HDPE и LDPE полиэтилен – что это? Разбираемся в обозначениях.
HDPE и LDPE такое обозначение полиэтилена часто можно встретить в различных обозначениях марок или справочной документации на тот или иной вид полиэтилена. HDPE и LDPE – международное принятое обозначение полиэтилена низкого (ПНД) и полиэтилена высокого давления (ПВД).
HDPE (high-density polyethylene или PEHD) является одним из наиболее привередливых пластиков для экструзии. Он плохо склеивается, из-за большой плотности, после застывания, но как правило, легко деформируется. Эксперименты в термопечи показали, что это может быть частично решено путем осаждения в подогретой среде. Для не опытных производителей рекомендуется использовать ABS или PLA перед попыткой использовать HDPE.
Экструзия гранул HDPE выполняется при температуре экструдера в соответствии с техническими условиями производителя (примерно 123-130 0C).
В качестве эксперимента можно также попробовать ABS HDPE смесь, которая может иметь лучшие характеристики чем «чистий» HDPE.
LDPE (low density polyethylene) один из лучших полиэтиленов для литья и экструзии. Позволяет получить как пленку различной толщины так и формовые детали (корпуса устройств, полиэтиленовые трубы, обмотку для кабелей и др.).
LDPE благодаря отличной прозрачности и антисептическим свойствам также нашел широкое применение в медицине и производстве пищевой упаковки. Большое кол-во имплантатов и протезов изготавливают из полиэтилена LDPE, который нейтрален к другим материалам и кожной ткани и не вызывает побочных реакций. Следующая большая группа изделий изготавливаемая из LDPE полиэтилена – это детские игрушки.
Отходы HDPE и LDPE поддаются ресайклингу во вторичную гранулу, которая может содержать один или другой тип полиэтилена, а также быть их блэндом, придав ему новые качества.
Кроме HDPE и LDPE обозначений видов полиэтилена также часто можно встретить и LLDPE, который получают при более низкой температуре чем LDPE за счет чего он имеет более длинные ветви и позволяет получить очень тонкую тянущуюся пленку (стрейч, термоусадочную). При переработке отходов LLDPE получают так называемую гранулу стрейча, которую применяют для примесей в строительные смеси, черепицу, тротуарную плитку и т.д.
Источник
Новости
ПНД (HDPE) — что это за материал
Большая часть выпускаемой продукции ЗТИ производится методом выдувного формования из полиэтилена низкого давления, который обозначают как ПНД или HDPE.
Давайте разбираться, что это за материал.
Полиэтилен низкого давления (ПНД) или как его еще обозначают — полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) имеет маркировку 02 и международную классификацию HDPE (High Density Polyethylene). Отличается высокими прочностными характеристиками и химической стойкостью.
ПНД имеет кристаллическую структуру и является легким эластичным термопластичным материалом. Устойчив к действию воды, не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой.
Применяется для производства бутылок для напитков и бытовой химии, «шуршащих» пакетов, пленки, крышек от пластиковых бутылок, канистр для широкого спектра веществ, а также бочек, баков и бидонов.
Историческая справка
Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году.
История полиэтилена высокой плотности (ПНД) развивалась с 1920-х годов, когда Карл Циглер начал работы по созданию катализаторов для ионно-координационной полимеризации. В 1954 году технология была в целом освоена, и был получен патент. Позже было начато промышленное производство ПНД.
Начиная с 50-х годов полиэтилен стал активно использоваться в пищевой промышленности как упаковка.
Экологичность
ПНД — экологичный материал, т.к. его отходы поддаются ресайклингу во вторичную гранулу, которые широко используется при изготовлении новых полимерных изделий. Кроме того, изделия из ПНД пригодны для многократного использования, что в значительной степени выделяет его на фоне многих других материалов. Также важно отметить низкие энергозатраты на производство. Низкие энергозатраты = меньше выбросов в атмосферу при производстве энергоресурсов.
По горючести ПНД, также как полипропилен, отнесен, согласно стандарту DIN 4102, к классу В: В1 — трудно возгораемые и В2 — нормально возгораемые. Температура самовоспламенения около 350°С.
По существу в химическом составе полиэтилена содержится только углерод и водород. Поэтому практически единственными веществами, выделяющимися при его горении, являются углекислый газ, монооксид углерода (угарный газ), вода и незначительное количество сажи.
Источник
Полиэтилен высокой плотности (НDPE, ПЭНД)
Полиэтилен высокой плотности (НDPE, ПЭНД, полиэтилен низкого давления)
Основные физико-химические свойства
Полиэтилен (ПЭ) [–CH2–CH2–]n существует в двух модификациях, отличающихся по структуре, а значит, и по свойствам. Обе модификации получаются из этилена CH2=CH2. В одной из форм мономеры связаны в линейные цепи с СП обычно 5000 и более; в другой – разветвления из 4–6 углеродных атомов присоединены к основной цепи случайным способом. Линейные полиэтилены производятся с использованием особых катализаторов, полимеризация протекает при умеренных температурах (до 150° С) и давлениях (до 20 атм).
Молекула полиэтилена представляет из себя не что иное, как длинную цепь из атомов углерода, к каждому из которых присоединено по два атома водорода. В зависимости от метода изготовления получаются макромалекулы с различной степенью разветвления и различной плотностью. Поэтому ПЭ подразделяется на две основные группы:
1. Полиэтилен низкой плотности
Полиэтилен низкой плотности (LDPE) – ПЭ с сравнительно сильно разветвленной макромолекулой и низкой плотностью (0,916–0,935 г/см³). Процесс его изготовления протекает при очень высоком давлении от 100 до 300 мПа и температуре 100–300 °С, поэтому обозначается так же, как полиэтилен высокого давления (ПЭВД).
2. Полиэтилен высокой плотности
Полиэтилен высокой плотности (НDPE) – ПЭ с линейной макромолекулой и относительно высокой плотностью (0,960 г/см³). Это полиэтилен, называемый также полиэтиленом низкого давления (ПЭНД), его получают полимеризацией со специальными катализаторными системами.
Линейные полиэтилены образуют области кристалличности, которые сильно влияют на физические свойства образцов. Этот тип полиэтилена обычно называют полиэтиленом высокой плотности; он представляет собой очень твердый, прочный и жесткий термопласт, широко применяемый для литьевого и выдувного формования емкостей, используемых в домашнем хозяйстве и промышленности. Полиэтилен высокой плотности прочнее полиэтилена низкой плотности.
Таблица. Свойства полиэтилена высокой плотности
| СП | от 1000 до 50 000 |
| Т пл | 129–135° С |
| Т ст | ок. –60° С |
| Плотность | 0,95–0,96 г/см3 |
| Кристалличность | высокая |
| Растворимость | растворим в ароматических углеводородах только при температурах выше 120° С |
Линейное строение, о котором упоминалось ранее, характерно для ПЭ, получаемых при низком давлении, боковые цепи образуются, но они коротки и количество их невелико. Сополимеры этилена, например с бутеном-1, также получают при низком давлении для того, чтобы ввести контролируемое число ответвлений в линейную, в сущности, молекулу. Плотность сополимеров составляет 0,945-0,950 г/см3, в то время как линейных гомополимеров — 0,960 г/см3.
Пленки на основе ПЭВП более жесткие, прочные, менее воскообразные на ощупь по сравнению с пленками на основе ПЭНП. Они могут быть получены методом экструзии с раздувом или через плоскую щель (с поливом на охлаждаемый валок или водяным охлаждением). При экструзии с раздувом, однако, получают более мутную, полупрозрачную пленку.
Температура размягчения ПЭВП (121 °С) выше, чем у ПЭНП, поэтому он выдерживает стерилизацию паром. Морозостойкость примерно такая же, как у ПЭНП.
Прочность при растяжении и сжатии выше, чем у ПЭНП, а сопротивление удару и раздиру ниже. Из-за линейной структуры молекулы ПЭВП стремятся ориентироваться в направлении те чения, и сопротивление раздиру в продольном направлении пленок значительно ниже. Различия сопротивлений раздиру в продольном и поперечном направлениях могут быть увеличены при ориентации, и пленке будут присущи свойства ленточек, работающих на раздир.
Проницаемость ПЭВП ниже, чем у ПЭНП, примерно в 5-6 раз, и он является прекрасной преградой влаге.
Среди обычных пленок ПЭВП по влагопроницаемости уступает только пленкам на основе сополимеров винилхлорида и винил-иденхлорида.
По химической стойкости ПЭВП также превосходит ПЭНП, особенно по стойкости к маслам и жирам.
С увеличением плотности растворимость в органических растворителях уменьшается, как и проницаемость по отношению к растворителям.
ПЭВП подвержен растрескиванию под действием среды, как и ПЭНП, но этот эффект может быть уменьшен благодаря использованию высокомолекулярных марок ПЭ, у которых этот недостаток отсутствует.
СВОЙСТВА ПНД ТРУБНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
- Плотность = 0,948-0,964 кГ/см3 (по ГОСТ 15199-69).
- Предел текучести при растяжении = не менее 21,6 МПа (по ГОСТ 11262-80).
- Относительное удлинение при разрыве = не менее 700% (по ГОСТ 11262-80).
- Модуль упругости при изгибе = 680-750 МПа (по ГОСТ 9550-81).
- Температура плавления = 125-132°С (поляризационный микроскоп).
- Температура размягчения = 120-125°С (по Вика).
- Термический коэффициент линейного расширения = (1,7-2,0)•0,0001-41/°С (по ГОСТ 15173-70).
- Коэффициент теплопроводности = 0,41-0,44 Вт/м•°С.
- Электрическая прочность (толщина образца 1 мм при частоте 50 Гц) = не менее 40 кВ/мм (по ГОСТ 6433.3-7).
Удельное объемное электрическое сопротивление = 1•1016-1•1017 Ом•см (ГОСТ 6433.2-71).
Существенные свойства всех типов полиэтилена (HDPE, LDPE, LLDPE):
— малая плотность (легче воды);
— очень хорошая химическая стойкость;
— очень незначительное водопоглощение;
— непроницаемость для водяного пара;
— высокая вязкость, гибкость, растяжимость и эластичность в интервале температур от –70 до +100 °С;
— хорошая прозрачность;
— легкая перерабатываемость всеми пригодными для термопластов методами;
— очень хорошая свариваемость.
Области применения полиэтилена высокой плотности , как правило, совпадают с областями, потребляющими материал малой плотности, но измененные свойства первых, несомненно, улучшают качество вырабатываемых продуктов. Так, пленка из полиэтилена высокой плотности будет прочнее и прозрачнее, формованные детали могут иметь меньшее сечение, а трубы и волокна будут обладать большей прочностью. Повышение температуры плавления новых полиэтиленов позволяет проводить стерилизацию водяным паром. Эти факторы в сочетании с возможностью регулировать свойства продуктов будут способствовать росту применения полиэтиленов, вырабатываемых на поверхностных катализаторах. Следует отметить, что в ряде случаев применение полиэтиленов высокой плотности может лимитироваться растрескиванием при длительном приложении нагрузки.
А вот относительно высокая проницаемость полиэтилена для кислорода, двуокиси углерода, ароматических веществ, а также проблемы при контакте с определенными средами (например, растворами смачивающих веществ), феномен так называемого образования трещин вследствие внутренних напряжений, в особенности у HDPE, сужают область его применения. Различные свойства HDPE по сравнению с LDPE обусловлены его высокой плотностью. При одинаковой толщине изделия из HDPE жестче и их поверхность тверже. Температура плавления на 20 °С выше, и вследствие более плотной структуры молекулы непроницаемость для водяного пара, кислорода, углекислого газа и ароматических веществ, а также химическая стойкость лучше, чем у LDPE. Высокая температура плавления дает возможность изготовления упаковок с более высокой теплостойкостью (кратковременно до 100 °С).
Удачное и редкое сочетание в полиэтилене химической стойкости, механической прочности, морозостойкости, хороших диэлектрических свойств, стойкости к радиоактивным излучениям, чрезвычайно низкие газопроницаемость и влагопоглощение, легкость и безвредность делают полиэтилен незаменимым в целом ряде областей применения.
ПЭНД перерабатывается практически всеми базовыми способами, используемыми при работе с термопластами – экструзия, выдув, литье под давлением, ротоформование.
Таблица. Области применения ПЭНД
| Листы: гидроизоляция, формование деталей изделий для машиностроения. Мембраны: гидроизоляционные работы. Ленты : конвейерные ленты, геоячейки |
