Полиэтилен высокой плотности
Полиэтилен высокой плотности ( ПЭВП ) или полиэтилен высокой плотности ( ПЭВП ) — это термопластичный полимер , получаемый из мономера этилена . Иногда его называют «алкатен» или « полиэтилен », когда используют для труб из ПЭВП . [1] Благодаря высокому соотношению прочности к плотности ПЭВП используется в производстве пластиковых бутылок , коррозионно-стойких труб, геомембран и пластиковых пиломатериалов . ПЭВП обычно перерабатывается и имеет номер «2» в качестве идентификационного кода смолы .
В 2008 году мировой рынок HDPE достиг объема более 30 миллионов тонн. [2]
Характеристики
| Плотность | 961 кг/м 3 |
|---|---|
| Температура плавления | 131,8 °C (269,24 °F) |
| Температура кристаллизации | 121,9 °C (251,42 °F) |
| Скрытая теплота плавления | 188,6 кДж/кг. |
| Теплопроводность | 0,54 Вт/м.°С при °С. |
| Удельная теплоемкость | 1331–2400 Дж/кг-К |
| Удельная теплоемкость (твердое тело) | 2,9 кДж/кг. °С. |
| Кристалличность | 61% |
HDPE известен своим высоким отношением прочности к плотности. [4] Плотность HDPE колеблется от 930 до 970 кг/м3 . [ 5] Хотя плотность HDPE лишь незначительно выше, чем у полиэтилена низкой плотности , HDPE имеет мало разветвлений , что обеспечивает ему более сильные межмолекулярные силы и прочность на разрыв (38 МПа против 21 МПа), чем LDPE. [6] Разница в прочности превышает разницу в плотности, что дает HDPE более высокую удельную прочность . [7] Он также тверже и более непрозрачен и может выдерживать несколько более высокие температуры (120 °C/248 °F в течение коротких периодов). Полиэтилен высокой плотности, в отличие от полипропилена , не может выдерживать обычно требуемые условия автоклавирования . Отсутствие разветвлений обеспечивается соответствующим выбором катализатора (например, катализаторов Циглера-Натта ) и условий реакции .
HDPE устойчив к воздействию многих растворителей и его исключительно сложно склеивать; соединения обычно выполняются сваркой.
Физические свойства HDPE могут различаться в зависимости от процесса формования, который используется для изготовления конкретного образца; в некоторой степени определяющим фактором являются международные стандартизированные методы испытаний, используемые для определения этих свойств для конкретного процесса. Например, при ротационном формовании для определения устойчивости образца к растрескиванию под воздействием окружающей среды используется испытание на постоянную нагрузку растяжения с надрезом (NCTL). [8]
Благодаря этим желательным свойствам трубы, изготовленные из полиэтилена высокой плотности, идеально подходят для питьевой воды [9] и сточных вод (ливневых и канализационных). [10]
Приложения
- Волокна HDPE можно скручивать в веревки
- Одноразовые костюмы; нетканый материал HDPE
- Пластиковые почтовые конверты
- Гибкие трубы ПНД
- Монтаж гофрированной трубы HDPE в проекте ливневой канализации в Мексике
- Моноблочное кресло
- Ящики для бутылок
- Игрушки и игровое оборудование
- Прозрачные пластиковые пакеты (на рисунке) изготавливаются из полиэтилена низкой плотности (LDPE); хозяйственные пакеты с ручками из выдувной пленки теперь изготавливаются из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
- HDPE используется для изготовления прочных бутылок, устойчивых к маслам. Прозрачные бутылки обычно изготавливаются из других пластиков, таких как полиэтилентерефталат
- Молочник
- Канистры из полиэтилена высокой плотности устойчивы к размягчению и разбуханию под воздействием ароматических компонентов топлива.
- Входной коврик из полиэтилена высокой плотности (HDPE)
.jpg/1280px-Pulling_on_the_hood_of_the_Tyveck_suit_(5429334133).jpg)
.jpg){kind=link}
HDPE имеет широкий спектр применения; для применений, которые соответствуют свойствам других полимеров, выбор HDPE обычно экономичен:
- Нить для 3D-принтера
- Доска арены (доска для шайбы) [11]
- Рамы для рюкзаков
- Баллистические пластины
- Баннеры
- Крышки для бутылок
- Лодки
- Контейнеры для химикатов
- Химически стойкие трубы
- Внутренний изолятор коаксиального кабеля
- Защитный кожух для электрических или коммуникационных кабелей
- Защита стальных трубопроводов от коррозии
- Электрические и сантехнические коробки
- Линзы дальнего ИК-диапазона
- Фейерверк
- Складные стулья и столы
- Контейнеры для хранения продуктов
- Топливные баки для транспортных средств
- Геомембрана для гидравлических применений (например, для укрепления каналов и берегов)
- Системы трубопроводов геотермального теплообмена
- Огнестойкие фейерверочные мортиры
- Упаковочная пленка ( Tyvek )
- Судно на воздушной подушке : материал слишком тяжелый и плотный для такого судна, но все еще иногда используется.
- Защита от ионизирующего излучения [12] [13]
- Кувшины для стирального порошка
- В Индии чемоданы заменили металлическими
- Колодки для обуви
- Окна микроволнового телескопа
- Молочные кувшины
- Системы трубопроводов распределения природного газа [14]
- Трубопроводы для жидкостей, шлама и газа
- Пластиковые пакеты
- Пластиковые бутылки пригодны как для переработки, так и для повторного использования.
- Пластическая хирургия (реконструкция скелета и лица) [15]
- Питьевая вода [9]
- Корневой барьер
- Бутылки для шампуня
- Канализационные магистрали [10]
- Рельсы и боксы для сноуборда
- Каменная бумага
- Складские помещения
- Установка бассейна
- Коврики для контроля трека
- Телекоммуникационные каналы [16]
- Водопроводные трубы для бытового водоснабжения и сельскохозяйственных процессов [9]
- Древесно-пластиковые композиты (с использованием переработанных полимеров )
HDPE также используется для изготовления ячеек-вкладышей на санитарных свалках категории D в США , где большие листы HDPE свариваются экструзией или клиновой сваркой для формирования однородного химически стойкого барьера с целью предотвращения загрязнения почвы и грунтовых вод жидкими компонентами твердых отходов .
В пиротехнической отрасли для изготовления минометов предпочитают полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), а не стальные или ПВХ- трубки, поскольку он более долговечен и безопасен: при возникновении неполадок полиэтилен высокой плотности имеет тенденцию разрываться, а не раскалываться и превращаться в осколки, как другие материалы.
Молочные бутылки, кувшины и другие полые изделия, изготавливаемые методом выдувного формования, являются важнейшей областью применения ПЭВП, на долю которой приходится треть мирового производства, или более 8 миллионов тонн.
Прежде всего, Китай, куда бутылки для напитков, изготовленные из HDPE, были впервые импортированы в 2005 году, является растущим рынком для жесткой упаковки из HDPE в результате повышения уровня жизни . В Индии и других густонаселенных развивающихся странах расширение инфраструктуры включает в себя развертывание труб и кабельной изоляции, изготовленной из HDPE. [2] Материал выиграл от дискуссий о возможных проблемах для здоровья и окружающей среды, вызванных ПВХ и поликарбонатом, связанным с бисфенолом А (BPA), а также его преимуществами по сравнению со стеклом, металлом и картоном.
Производство
Промышленное производство HDPE из этилена происходит либо посредством полимеризации Циглера-Натта, либо посредством процесса суспензии Филлипса. Метод Циглера-Натта использует комбинацию катализаторов, включая тетрахлорид титана, в контакте с газообразным этиленом для осаждения полиэтилена высокой плотности. [17] Аналогичным образом, процесс суспензии Филлипса использует катализаторы на основе кремния в контакте с быстро движущимся углеводородом и полиэтиленовой суспензией для осаждения полиэтилена высокой плотности. [18]
Обработка определит свойства HDPE. Метод, используемый для синтеза HDPE, имеет решающее значение, поскольку микроструктура HDPE будет различаться. Процесс Phillips Slurry приводит к получению HDPE с меньшим количеством разветвлений и более точными молекулярными массами, чем процесс Циглера, но процесс Циглера обеспечивает большую гибкость в типе производимого полиэтилена. [18]
Молекулярный вес HDPE относится к длине полиэтиленовых цепей и помогает определить такие свойства, как гибкость, предел текучести и температура расплава. После образования осадка температура, давление и время охлаждения во время обработки будут определять степень кристалличности, причем более высокая степень кристалличности приводит к большей жесткости и химической стойкости. [19] В зависимости от области применения метод и этапы обработки могут быть скорректированы для получения идеального результата.
После синтеза HDPE он готов к использованию в коммерческих продуктах. Промышленные методы производства продуктов HDPE включают литье под давлением для сложных форм, таких как игрушки. Экструзионное формование используется для продуктов с постоянным профилем, таких как трубы и пленки. Выдувное формование предназначено для полых продуктов, в частности бутылок и пластиковых пакетов. Ротационное формование используется для больших бесшовных деталей, таких как химические бочки и байдарки. [19] Метод, используемый во время обработки, зависит от требований к продукту, каждый из которых имеет преимущества для данного применения.
Смотрите также
Ссылки
- ^ Материалы труб. level.org.nz
- ^ ab "Исследование рынка: полиэтилен HDPE". Ceresana Research.
- ^ Араужо, JR; Вальдман, WR; Де Паоли, MA (2008-10-01). «Термические свойства композитов из полиэтилена высокой плотности с натуральными волокнами: эффект связующего агента». Полимерная деградация и стабильность . 93 (10): 1770– 1775. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2008.07.021. ISSN 0141-3910.
- ^ Термоформование HDPE Архивировано 2012-02-05 на Wayback Machine . Dermnet.org.nz
- ^ Типичные свойства полиэтилена (ПЭ). Ides.com. Получено 30.12.2011.
- ^ Аскеланд, Дональд Р. (2016). Наука и инженерия материалов. Венделин Дж. Райт (7-е изд.). Бостон, Массачусетс. п. 594. ИСБН 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Сравнение материалов: HDPE и LDPE. Makeitfrom.com. Получено 30.12.2011.
- ^ www.rotomolding.org. Получено 20.04.2016.
- ^ abc "Acu-Water | Водопроводная труба HDPE Blueline". Трубопроводные системы Acu-Tech .
- ^ ab "Напорная труба Acu-Sewer для канализационных магистралей". Трубопроводные системы Acu-Tech .
- ^ "Puck Board (HDPE Sheets)". Professional Plastics . Получено 24 декабря 2018 г. .
- ^ AstroRad. Европейское космическое агентство . 25 января 2019 г.
- ^ Газа, Разван (14 июля 2018 г.). "Международная наука на борту Orion EM-1: полезная нагрузка Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE)" (PDF) . nasa.gov . Получено 27 августа 2019 г. .
- ^ "Желтая труба высокого давления HDPE Acu-Gas". Системы трубопроводов Acu-Tech .
- ^ Dermnet.org.nz Архивировано 12.04.2013 на Wayback Machine . Dermnet.org.nz (01.07.2011). Получено 30.12.2011.
- ^ "Белый коммуникационный кабель Acu-Comms". Системы трубопроводов Acu-Tech .
- ^ "Катализатор Циглера-Натта | Полимеризация, олефины, алкилалюминии | Britannica". www.britannica.com . Получено 16.11.2023 .
- ^ ab Dunn, AS (1990). "Принципы полимерных систем, 3-е изд. Ferdinand Rodriguez, Taylor & Francis, New York, 1989. стр. xiv + 640, £35.00. isbn 0-89116-176-7". British Polymer Journal . 23 (4): 361. doi :10.1002/pi.1990.4980230411. ISSN 0007-1641.
- ^ ab Gasson, Peter C. (июнь 2011 г.). «Материалы и инженерия – Восьмое издание. WD Callister и DG Rethwisch John Wiley and Sons, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, PO19 8SQ, UK. 2010. 968 стр. Иллюстрировано. £47,99. ISBN 978-0-470-50586-1». The Aeronautical Journal . 115 (1168): 388– 389. doi :10.1017/s0001924000005947. ISSN 0001-9240.
