Полиэтилен где применяют и на каких свойствах основано применение
Полимер представляет собой органическое соединение, относится к классу полиолефинов. Термопластичный полимер этилена своеобразная масса прозрачных тонких листов имеет множество практичных качеств, сделавших его незаменимых в обиходе. Его часто называют целлофаном.
История возникновения
Первая дата упоминания об изобретения полиэтилена относится к 1899 г. Родина возникновения химического соединения – Германия. Однако заслуга практичного применения и распространения материала в его современном виде принадлежит инженерам Гибсону и Фосету. С середины прошлого столетия для производства кабельной продукции, позднее для выработки упаковочного материала широкое использование получил синтетический полимерный материал. Так применение полиэтилена в промышленности позволило создавать новые виды продукции.
Химическая формула полиэтилена (CH2CHR)n
Разновидности
Известно две основные группы полимеров, которые различают по прочности и плотности основы материала. Это
- Полиэтилен высокой плотности (высокого давления)
- Полиэтилен низкой плотности (низкого давления)
- Промышленность также выпускает полиэтилен средней плотности.
В разных источниках можно встретить другие названия, к примеру, сополимеры и гомополимеры. Но все они являются производными от двух основных групп. В процессе производства разработаны различные технологии выпуска широко востребованного материала. Именно технологические различия и физические свойства полиэтилена обосновывают разнообразность данного вида продукции.
Высокая прочность материала, другие востребованные свойства, которые обосновывают широкое использование тонкой прозрачной пленки, в сочетании с относительно низкой стоимостью производства, позволяют постоянно расширять область применения. Особенное свойство, обуславливающее термопластичность полиэтилена, вывело продукт на верхние позиции популярных упаковочных материалов.
Особенности химического состава дают поистине неограниченные возможности его использования. В своей основе вещество является высокомолекулярным соединением, которое состоит из длинных разветвленных цепей. В зависимости от технологических особенностей производственного процесса при полимеризации вещества изменяются свойства конечного продукта.
Полимеризация при давлении 130 -150 МПа дает полиэтилен низкой плотности, он более пластичный. Полиэтилен высокой плотности, имеет склонность растрескиваться при физическом воздействии. Это обуславливается тем, что изготавливается в процессе каталитической полимеризации, линейная структура практически не содержит боковых ответвлений.
Свойства
В зависимости от плотности молекулярной массы продукта могут меняться его физические свойства полиэтилена.
Полиэтилен низкого давления свойства:
- Имеет высокую способность к растяжению.
- Стоек к химическим соединениям.
- Не пропускает влагу.
- Высокая теплостойкость.
- Морозоустойчивость при сильном охлаждении.
Полиэтилен низкого давления применение:
- Изготавливается пищевая и упаковочная пленка.
- Рабочие перчатки и изоляционные материалы.
- Широкое применение в кабельной промышленности.
Полиэтилен высокого давления свойства:
- Допускается растрескивание под воздействием нагрузок.
- Может деформироваться и менять изначальные размеры.
- Отличается высокой химической стойкостью.
- Диэлектричен.
- Высокая радиационная устойчивость.
- Морозоустойчив.
В промышленности из него изготавливается тара, упаковка для парфюмерной и пищевой промышленности (бутылки, тюбики и др.). Пригоден для изготовления контейнеров, труб и деталей трубопроводов. Разнообразие и физические свойства полиэтилена делают возможным успешно использовать материал в разных сферах деятельности. Материал занимает лидирующие позиции по использованию среди других пластмасс.
Важно. Полиэтилен безопасный для здоровья и экологически безвредный материал. Легко подлежит переработке, используется во вторичной форме.
Основные особенности присущие синтетическому материалу придают различия молекулярно-массовых распределений внутри полимера. Чем выше плотность молекулярной массы, тем жестче и тверже становится пластмасса. Эти химические свойства полиэтилена влияют на влагопроницаемость, прозрачность и стойкость при сохранении целостности поверхности готовой продукции.
Сферы применения
Изделия из полиэтилена применяются практически везде. Из прочного и недорогого материала изготавливают упаковку и контейнера для транспортировки товаров на длительные расстояния. Уникальные диэлектрические свойства полиэтилена нашли свое применение в производстве инструмента, защитной и рабочей одежды, кабельной продукции, товарах бытового применения и многое другое.
Универсальные свойства и применение полиэтилена в самых различных сферах повышает спрос и стимулирует разработку новых видов товаров и изделий. Из пнд изготавливают:
- Провода для линий электропередач.
- Изделия для использования в медицине.
- Геотекстиль.
- Новые виды строительных и отделочных материалов.
- Инструменты и инвентарь для садово-огородного применения.
- Изделия для авиационной промышленности.
Сфер применения полимера много, так применение пнд обусловливают особенности физических свойств и технические характеристики готовой продукции. Структура молекулы полиэтилена нд отличается кристалличностью и имеет иную плотность. Особенности производства – температура изготовления 120-1500С, давление до 2 МПа. Для выработки требуется присутствие специального катализатора.
При охлаждении полимера в процессе производства образуются плотные соединение имеющие стабильную устойчивость к высоким температурам. Из такого материала изготавливаются изделия, пригодные для кипячения и контакта с высокотемпературной средой.
Не менее широко используется полиэтилен высокого давления.Его примененяют при изготовлении товаров для морской, автомобильной, строительной промышленности и иных сферах производства. В основу производства легли некоторые химические отличия пластмассы, которые базируются на более низкой степени кристаллизации вещества. ПВД примененяют в следующих направлениях:
- Изготовления выдувных изделий.
- Выпуск пленок для упаковки.
- Литье пластмасс под давлением.
- Выпуск кабельной продукции.
Процесс изготовления ПЭВД — температура 200- 2600С, давление 150 – 300 МПа. Присутствие кислорода или органического пероксида обязательно.
Важно. Легкий эластичный, кристаллизующийся материал с теплостойкостью до 600 имеет один существенный недостаток – быстро стареет.
Пленки из полиэтилена
При производстве пленки и листов из полиэтилена может быть использован материал любой плотности. Популярная полиэтиленовая пленка, характеристики которой значительно выше, чем у других видов упаковки — один из самых востребованных и экономичных товаров. Современные технологии позволяют создать пленку из ПЭ толщиной от 0,03 мм, длина рулона достигает 300 м.
Пленка пригодна для упаковки пищевой продукции, сохраняет качество и внешний вид товара. Давно стали привычными некоторые виды спецодежды, изготовленные из непромокаемой пленки – плащи, накидки, перчатки хозяйственные и многое другое.
Армированная пленка характеризуется высокой прочностью и используется для изготовления скатертей, упаковки, защитной одежды, для производства теплиц. Сферы применения изделий из ПЭ постоянно расширяются, свойства полиэтиленовой пленки поистине универсальны.
Упаковочный материал в листах толщиной от 1 до 6 мм с шириной до 1400 мм вырабатывают методом вакуумного формирования. Крупногабаритные изделия из ПЭНД прочно вошли в нашу жизнь. Это трубы сантехнические, ванны, бачки и емкости различного назначения. Технологические приемы разнообразят ассортимент и назначение изделий, товары народного потребления из пластмассы вошли в каждый дом.
Ведущее место в мире сегодня занимает производство изделий из полимера. Ширится разновидность марок изделий. Основные группы, выпускаемые на сегодняшний день из полиэтилена и сополимеров, насчитывает не один десяток, давая возможность развиваться новым технологиям. Выпуск востребованных и качественных товаров постоянно увеличивается, находя новые сферы применения.
Источник
21-й век общепринято называть не только временем высоких технологий, но и веком полимеров. Именно благодаря получению новых веществ, синтезированных путем проведения сложных реакций, из нефти и других природных ископаемых, современная наука смогла получить сотни различных материалов.
За счет своих свойств, многие полимеры уже практически полностью вытеснили из некоторых сфер промышленности и быта привычные природные вещества – натуральный камень и древесину. Стоимость производства пластмасс невысокая, а технические характеристики некоторых полимеров не уступают металлу, что дало мощный толчок в широком распространении этих искусственно получаемых высокомолекулярных соединений.
Среди всех синтетических материалов однозначным лидером считается полиэтилен – вещество, получаемое путем полимеризации молекул этилена при соблюдении определенных технологических процессов. Область применения полиэтилена достаточно широка – от производства пакетов до строительных мембран и трубопроводов.
Основные разновидности
На сегодняшний день существует большое количество разновидностей полиэтилена, которые обладают определенными свойствами и техническими характеристиками. В зависимости от способа получения, различаются не только свойства, но и маркировка полиэтилена:
- полиэтилен низкого давления (ПЭНД, HDPE). В процессе поляризации газообразного этилена благодаря определенному уровню давления, молекулярные связи имеют более плотную структуру и минимум ответвлений. Благодаря этому, материал имеет высокую прочность на разрыв. Другое название такого материала – полиэтилен высокой плотности (ПЭВП);
- полиэтилен высокого давления (ПЭВД, LDPE). Отличается наличием длинных молекулярных цепей с большим количеством ответвлений. Обладает большей эластичностью, но меньшей прочностью на разрыв;
- вспененный полиэтилен (ППЭ). По структуре полимер имеет большое количество закрытых пор, заполненных газом. Материал отличается низкой теплопроводностью, благодаря чему получил широкое применение в качестве утеплителя, звуко и гидроизолятора. Из него изготавливаются различные строительные пленки и мембраны;
- сшитый полиэтилен (XPE, XPLE, PEX). Такой материал получают методом сшивки поперечных звеньев молекул. В итоге получается единая трехмерная структура, обладающая повышенной прочностью. Изделия из сшитого ПЭ получили высокий уровень жесткости и термостойкости, благодаря чему из полимера производят различные трубы;
- линейный полиэтилен (ЛПЭНП, ПЭСП, LLDPE). Эту разновидность получают благодаря полимеризации молекул этилена с олефинами. По внутренней структуре линейный ПЭ отличается наличием большого числа коротких ответвлений и высокой прочностью молекулярной цепочки.
Кроме того существует еще масса разновидностей полиэтилена – хлорированный, армированный, экструдированный, пищевой, сверхвысокомолекулярный. Название и маркировка различных видов полиэтилена зависит от способа получения и дополнительных свойств материала.
Основные свойства и характеристики
Вне зависимости от маркировки и способа получения, полиэтилен, свойства и применение которого немного отличаются, обладает целым рядом общих характеристик:
- абсолютная водонепроницаемость. Полимер не смачивается водой и не впитывает ее, если к нему не были применены различные химические реагенты, в основном кислоты и окислители;
- высокая химическая стойкость. Материал не взаимодействует с водными растворами любых щелочей, кислот и солей, при комнатной температуре не поддается воздействию любых органических растворителей. При повышении температуры выше +60 градусов, легко растворяется под действием серной и азотной кислот;
- имеет небольшой вес и различную плотность. Показатели зависят от разновидности и способа получения определенного вида полиэтилена;
- кристаллизация полимера наступает в диапазоне температур от -60 до -296 градусов Цельсия.
Несмотря на наличие широкого спектра полезных свойств, которыми обладает полиэтилен, недостатки у материала также имеются. Они не являются глобальными, но их тоже стоит знать.
В первую очередь, любой полиэтилен не разлагается в естественной среде, что может существенно ухудшить экологию планеты. Второй момент – это неспособность полимера противостоять высоким температурам (больше 100-120 градусов), что не дает возможности применять его в экстремальных температурных условиях.
Области применения
Благодаря широкому распространению, техническим характеристикам и невысокой стоимости получения, полиэтилен применяется во многих отраслях промышленности и народного хозяйства. Основными сферами использования можно считать следующие:
- строительство. Сегодня существует масса специальных монтажных пленок и мембран, которые широко используют при постройке объектов в качестве паро и гидроизоляции. Для прокладки различных инженерных коммуникаций (в основном, магистрали подачи холодной воды), широко используются трубы из сшитого полиэтилена. В качестве изоляции проводов также применяют специальные защитные короба из полиэтилена;
- упаковка. Наиболее распространенная область применения ПЭ. Мы уже не можем себе представить альтернативу пластиковым бутылкам, в которых мы регулярно покупаем напитки, масло, бытовую химию и многие другие товары. Существует масса полиэтиленовых контейнеров, для технического использования и пищевой промышленности. Упаковочный скотч и стретч-пленка изготавливаются также из полиэтилена. Пакеты для продуктов, которые продаются в любом супермаркете – это тоже продукт полимеризации этилена;
- сельское хозяйство. Большой выбор различных пленок и мембран из полиэтилена дает возможность быстро и недорого изготовить парники и теплицы, системы полива и орошения с полиэтиленовыми насадками также получили широкое распространение;
- товары народного потребления. Начиная от детских игрушек (используется только пищевой ПЭ) и, заканчивая бытовыми приборами, полиэтилен широко используется в нашей жизни.
Кроме того, некоторые разновидности этого полимера применяют в автомобилестроении и медицине.
Низкая стоимость, легкий и быстрый процесс получения, позволили полиэтилену получить широкое распространение во многих отраслях промышленности и быта, что по праву ставит этот полимер на первое место по популярности.
Источник
Одним из наиболее распространённых в быту видов пластика является полиэтилен.
Современный человек встречает его буквально на каждом шагу: в него упаковывают продукты и непродуктовые товары, из него делают бутылки для воды и напитков, одноразовую посуду и множество других вещей.
Но что мы знаем о полиэтилене?
Что такое полиэтилен?
Как понятно из названия, полиэтилен – это полимер, т.е. вещество с длинной молекулой, образованной соединением ряда мономерных молекул. Мономеры могут соединяться в виде цепочек, сеток, образовывать формации неправильной формы. От того, при каких условиях происходит полимеризация, т.е. образование этих длинных молекул, зависят свойства получаемого полимера.
Основой для полиэтилена служит бесцветный газ этилен, который получают, перерабатывая определённые нефтепродукты – прямогонный бензин, газойль и др. Вещество, получаемое в ходе полимеризации, обладает хорошей термопластичностью, химической стойкостью, устойчивостью к ударным нагрузкам. Полиэтилен является диэлектриком, т.е. не проводит электроток.
Это твёрдое беловатое вещество, обладающее прозрачностью при раскатывании тонким слоем. Полиэтилен является одним из самых распространённых в мире полимеров.
Способы изготовления полиэтилена
В настоящее время существует три основных вида полиэтилена, которые различаются по способу переработки этилена:
— при высоком давлении получают полиэтилен небольшой плотности, который обозначается аббревиатурой ПВД либо ПЭНП;
— полученный при среднем давлении продукт обозначают как ПЭСД;
— при низком давлении образуется полиэтилен высокой плотности, который обозначают аббревиатурами ПНД либо ПЭНД.
Прочие способы полимеризации этилена не приобрели достаточной популярности, так как они либо чересчур затратны, либо не обеспечивают нужных качеств полимера.
Кроме того, существует ряд технологий для получения композитных составов и сополимеров. Полиэтилен объединяют с полипропиленом, каучуком, полиизобутиленом и др. В последние десятилетия активно используется так называемый сшитый полиэтилен, полимерная молекула которого обрзована мономерами, соединёнными не только в виде цепи, но и боковыми связями, напоминающими стежки нити.
Сшитый полиэтилен более прочен и долговечен, чем обычный. Его производят пероксидным, силановым, азотным и радиационным способами.
Использование полиэтилена
Сфер для применения столь полезного вещества, каким оказался полиэтилен, сегодня очень много. Его используют:
— в виде плёнок различной толщины, вида и назначения, предназначенных для упаковки, ламинации, склейки и т.д.;
— для изготовления тары и предметов обихода, от сельхозорудий и кухонных принадлежностей до детских игрушек;
— для производства труб различного назначения;
— в качестве электрической изоляции проводов и коммутационных элементов, для изготовления корпусов электроприборов и отдельных деталей;
— в качестве термоклея в виде порошка или стержней;
— в качестве теплоизолятора в виде вспененной массы, реализуемой листами или рулонами;
— для изготовления корпусов и деталей различных механизмов, от мелкой бытовой техники до тракторов и лодок;
— в медицине для изготовления инструментов, расходных материалов, заменителей хрящевой ткани и др.
Для потребителей наиболее важными свойствами являются водонепроницаемость полиэтилена, его химическая стойкость, пластичность, небольшой вес и достаточно высокая прочность. В последние десятилетия актуальность приобрела возможность повторного использования полиэтилена, благодаря чему экономятся невосполнимые природные ресурсы и не загрязняется окружающая среда.
Полиэтилен и экология
Повсеместное использование полиэтилена не только сделало нашу жизнь более удобной, но и привело к образованию огромного количества бытового и промышленного мусора, загрязняющего нашу планету. Срок естественного распада полиэтилена составляет около пятисот лет, поэтому надеяться на то, что этот мусор исчезнет сам собой, не приходится.
Сегодня в Тихом океане и в Атлантике плавают гигантские острова, образованные из полиэтиленовых бутылок, плёнки и других отходов. Проблема требует скорейшего решения, поскольку существование полиэтиленового мусора приводит к гибели живых существ, населяющих нашу планету, и ухудшению условий жизни для всех людей.
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Источник