Подписка на рассылку

Полиэтилен

Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена. Является органическим соединением и представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически он морозостоек, не чувствителен к удару, при нагревании размягчается (80—120°С), при охлаждении застывает, прилипание — чрезвычайно низкая. Полиэтилен получают полимеризацией этилена и поступает в обработку в виде гранул от 2 до 5 мм.

Полиэтиле́н устойчив к действию воды, не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже концентрированной серной кислоты, но разлагается при действии 50%-ой азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора.

При комнатной температуре нерастворим и не набухает ни в одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80 °C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде. Под высоким давлением может быть растворён в перегретой до 180 °C воде.

Со временем, деструктурирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термостарению и проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др.

Полиэтилен (кроме сверхмолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия, экструзия с раздувом, литьё под давлением, пневматическое формование. Экструзия полиэтилена возможна на оборудовании с установленным «универсальным» червяком.

Полиэтиле́н используется при изготовлении полиэтиленовой плёнки ,тары (бутылки, банки, ящики, канистры),полимерных труб для канализации, дренажа, водо и газоснабжения, как электроизоляционный материал и полиэтиленовый порошок, термоклей.

Наше предприятие использует в своем производстве экструзионный полиэтилен высокого давления ( ПЭВД) и полиэтилен низкого давления ( ПЭНД ) для изготовления двустенных защитных труб общего назначения и электропроводки, дренажных труб с диаметром от 50 до 200 мм, гибких гофрированных труб общего назначения и электроповодки ( безгалогенные трудногорючие) с диаметром от 16 до 63 мм.

Применяемый в производстве полиэтилен различается на литьевой и экструзионный. Средняя молекулярная масса литьевого полиэтилена превышает среднюю молекулярную массу экструзионного . Вследствие этого оно обладает большей термостойкостью и более инертно к разбавленным кислотам и щелочам.

В процессе экструзии сырье переходит из твердого состояния (гранулы, порошок) в расплав, а потом снова в твердое состояние после выхода из фильеры (мундштука) и охлаждения. В материальном цилиндре экструдера (как и в литьевой машине) различают три зоны: загрузки, сжатия и дозирования.

В зону загрузки поставляются твердые гранулы, которые перед переработкой просушиваются и с помощью шнека сжимаются в монолитную корку. Твердый материал прижимается спиральным каналом, который образован поверхностями цилиндра и винтовой нарезкой шнека. Трение полимера о стенки цилиндра должно быть больше, чем о шнек. Оно регулируется за счет обеспечения высокой чистоты поверхности шнека по сравнению со стенкой цилиндра, а также температурой (цилиндр нагревается, а шнек охлаждается). Плавление полимера происходит за счет теплоты, которая поступает от нагревателей, а также за счет теплоты от внутреннего трения. В зоне сжатия гранулы полностью расплавляются и вследствие уменьшения глубины нарезки шнека расплав сжимается до образования гомогенной массы, свободной от воздушных включений.В зоне дозирования глубина нарезки шнека не изменяется. Задание этой зоны – нагнетать в формующую головку расплав при постоянных значениях температуры и давления.

Технологический процесс выдувного формования происходит в две стадии: первая стадия – формование трубной заготовки; следующая – раздув в форме с помощью сжатого воздуха. На второй стадии заготовка приобретает конфигурацию готового изделия, которое охлаждается в форме, а потом вынимается из неё после размыкания.

Температурный режим экструдирования заготовки устанавливается в зависимости природы полимера, который перерабатывается, от конструктивных особенностей оборудования и формующего инструмента, а также от конфигурации, размеров и толщины стенки изделия.

Повышение температуры экструзии хорошо влияет на внешний вид и качество поверхности изделий (улучшается поверхностный глянец, снижается шероховатость), но при этом возрастает разнотолщинность стенок вследствие вытягивания заготовки и увеличивается цикл формования за счет возрастания времени охлаждения изделия. Перегрев также может вызывать ослабление сварного шва за счет термоокислительной деструкции материала.

Сниженная температура формования может быть причиной непрочного сварного шва, большой усадки и превышенной толщины стенок изделий.

Скорость экструдирования заготовки влияет на массу и толщину стенок изделия, чистоту внутренней поверхности, разнотолщинность изделий и производительность процесса.

Увеличение скорости экструдирования заготовки приводит к увеличению толщины стенок, снижению разнотолщинности и повышению производительности процесса. Но слишком большая скорость может привести к повышению шероховатости заготовки, образованию местных утоньшений стенок изделия по линии слития потоков, а также появления на поверхности изделия частиц нерасплавленного материала.

На процесс экструзии наиболее влияют удельная плотность и показатель текучести расплава полимера. Увеличение плотности приводит к возрастанию жесткости изделий, уменьшение проницаемости для газов и жидкостей. Но, для изделий на основе материала с повышенной плотностью, одновременно снижается ударная стойкость.

С увеличением показателя текучести расплава улучшается глянцевость изделий, но снижается ударная стойкость, относительное удлинение при растяжении и сопротивление к растрескиванию.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) образуется при следующих условиях: 
• температура 120—150 °C; 
• давление ниже 0.1 — 2 МПа; 
• присутствие катализатора (катализаторы Циглера—Натта, например, смесь TiCl4 и AlR3);

Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—3 000 000, степень кристалличности 75-85 %.

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), образуется при следующих условиях: 
• температура 200—260 °C; 
• давление 150—300 МПа; 
• присутствие инициатора (кислород или органический пероксид); 
в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—500 000 и степень кристалличности 50-60 %. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идёт в расплаве.


Назад к списку