовых марок имеет не линейную структуру, с множественными боковыми ответвлениями цепи от центра начала реакции. Иногда боковая цепь равна или даже превосходит длину основной цепи.

Технологии производства ПВД

Производство полиэтилена высокого давления может идти по одной из трех технологий: термоплимеризация в массе, в растворителе или в суспензии, – и на одном из двух видов полимерных установок: трубчатом реактор или цилиндрическом, вертикально расположенном, оснащенном специальным перемешивающим механизмом агрегате под названием автоклава.

К слову сказать, на данный момент оба типа установок для полимеризации этилена под высоким давлением распространены примерно одинаково, так как некоторые марки ПВД можно получить только в том или ином виде оборудования.

В разных установках получается различный по своим свойствам полиэтилен, что дает изготовителю возможность по своему усмотрению изменять параметры готового продукта контролируя один из следующих показателей: – давление в системе; – температуру нагрева; – количество инициирующего вещества;

– длительность воздействия.

Что же изменится? Чем больше давление, тем больше масса молекул и меньше боковых отделений в структуре молекулы ПВД.

Чем больше инициирующего вещества, тем наоборот меньше масса, быстрее скорость реакции и больше молекул О2. Чем жарче, тем меньше масса, больше ответвленность от центра реакции и быстрее сама реакция.

Ну и на последок, чем дольше вещество находится в системе, тем быстрее оно превращается и тем больше становится его масса.

Однако у всего есть свой передел. К примеру если не контролировать дозировку вещества-инициатора, то при определенном соотношении активатор / температура происходит взрыв и распад этилена на атомы с выделением метана.

В то же время, если температура становится значительно выше нормы, а система теплоотведения не успевает охладить вещество вовремя, также может произойти неконтролируемое ускорение реакции, а затем взрыв с последующим распадом этилена на атомы.

Контроль за качеством полиэтилена осуществляется специальным ГОСТом (№16337-77 от 01.01.79г.). Согласно ему ПВД может быть двух категорий: базовый (значит в нем отсутствуют какие-либо добавки) или композиционный (база + различные добавки, может быть бесцветным или цветным).

Марки полиэтилена

Базовые марки полиэтилена бывают 2-х видов в зависимости от типа выпускающего их устройства (автоклава или трубчатый реактор) и 3-х сортов (высший, первый и второй). Если ПВД производится в гранулированном виде, то все частицы его должны быть одной формы и размера.

Границы размера для частиц ПВД в норме от 0,2 до 0,5 см. Также в каждой партии допускаются небольшие отклонения от нормы (т.е.

наличие частиц размером больше базового показателя), но следует учесть, что их процентное содержание не должно превышать установленных ГОСТом пределов.

Цифровой код заложенный в названии каждой марки позволяет с легкостью определить, о каком продукте идет речь (для ПВД первая цифра всегда 1, она указывает на наличие высокого давления в системе), на каком оборудовании произведен ПВД (вторая и третья цифра в наименовании марки , числа от 01 до 49 присваиваются ПВД изготовленным на автоклаве, числа от 50 до 99 – ПВД из трубчатых реакторов), как происходило усреднение полимерного соединения (0-холодным смешением, 1- при расплаве), какой плотности вещество (всего существует 6 классов), а также показатель текучести ПВД (номер через тире).

На данный момент отечественные производители полиэтилена располагаются в Ангарске, Томске и Казани. В странах ближнего СНГ ПВД производят в Белоруссии (г.Новополоцк). Наиболее известные зарубежные производители ПВД:  T, Vordian, Polimeri Europa, NOVA Chemicals, Basell и пр.

Наряду с классическими формами ПВД в последние годы стал набирать обороты выпуск схожей с ним модификации – линейного полиэтилена (ЛПЭВД или ЛПЭНП). Его структура такая же линейная, как и у полиэтиленов низкого давления, но имеет большее число ответвлений.

ЛПЭВД гораздо более перспективное вещество, чем классический ПВД, так оно имеет в несколько раз большую прочность, при том, что толщина получаемых пленок значительно ниже. Кроме того, ЛПЭВД в отличие от других полиэтиленов можно использовать для упаковки горячих продуктов питания, за счет большего диапазона рабочих температур. А еще он не растрескивается и имеет блестящую поверхность.

Сейчас цена почти в полтора раза ниже, чем цена на ЛПЭВД, однако не далек тот час, когда ЛПЭВД догонит своих “ближайших родственников” по классу.

С каждым годом ЛПЭВД становится производить все дешевле, а значит потенциально в ближайшем будущем он может вытиснуть ПВД и ПНД с лидирующих позиций на рынке полимеров.

Источник: //promplace.ru/himiya-i-proizvodstvo-plastmass-staty/polietilen-vysokogo-davleniya-1446.htm

Полиэтилен в сфере производства упаковочных материалов, пищевых стрейч-пленок

Полиэтилен (ПЭ, PE) — полимерный материал для промышленного применения. Используется как сырье в производстве упаковочных материалов: пленок, пакетов, рукавов и полурукавов, жесткой тары, емкостей.

Имеет широкий диапазон свойств (зависят от технологии обработки). Поставляется в виде круглых гранул (2-5 мм), может быть порошкообразным.

Его получают в результате химической реакции из газа этилена, при его полимеризации.

Применение

Полиэтиленовые упаковочные материалы изготавливаются несколькими способами:

• экструзия — изготовление пленок, листовых материалов;
• выдувная экструзия — расплав сырья с последующим формованием пластиковых емкостей (канистр, бутылок, цельной тары);
• литье пластика под давлением с использованием пресс-форм — изготовление жесткой тары или ее элементов;
• вакуумный термоформинг — производство полых емкостей, жесткой тары;
• ротационное формование — технология изготовления сложных по форме емкостей, тары.

Полиэтилен может проходить дополнительную обработку:

• сшивание, вспенивание, хлорсульфирование для производства стройматериалов;
• армирование металлом — увеличивает жесткость, прочность, позволяет получать конструкционные материалы для строительства;
• сварка (контактная, с использованием трения, разогретого газа) — соединение листов, полотен пленки, элементов жесткой тары.

Полученные в результате упаковочные материалы могут использоваться для пищевой продукции, промышленных, непродовольственных товаров. Такая упаковка универсальна:

• защищает от влаги, грязи;
• экономична;
• подходит для любых товаров;
• имеет нейтральные химические свойства, безопасный состав;
• может быть прозрачной, цветной (окрашивается в массе), оформленной с помощью печати;
• подходит для вторичной переработки (выполняется проще в сравнении с другими полимерами).

Виды

Полимер получают в результате химической реакции, которая проходит в условиях низкого либо высокого давления.

ПВД (ПЭНП, LDPE). Этилен смешивают с кислородом. Газ полимеризуется при нагреве и под давлением в 25 МПа. Продуктивность — 18-20% газа проходит полимеризацию, остаток удаляется из реактора.

Полученный полимер после охлаждения гранулируется, проходит сушку. До гранулирования в состав сырья могут вводиться красители.

При добавлении пигмента гранулы становятся цветными (полимер сохраняет цвет при дальнейшей обработке).

Молекулярная структура полученного материала — с разветвленными связями, с аморфной кристаллической решеткой, что обеспечивает ему низкую плотность.

Характеристики:

• масса молекулы: (30-400)*103;
• текучесть расплава: 0,2-20 г/10 мин при 230°C;
• стеклуется/плавится при температуре -4°C/+105-115°C;
• плотность: 0,91-0,93 г/см3;
• коэффициент кристалличности: 60%;
• при производстве дает усадку в 1,5-2%.

ПНД (ПЭВП, HDPE). Для его получения достаточно давления в 3,4-5,3 МПа. Плотность готового материала за счет сравнительно низкого давления повышается. Полимеризацию чаще всего проводят в виде реакции в растворе органического растворителя (гексана) с добавлением катализатора.

Смесь разогревают до 160-250°C, давление — 3,4-5,3 МПа. Полученный раствор проходит дополнительную обработку: удаление остатков гексана, гранулирование, вымывание остатков катализатора. По такой технологии можно изготавливать порошкообразный полиэтилен.

Как и ПВД, он может быть цветным при добавлении пигментов.

Характеристики:

• масса молекулы: (50-1000)*103;
• текучесть расплава: 0,1-15 г/10 мин при 230°C;
• стеклуется/плавится при температуре -120°C/+130-140°С;
• плотность: 0,94-0,96 г/см3;
• коэффициент кристалличности: 70-90%;
• при производстве дает усадку в 1,5-2%.

В упаковочной промышленности используются полиэтилен, сополимеры этилена следующих дополнительных видов.

Полиэтилен:

• LLDPE — тонкие, ламинированные, растягивающиеся, стрейч-пленки;
• mLLDPE — используется как дополнительный компонент при производстве пленок;
• MDPE — для производства методом ротационного формования, может использоваться при изготовлении емкостей, жесткой тары;
• EPE — вспенивающийся, используется при изготовлении амортизирующей, защитной упаковки для техники, оборудования и т.п.;
• PEC — хлорированный, может использоваться как модифицирующая добавка при изготовлении упаковочных материалов со специальными свойствами.

Сополимеры этилена:

• с бутилакрилатом (EBA и др.) — пищевые, многослойные пленки, модификатор полимерного сырья;
• с метилакриталом (EMA) — модификатор для улучшения совместимости полимеров;
• с этилакрилатом (EEA) — многослойные пленочные материалы;
• с винилацетатом (EVA) — пищевая упаковка;
• с виниловым спиртом (EVOH и др.) — свойства определяются содержанием этилена, используется для пищевых, термоусадочных пленок, формованных материалов;
• с полиолефиновыми пластомерами (POE, POP) — модификатор для многослойных пленок.

ПВД и ПНД имеют ряд общих физических, химических свойств:

• устойчивость к действию химии (чем выше плотность и молекулярная масса — тем она устойчивее материал);
• паро-, газопроницаемость может меняться для готовых материалов с разным количеством слоев, с разной молекулярной структурой, но в любом случае остается низкой;
• нейтральные химические свойства — не реагирует с щелочными концентратами, с солевыми растворами, с рядом кислот (плавиковая, соляная, карбоновая и др.), с растворителями (включая органические), спиртами, маслами;
• может разрушаться при контакте с хлором, фтором, раствором азотной кислоты (в концентрации от 50%);
• может набухать под действием органического растворителя;
• жесткость — выше для ПНД (может быть твердым), ниже для ПВД (мягкий);
• физические свойства — сгибается без переломов, сохраняет эластичность в широком диапазоне температур, устойчив к ударным нагрузкам. Не имеет собственного запаха. Диэлектрик. Не впитывает, не поглощает посторонние вещества;
• выдерживает нагрев на воздухе до +80°C;
• подвержен фотостарению при продолжительном действии прямых УФ-лучей. Возможно использование фотостабилизаторов;
• не выделяет вредных или опасных веществ, безвреден, допускается использование для упаковки пищевых продуктов.

Компания «Алита» использует ПВД, ПНД, другие виды полиэтилена в изготовлении полимерных пленок, рукавов, полурукавов, емкостей, других упаковочных материалов.

Источник: //www.fleimina.ru/inform/materialy/polietilen/

Полиэтилен: температура плавления, потребительские свойства и применение

Сегодня человечество не может обойтись без искусственных материалов. Они обладают рядом уникальных качеств, доступны и значительно удешевляют производство. Одним из таких материалов выступает полиэтилен.

Температура плавления, а также прочие его технические характеристики заслуживают подробного рассмотрения. Ведь это один из самых востребованных сегодня материалов. Более половины всего этилена, производимого мировой химической промышленностью, направляется для получения полиэтилена.

Чтобы понимать, почему он так популярен сегодня, следует рассмотреть его характеристики.

Структура молекулы полиэтилена достаточно простая. Она выглядит как цепочка, которая состоит из атомов углерода. К каждому из них присоединяются 2 молекулы водорода. В мире существует две модификации этого вещества.

Они различны по структуре. Это отражается и на свойствах, которыми обладает полиэтилен (температура плавления и кипения, потребительские свойства). Объединяет их только происхождение. Обе модификации получают из этилена.

Чтобы создать линейный полиэтилен, применяют специальные катализаторы. Процесс полимеризации идет при температуре до 150 °С.

Характеристики

Термопластичным полимером, который характеризуется непрозрачностью при толстом слое, предстает для нас полиэтилен. Температура плавления, технические особенности материала делают его популярным. Он кристаллизуется в диапазоне от -60 до -269 °С.

Основным его положительным качеством является отсутствие смачивания полиэтилена водой. В домашних условиях он не подвержен воздействию различных органических растворителей. Также он не вступает в реакцию при комнатной температуре с водными солевыми, кислотными и щелочными растворами.

При повышении температуры до 60 °С, материал становится уязвим для серной и азотной кислот. Применяя окислители для обработки поверхности полиэтилена, следует ожидать разрушения поверхностного слоя. Материал начинает смачиваться водой. Это качество необходимо для склеивания полиэтилена.

Способы полимеризации

В зависимости от способа полимеризации этилена, полиэтилен бывает 3 видов: низкого, высокого давления и линейный тип материала. Это определяет, какими качествами будет обладать полиэтилен. Температура плавления, технические свойства каждой разновидности различны. Поэтому их применяют практически в любой сфере человеческой деятельности.

Полиэтилен, изготовленный под высоким давлением, более мягкий. Его полимеризируют радикальным методом. Давление при это достигает 1-3 тыс. атм. Температура равна 180 °С. Кислород в этом случае участвует как инициатор.

Полиэтилен низкого давления изготавливают при помощи катализаторов Циглера-Натта. В этом процессе также принимает участие органический растворитель. Рабочее давление составляет не менее 5 атм., а температура превышает 80 °С.

Линейный (средний) полиэтилен является промежуточным материалом между рассмотренными разновидностями. Это касается его качеств и свойств. Его изготавливают при давлении 30-40 атм. При использовании металлоценовых катализаторов удается получить продукт усиленной прочности.

Причина различий свойств полиэтилена

Разветвленность структуры макромолекул определяет свойства, которыми обладает полиэтилен. Температура плавления, плотность зависят от вида цепи. Чем больше разветвлений она имеет, тем более эластичный материал с меньшими кристаллическими свойствами получается на выходе.

Такая особенность структуры затрудняет образование более плотной упаковки макромолекул, становится препятствием 100% уровня кристалличности. Материал также имеет атмосферную фазу. В ней содержатся недостаточно упорядоченные участки молекул. Способ производства определяет соотношение кристаллической и атмосферной фаз. Именно эта особенность влияет на свойства полиэтилена.

Поэтому пленки, которые производят под низким давлением, более проницаемые, чем их другие разновидности. Чем больше кристалличность (молекулярная масса), тем выше механические показатели. Поэтому в виде пленки материал прозрачен и эластичен. Но листы из полиэтилена будут жесткими и непрозрачными.

Воздействие температуры

Под воздействием окружающей среды меняются качества, которыми наделен полиэтилен. Температура плавления этого вещества также зависит от способа производства. В общем виде при нагреве полиэтилен проходит несколько стадий. Сначала он становится более мягким, эластичным. Он легко поддается деформации под воздействием механических влияний.

Температура хрупкости, при которой средний полиэтилен теряет свои прочностные характеристики, составляет 70 °С. При дальнейшем ее повышении вещество размягчается еще больше. Оно полностью теряет присущую ранее форму при нагреве 120 °С. В жидкую субстанцию он превращается при температуре 130 °С.

Помимо температуры нагрева, необходимо учитывать воздействие ультрафиолета. Если материал применяется для уличных изделий, необходимо выбирать более прочные разновидности. Иначе мягкий, эластичный полиэтилен после года эксплуатации под прямыми солнечными лучами станет твердым и хрупким. Даже цвет материала меняется со временем.

Полиэтилен низкого давления

У каждой разновидности материала существуют особенные качества. Это расширяет спектр применения, которым обладает полиэтилен. Температура плавления (высокая плотность) составляет 120-135 °С. У отдельных марок теплостойкость составляет 110 °С. Высокая молекулярная плотность способствует повышению тепловой и ударной стойкости.

Помимо перечисленных качеств, полиэтилен низкого давления менее подвержен химическим воздействиям. Однако излишняя плотность молекул при низких температурах делает материал хрупким, он становится проницаемым для паров, газов.

Эта разновидность материала обладает хорошими диэлектрическими характеристиками. Он биологически неактивен, но легко перерабатывается в промышленном производстве.

Полиэтилен высокого давления

К этой группе относят эластичный, легкий полиэтилен. Температура плавления, свойства кристаллизации не позволяют выполнять из него высокопрочные, устойчивые к нагревам изделия. В зависимости от марки может иметь разную плотность. Их температура плавления составляет от 60 до 90 °С.

Так же, как и предыдущий тип материала, полиэтилен высокого давления бывает более прочным, если молекулярная масса увеличивается. Он становится менее подверженным химическим, ультрафиолетовым влияниям. Но при этом снижается его способность выдерживать удары. На таком полиэтилене в сильные морозы появляются трещины, разрывы. Он становится проницаемым для паров и газов.

У такого материала также присутствуют хорошие диэлектрические качества. Он не проявляет стойкости к жирам, маслу. Зато этот материал способен сдерживать радиационные лучи. Биологически этот материал также инертен, но прост в переработке.

Применение полиэтилена низкого давления

Присущие материалу качества определяют область применения, которую имеет полиэтилен. Температура плавления (применение этого показателя обязательно при выборе каждого изделия) позволяет делать из такого вещества упаковку и тару. Чаще всего изготавливают контейнера выдувным формованием. Это могут быть емкости для косметики или духов, пищевая тара.

Канистры и контейнера из полиэтилена низкого давления применяют в автомобильной и химической промышленности, при изготовлении бочек и топливных баков.

Набирает оборотов производство упаковочных пленок из подобного материала. Его широко применяют при производстве труб, фитингов. Это дешевый и долговечный материал. Он способен вытеснить прочую конкурентную продукцию с рынка.

Применение полиэтилена высокого давления

Полиэтилен, температура плавления которого ниже, чем у предыдущей разновидности, применяется в производстве пленок для сельского хозяйства, пищевой промышленности и прочих технических целей. Его востребованность постоянно растет.

Различные пленки для сельскохозяйственных целей могут иметь дополнительную армировку, их цвет также различен. Их применяют в теплицах, на полях для повышения качества и объемов урожая.

Пищевые пленки, пакеты во всем мире потребляются с каждым годом все в больших масштабах. Этот вид материала вытеснил из основных рыночных сегментов продукцию из других материалов.

Структура потребления

Полиэтилен, температура плавления которого определяет область его применения, во всем мире пользуется большим спросом. Структура потребления материала довольно интересна. 60-70% полиэтилена используется для изготовления листов и пленок.

Также довольно большую часть в общем объеме производства занимают изделия, полученные литьем под давлением или при помощи экструзии. Более незначительно производство изоляции для электрических проводов, труб и фитингов. Также полиэтилен применяется для получения изделий путем выдувания и прочего.

В производстве листов и пленок практически всегда применяют полиэтилен высокого давления (низкой плотности). Они изготавливаются разными способами. Толщина пленок находится в пределах 0,03-0,3 мм, а листов – 1-6 мм.

Источник: //2qm.ru/biznes/promyshlennost/polietilen-temperatyra-plavleniia-potrebitelskie-svoistva-i-primenenie.html

Что собой представляет вещество

Структура молекулы полиэтилена достаточно простая. Она выглядит как цепочка, которая состоит из атомов углерода. К каждому из них присоединяются 2 молекулы водорода. В мире существует две модификации этого вещества.

Они различны по структуре. Это отражается и на свойствах, которыми обладает полиэтилен (температура плавления и кипения, потребительские свойства). Объединяет их только происхождение. Обе модификации получают из этилена.

Чтобы создать линейный полиэтилен, применяют специальные катализаторы. Процесс полимеризации идет при температуре до 150 °С.