Полиэтилен

ПОЛИЭТИЛЕН - термопластичный полимер, являющийся продуктом полимеризации этилена и представляющий собой полупрозрачный, химически инертный, малопластичный материал с высокими электроизоляционными свойствами

[-CH2-CH2-]n.
Полиэтилен - полимер, получаемый полимеризацией этилена:
nCH2=CH2                 (-CH2-CH2)n
Радикальную полимеризацию этилена проводят при высоком давлении (120-150МПа) и при 300-350 С. В качестве инициатора радикальной реакции используют кислород. Таким способом получают полиэтилен высокого давления (ПЭНП) или в отечественной номенклатуре  (ПЭВД) со степенью полимеризации примерно 50000. Полученный полимер имеет разветвленную структуру и низкую плотность. Плотность 910-935 кг/м3. Выпускают стабилизированным и в виде гранул.
Если  полимеризация провидится путем пропускания этилена через инертный растворитель, содержащий суспензию катализатора - TiCl4 и  Al(C2H5)3, то процесс протекает при температуре 60 С и под давлением порядка 500кПа. В этих условиях получают полиэтилен строго линейной структуры со степенью полимеризации до 300 000. Полученный полимер полиэтилен низкого давления (ПЭВП) или отечественная  номенклатура (ПЭНД) обладает большой плотностью, большой прозрачностью и растяжимостью.
Полиэтилен - прозрачный материал, обладает высокой химической. Он термопластичен (температура размягчения 100-130 С), плохо проводит тепло.
В настоящее время, кроме уже ставших традиционными ПЭНП и ПЭВП, производятся сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП), высокомолекулярный полиэтилен высокой плотности (ВМПЭВП), сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА), с пропиленом (СЭП) и ряд других марок.
Применение полиэтилена весьма широко - от труб диаметром до 1500мм до микронных капилляров, пленок толщиной от 3-5мкм до 200-500мкм и шириной полотна до 40м.На основе полиэтилена получают волокна с модулем упругости до 250 ГПа.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА

Свойства

ПЭНП

ПЭВП

СВМПЭ

 

ПЭВП

ПЭНД

ПЭСД

Плотность, кг/м3

918-935

945-955

960-970

940

Температура плавления, С

105-115

130-135

130-135

125-135

Температура размягчения, С

60-65

80-90

80-100

110-120

Молекулярная масса промышленных марок, 10-4

2-5

7-35

4-7

350-600

Модуль упругости при изгибе, МПа

80-260

1000-1200

1070-1100

1070-1100

Разрушающее напряжение, МПа при:

растяжении

изгибе

 

 

 

 

10-16

22-32

25-38

28-32

12-17

20-35

25-40

30-40

Относительное удлинение, %

150-600

400-800

200-800

400-500

Ударная вязкость, кДж/м2

Образец не ломается

Твердость по Бринеллю, МПа

15-25

45-60

55-60

40-50

Удельная теплоемкость, кДж/(кг*К)

2,1-2,8

2,3-2,7

2,3-2,7

2,5-2,9

Коэффициент температуропроводности, Вт/(м*К)

0,2-0,3

0,27

0,27

0,28

Коэффициент линейного расширения, 104 град-1

2,2-2,5

2

2

2

Показатель текучести расплава, г/10 мин

0,2-20

0,1-15

0,2-10

0,2-0,3

При обозначении базовых марок ПЭВД (ПЭНП) первая цифра указывает на способ производства (1-высокое давление при полимеризации). Две последующие цифры обозначают метод производства базовой марки. При использовании автоклавного метода порядковые номера от 1 до 49,  при методе с использованием трубчатого реактора - от 50 до 99. Четвертая цифра указывает на способ усреднения полимера: холодным смешиванием - 0, в расплаве - 1. Пятая цифра обозначает группу плотности ПЭВД:
1 -900-909 кг/м3                 4 -922-926 кг/м3
2 -910-916 кг/м3                 5 -927-930 кг/м3
3 -917-921 кг/м3                 6 -931-939 кг/м3
Цифры, расположенные после тире, указывают на значение показателя текучести расплава (ПТР), увеличенное в 10 раз. Например, обозначение 10703-020 показывает, что это базовая марка  ПЭВД (1), полученная автоклавным  синтезом (07), усредненная холодным смешением гранул (0) и с плотностью третьей группы (3). ПТР этой марки составляет 2г/10 мин.

Композиции на основе базовых марок обозначается иначе. Первые три цифры показывают базовую марку (без ее расшифровки), а цифры после тире - номер рецептуры добавки. Например, 153-171 - композиция, приготовленная на основе базовой марки 153, т.е. ПЭВД (1), синтез в трубчатом реакторе (53), номер рецептуры добавки 171 (самозатухающая, стойкая к термофотоокислительному старению).

СЭП - сополимер этилена с пропиленом обладает повышенной устойчивостью к растрескиванию и эластичностью при большой механической прочности по сравнению с ПЭВД. СЭП применяется в кабельной промышленности для производства изделий литьем под давлением, экструзией и экструзионно - раздувным формованием (бутыли, флаконы, канистры, трубы).
СЭВ (СЭВИЛЕН) - сополимер этилена с винилацетатом, различающиеся содержанием винилацетата, который варьируется в диапазоне 10-60%. СЭВИЛЕН - характеризуется прозрачностью, нетоксичностью, устойчивостью к старению и стабильностью при переработке.

Механическая стойкость полиэтиленов к кислотам и растворителям:

Полиэтилены

Н2SO4

20-60%

HNO3 50%

HCl  до 37%

Ацетон

Этанол

Бензол

Фенол

ПЭВД (ПЭНП)

3

2

2 , 3

2 , 3

3

1

3

ПЭНД (ПЭВП)

3

1 , 2

3

2 , 3

3

2

3

Теплофизические свойства полиэтиленов:

Полиэтилены

Теплопроводность, λ, Вт/(м*К)

Теплоемкость, с, кДж/(кг*К)

Температуропроводность, a*107, м2

Средний КЛР (β*105),К-1

ПЭВД (ПЭНП)

0,32-0,36

1,8-2,5

1,3-1,5

21-55

ПЭНД (ПЭВП)

0,42-0,44

2,9-2,1

1,9

17-55

Диэлектрическая проницаемость полиэтиленов:

Полиэтилены

έ  при  v, Гц

50

103

106

ПЭВД (ПЭНП)

2,28

2,28

2,2

ПЭНД (ПЭВП)

2,3

2,3

2,3

Показатели пожароопасности полиэтиленов:

Полиэтилен

Температура, С

Теплота сгорания

 


Тв

Тсв

МДж/кг

Полиэтилен

306

417

44-47

(Тв-температура воспламенения, Тсв-температура самовоспламенения)

Особенности горения полиэтиленов:

ПЭНД, ПЭВД - горит в пламени при удалении
Окраска пламени - голубое, яркосветящееся с желтой верхушкой, середина пламени голубая.
Характер горения - небольшое количестве копоти, без образования сажи, расплав капает, капли горят.
Запах - горящего парафина (потухшей свечи) 

Температурные характеристики полиэтилена:

Полиэтилен

Предел рабочих температур

Теплостойкость по Мартенсу, С

Температура плавления, С

верхний

нижний

Полиэтилен высокого давления ПЭВД (ПЭНП)

60-70

-45

-

100-108

Полиэтилен низкого давления ПЭНД (ПЭВП)

70-80

-60

-

120-135

Пределы изменений механических свойств полиэтиленов:

Наименование полиэтилена

Предел прочности, МПа

Относительное  удлинение, %

Модуль упругости, МПа

Твердость, МПа

Ударная вязкость, кДж/м2

σв

σсж

σи

ε

Ε*10-3

Εи*10-3

НВ

а

а1

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) (ПЭНП)

10-17

12

12-17

50-600

-

0,12-0,26

14-25

-

-

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) (ПЭВП)

На главную стр.  

18-35

20-36

20-38

250-1000

-

0,65-0,93

44-52

-

2-150