Температура плавления полиэтилена низкого давления
Полиэтилен низкого давления (ПНД) — материал, который получают путем полимеризации этилена при низком давлении и с использованием катализаторов. Этот процесс позволяет создавать полимер с высокой молекулярной массой и ветвящейся структурой.
ПНД характеризуется широкой сферой применения благодаря своей химической структуре и свойствам: обладает хорошей устойчивостью к химическим воздействиям, водонепроницаемостью, низкой плотностью, хорошей упругостью и ударопрочностью.
Эти свойства делают ПНД отличным материалом для производства пленок, пластиковых мешков, труб, контейнеров, бутылок, игрушек и многих других изделий.
Полиэтилен низкого давления также может быть модифицирован для улучшения определенных свойств — прозрачности, жесткости или устойчивости к ультрафиолетовому излучению, что делает его еще более универсальным.
Особенности производства ПВД и ПНД
В промышленности и технике используется два вида полимера — высокого и низкого давления. Они отличаются как свойствами, так и областью применения. Различия начинаются на этапе производства.
Синтез полиэтилена низкого давления состоит из нескольких этапов:
- Полимеризация — процесс происходит при низком давлении (от 0,1 до 2 МПа) и при участии катализаторов. Основной катализатор, используемый в производстве, — комплекс никеля или хрома, и органических соединений. Катализаторы активируются при низком давлении и высокой температуре (120 — 150 °С).
- Реакцию полимеризации проводят в специальных реакторах, где этилен смешивается с катализаторами и другими компонентами. Это продолжительный процесс, требующий точного контроля температуры, давления и интервалов добавления реагентов.
- После полимеризации ПНД охлаждают, чтобы остановить реакцию. Затем полимер подвергается обработке — очистке и удалению примесей.
На этапе изготовления конкретных изделий полимер формируют с использованием различных технологий. Например, для создания пленок или листовых материалов ПНД может быть расплавлен (температура плавления полиэтилена в гранулах 110 — 125 о) и выдавлен через специальное оборудование. Для производства труб полимер экструдируют в нужную форму. В зависимости от конкретных требований, ПНД модифицируют, добавляя стабилизаторы, красители или антиоксиданты, чтобы улучшить определенные свойства материала.
Таблица 1
Температура плавления разных модификаций полиэтилена
| Название полимера | Плотность, кг/м3 | t плавления, °С | t размягчения, °С | t хрупкости, °С | Диапазон рабочей t, °С |
|---|---|---|---|---|---|
| ПВД ГОСТ16337 | 900-939 | 105 | 80 — 90 | — 70 | — 50 ...+70 |
| ПНД ГОСТ16338 | 948 — 960 | 125-135 | 128-134 | — 60 | — 60...+100 |
| ПНД высокой прочности | 942 — 950 | 125-135 | 125-140 | — 140 | — 260 ... +100 |
| ПНД высокомолекулярный PE-HMW, PE 500 | 935 | 135 | 122 | — 100 | — 100 ...+100 |
| Модифицированный ПНД | 937 — 943 | 135 | 120 | — 120 | — 125...+100 |
Производство ПВД
Условия полимеризации ПВД более жесткие — температура 200 — 260 °С, давление — до 300 МПа. Процесс состоит также из нескольких этапов:
- обработка газовой фазы;
- полимеризация;
- охлаждение;
- экструзия и формование;
- охлаждение и упрочнение.
В результате производства получают практически два разных материала, в основе которых находится один вид сырья.
Отличия ПВД и ПНД
Отличить два вида материала несложно по внешним признакам.
- ПВД более тяжелый и плотный материал, чем ПНД;
- При нажатии на пленку или изделие из ПВД она будет чувствоваться более твердой, в то время как ПНД будет мягче и гибче.
- ПВД гладкий и блестящий, ПНД — матовый и шершавый на ощупь.
- Изделия из ПВД обладают ярким цветом, из ПНД — более тусклые.
Таблица 2
Технические характеристики ПНД ГОСТ16338
| Температура хрупкости, не выше | ° С | -70 °С (-120 °С согласно ГОСТ) |
| Модуль упругости на изгиб | МПа | 685–880 |
| Отношение ПТР21/ПТР5 | 20–45 | |
| Т плавления | °С | 125–132 |
| Т размягчения | °С | 120–125 |
| Критическое напряжение при изгибе | МПа | 19,0–35,0 |
| Прочность на разрыв | МПа (кгс/см2) | 20,6 (210) |
| Диэлектрическая проницаемость | 2,32–2,36 | |
| Теплоемкость удельная при 20 °С | Дж/кг×°С | 1680–1880 |
| Теплопроводность | В/(м×°С) | (41,8—44)×10-2 |
| Коэффициент теплового расширения | °С-1 | 0,15–0,19 |
При нагревании материалы ведут себя по-разному. Температура плавления полиэтилена низкого давления около 135 °С, ПВД — 100 — 115 °С. На химические вещества, например, соли, кислоты и щелочи материалы реагируют приблизительно одинаково — то есть, обладают высокой устойчивостью к реагентам.
Марки ПНД
Основными марками полиэтилена для производства труб и других сложных изделий являются ПЭНД 22-12, ПЭНД 11-9 и ПЭНД 76-17, (ПНД 100 (PE100), ПНД 80 (PE80), ПНД 63 (PE63)). Температура плавления температура плавления ПНД трубы зависит от марки полимера, но разница небольшая, например, для PE63 это 120-130 °С, для PE100 — 135-145 °С.