LDPE и HDPE: свойства, производство и применение
LDPE и HDPE представляют собой термопластичные материалы из семейства полиолефинов, которые представляют собой нефтехимические пластмассы, включающие полипропилен (ПП) и полиэтилен (ПЭ). Полиэтилен является наиболее распространенным пластиковым материалом в мире и известен своей простой структурой, самым простым из всех коммерчески доступных полимеров.
В совокупности относятся к классу материалов полиэтилена, LDPE (полиэтилен низкой плотности) и HDPE (полиэтилен высокой плотности) сформировали ландшафт упаковочной и обрабатывающей промышленности. LDPE хорошо известен тем, что широко используется в пластиковых пакетах, поскольку его низкая плотность делает его легким и гибким, что делает его идеальным для такого рода применений. HDPE , с другой стороны, более твердый и обеспечивает более высокую прочность и лучшую термостойкость. В последнее время он стал очень популярным в качестве исходного материала для нитей для 3D-печати, используемых вместо материала ABS. Он также используется для производства прочных пластиковых деталей, таких как трубы из полиэтилена высокой плотности, игрушки и пластиковые стулья.
Хотя ПЭНП и ПЭВП являются термопластичными полимерами этилена, они различаются по ряду свойств и областей применения. Одно резкое отличие состоит в том, что LDPE имеет больше разветвлений, чем HDPE. Разветвление происходит во время полимеризации, когда к полимерным цепям присоединяются вторичные полимерные цепи путем замены атома в первичной цепи мономерной группой. Это ослабляет межмолекулярные силы в полимере. Вот почему ПЭВП имеют более высокое отношение прочности к плотности, чем ПЭНП с повышенной прочностью на растяжение.
Различное использование LDPE и HDPE основано на этом фундаментальном структурном различии, среди многих других свойств.
Здесь вы узнаете:
Расхождение в свойствах между LDPE и HDPE
Преимущества и недостатки использования каждого полиэтиленового материала
Как каждый из них производится и обрабатывается
Различные области применения LDPE и HDPE
Полиэтиленовые пакеты LDPE
Свойства LDPE и HDPE
Хотя оба материала производятся из одного и того же мономера этилена, разница в химической структуре обеспечивает широкий спектр уникальных свойств.
Как следует из названия, полиэтилен низкой плотности (LDPE) имеет более низкую плотность, прочность и термостойкость. Между тем, полиэтилен высокой плотности (ПНД) характеризуется более высокой удельной прочностью и термостойкостью.
Таблица 1. Сравнение свойств материалов LDPE и HDPE
Собственность | ПЭВД | ПЭВП |
Химическая структура | Больше разветвлений | Меньше разветвлений, больше линейности |
Плотность | Низкая плотность 0,91-0,94 г/см 3 | Высокая плотность 0,95-0,97 г/см 3 |
Гибкость | Низкая кристалличность (50-60%), поэтому более гибкий | Высокая степень кристалличности (>90%), что делает его более прочным и жестким |
Термостойкость | Резкое снижение плотности при воздействии температуры выше 20°C | Способен выдерживать нагрев при температурах более 100°C |
Температура плавления | ~115°С | ~135°С |
Химическая стойкость | Устойчив к большинству спиртов, кислот и щелочей; низкая стойкость к окислителям и отдельным углеводородам | Превосходная стойкость к растворителям, спиртам, кислотам и щелочам; низкая устойчивость к большинству углеводородов |
Прочность | Относительно повышенная ударная вязкость в холодных условиях | Высокая прочность на растяжение и удельная прочность |
Прозрачность | Высокий, из-за аморфного состояния | Низкий из-за повышенного уровня кристалличности |
Максимально допустимое напряжение при 20°C | 6–17 МПа | 14–32 МПа |
Плюсы и минусы использования LDPE и HDPE
Хотя оба материала имеют свои преимущества, они также имеют ряд недостатков. Вот список плюсов и минусов каждого из LDPE и HDPE.
Таблица 2. Преимущества и недостатки использования LDPE по сравнению с HDPE
| ПЭВД | ПЭВП |
Преимущества | Широкий спектр применения Низкая стоимость Устойчив к кислотам и основаниям Легко обрабатывается и формуется Хорошая электрическая изоляция Водонепроницаемость Может обрабатываться как прозрачный | Широкий спектр применения Низкая стоимость Высокая прочность на растяжение Способен противостоять низким температурам Относительно прочный и жесткий Водонепроницаемость Хорошая электрическая изоляция |
Недостатки | Повышенная склонность к растрескиванию Не используется при экстремально высоких или низких температурах Высокая проницаемость для углекислого газа и других газов Незначительная или нулевая устойчивость к УФ-излучению | Может треснуть под нагрузкой Более высокий риск усадки плесени Незначительная или нулевая устойчивость к УФ-излучению
|
Производство и переработка ПВД и ПНД
Как производится ПВД?
ПЭНП производится либо в автоклаве с мешалкой, либо в трубчатом реакторе. Его общее производство включает сжатие газообразного этилена, полимеризацию с использованием инициатора и разделение газов.
Как производится ПЭВП?
Большинство материалов из ПЭВП производится либо полимеризацией в суспензии, либо полимеризацией в газовой фазе. Процесс начинается с полимеризации из раствора мономеров этилена с последующим разделением и сушкой.
Как обрабатываются эти два полиэтиленовых материала?
После производства термопластический материал может быть переработан для потребительского или промышленного использования следующими методами:
Литье под давлением
Этот быстрый процесс превращает гранулы или гранулы LDPE и HDPE в нестандартные формы и размеры, определяемые пресс-формой. Гранулы термопласта отправляются в горячую бочку, из которой материалы расплавляются через шнековый бочка и ленты нагревателя. Затем расплавленный пластик впрыскивается в предварительно сконфигурированную полость формы, которая также охлаждает материал. После затвердевания пластик выбрасывается из формовочной машины.
- Литье пластмасс под давлением: обзор
Экструзия
Подобно литью под давлением, здесь также используется тепло для плавления пластиковых гранул. Отличие проявляется в последней части машины — в этом случае расплавленный пластик проходит через заранее спроектированное отверстие, а затем охлаждается для затвердевания.
Выдувное формование
Этот вид обработки обычно применяется для изготовления изделий из пластмассы полой формы. Вместо впрыскивания расплавленного пластика в процессе используется сжатый воздух, который вдувает материал в форму.
- Выдувное формование: история, процесс и типы
Трубы из ПЭНД
Применение ПЭВД и ПЭВД
Применение ПЭВД включает:
- Полиэтиленовые пакеты
- Легкие упаковочные материалы: кольца из шести упаковок, водонепроницаемая картонная подкладка, полиэтиленовая пленка, защелкивающиеся крышки
- Промывочные бутылки
- Слой защиты от коррозии для рабочих поверхностей
- Чехлы и упаковка компьютерного оборудования
Применение HDPE включает:
- Нить HDPE для 3D-принтеров
- Прочные упаковочные материалы: пробки для бутылок, пластиковые бутылки из-под молока, бочки, контейнеры для сыпучих материалов для промышленного использования
- Волокна для канатов, сетей и технических тканей
- Топливные баки транспортных средств
- Лодочные детали
- Трубы и трубки из полиэтилена высокой плотности
- Стулья и столы из пластика HDPE
- Конструкции для детских площадок: горки, качели
- Потребительские товары: корзины для мусора и вторсырья, контейнеры для кубиков льда, игрушки, лари для льда
Если вам понравилась эта статья, вы также можете прочитать дополнительную информацию здесь:
- Полиэтилен: свойства, процессы и применение
- Материалы, используемые в пищевой упаковке
- Что такое полимеризация?
- Переработка и переработка: процессы и материалы
- Более 400 статей на Ресурсы Matmatch
[1] С. Т. Сэм, М.А. Нурадиба, Х. Исмаил, Н.З. Нориман, С. Рагунатан, «Последние достижения в области смесей полиолефинов и натуральных полимеров, используемых для упаковки», Polymer-Plastics Technology and Engineering , 53:6, стр. 631-44, 2014.
[2] A. Peacock, Справочник по полиэтилену: структуры, свойства и применение , NY: Marcel Dekker, Inc. , 2000.
[3] Совет консультантов и инженеров НИИР, Полная книга по технологиям пластиковых пленок, ПЭВП и термореактивных пластиков , Индия: Asia Pacific Business Press, Inc., 2006.
[4] «Основные моменты Полиэтилен низкой плотности», [онлайн] Доступно по адресу: https://www.plasticsmakeitpossible.com/about-plastics/faqs/professor-plastics/professor-plastics-highlights-of-low-density-polyэтилен/
[5] Яшода, «Разница между HDPE и LDPE», [онлайн] Доступно по адресу: http://pediaa.com/difference-between-hdpe-and-ldpe/, 2016.
[6] J.P. Plog, «Обработка полиэтилена», [онлайн] Доступно по адресу: https://www. thermofisher.com/blog/materials/processing-polyэтилен/, 2015.
Предстоящие мощности по выпуску металлоценового ЛПЭНП могут снизить цены до уровней ниже ПЭНП, полиэтиленовой пленки, Пленочный LDPE класса
Металлоценовые смолы LLDPE хорошо известны благодаря своей превосходной стойкости к ударам дротиками и проколам, превосходным органолептическим свойствам, блестящей прозрачности и выдающимся преимуществам горячей липкости и термосклеивания. Эти характеристики делают смолы mLLDPE идеально подходящими для высокопроизводительных пленок, таких как пищевая и медицинская упаковка, термоусадочная пленка, мешки для тяжелых условий эксплуатации, медицинская упаковка, другая непищевая упаковка, пакеты и мешки для розничной торговли, сельскохозяйственная пленка и другие неупаковочные применения, такие как изоляция и оболочка проводов и кабелей, геомембраны, синтетическая трава. Хотя металлоценовые смолы были представлены более десяти лет назад, они не смогли завоевать популярность, потому что некоторые из первоначальных преимуществ были связаны с компромиссами: высокая стоимость катализаторов, за которой следовало ожидание высокой стоимости преобразования в готовые продукты, чтобы оправдать входные затраты. Дополнительным недостатком была сложность переработки металлоценового линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE) в пленку по сравнению с традиционным LLDPE на основе катализатора Циглера-Натта или полиэтиленом низкой плотности (LDPE). Это потребовало от химиков и инженеров работы, чтобы сделать их приемлемыми. Это начинание увенчалось успехом, поскольку в настоящее время миллионы тонн производимых металлоценовых смол демонстрируют более устойчивый рост, чем обычные пластмассы. Новые разработки, преодоление технических препятствий и новые технологии активаторов удешевляют использование металлоценовых катализаторов. Кроме того, переработчики модернизировали свое оборудование. Недавно ставшее популярным оборудование для производства многослойной пленки позволяет наносить слои металлоценовых смол на более дешевый обычный ЛПЭНП. Разработаны новые приложения; такие как сверхпрочные транспортировочные мешки и сельскохозяйственная пленка, изоляция и оболочка проводов и кабелей, геомембраны, синтетическая трава. Успехи металлоценовых катализаторов были достигнуты в основном в ЛПЭНП. В 2009 году было потреблено около 5 млн тонн металлоценового ЛПЭНП., почти 25% мирового рынка LLDPE, с ежегодными темпами роста в пределах 10-15% с 2000 по 2005 год, которые впоследствии замедлились до 7-10% из-за глобальной рецессии. Согласно ICIS, металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности (mLLDPE) должен стать дешевле, чем полиэтилен низкой плотности (LDPE). C6 mLLDPE продается как смола премиум-класса с превосходными характеристиками, и в последние годы ее цена составляла не менее 50 долларов США за тонну по сравнению с товарными сортами полиэтиленовой пленки. Тем не менее, глобальный ограниченный запас в этом году привел к тому, что качество пленки LDPE выросло на 100 долларов США за тонну по сравнению с C6 mLLDPE к концу октября. В связи с ожидаемым быстрым ростом мощностей по производству млПЭНП в Азии в ближайшие два года ситуация может усугубиться. ExxonMobil должна запустить два завода LLDPE мощностью 650 000 тонн в год на острове Джуронг, Сингапур, к концу 2011 года. Ожидается, что его существующий завод LLDPE мощностью 600 000 тонн в год на том же участке будет сосредоточен на производстве C6 mLLDPE, как только новые заводы будут введены в эксплуатацию. Японская компания Prime Polymer расширяет свой завод по производству мл полиэтилена высокой плотности мощностью 190 000 тонн в год в Тибе на 20 000 тонн в год за счет процесса устранения узких мест, который будет завершен примерно в середине ноября, и до 250 000 тонн в год в четвертом квартале 2011 года. Компания LG Chem недавно сократила производство трубного полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) на своем заводе мощностью 150 000 тонн в год в Даэсане в пользу производства C6 mLLDPE. Газовое управление Индии (GAIL) рассматривает возможность производства около 35 000 тонн ПЭНП в год на новом заводе по производству полиэтилена мощностью 300 000 тонн в год, который он планирует запустить в 2013 году в Пате, поскольку спрос на металлоценовый ПЭ в Индии продолжает расти двузначными цифрами. скорость для высококачественных упаковочных приложений. Компания ONGC Petro-additions Ltd. планирует производить 35 000–40 000 тонн полиэтилена низкой плотности в год на своем новом крекинг-комплексе в Дахедже, который должен быть введен в эксплуатацию в конце 2012 года9.0457 Поставщики C6 mLLDPE также сталкиваются с проблемой конкурирующих смол, таких как C8 mLLDPE, в качестве целевых многослойных упаковочных пленок. Компания Dow Chemical, базирующаяся в США, является крупнейшим экспортером C8 mLLDPE в Азию, поставляя продукцию в основном со своих заводов в США. Его совместное предприятие (СП) LLDPE мощностью 300 000 тонн в год в Маб Та Пхут, Таиланд, управляемое Siam Polyэтилен, производит C8 mLLDPE, но в настоящее время он обслуживает в основном внутренний рынок, говорят местные дистрибьюторы. Siam Polyэтилен, совместное предприятие Dow Chemical и таиландского конгломерата Siam Cement с равным участием 50:50, запускает новый завод LLDPE мощностью 350 000 тонн в год в Map Ta Phut. Ожидается, что это будет производить обычный ЛПЭНП С8 и С6, в результате чего старый завод компании сосредоточится на производстве млПЭНП С8 и обычного ЛПЭНП С4 в соотношении 80:20. Поставщики C6 mLLDPE часто сталкиваются с конкуренцией со стороны более дешевых смол, таких как бимодальный LLDPE и металлоценовый PE средней плотности, поскольку многие импортеры в Азии склонны смешивать C6 mLLDPE с более дешевыми смолами. Агрессивные планы по расширению производства C6 mLLDPE в Азии обусловлены быстрым ростом спроса на этот продукт. Китай потребляет и оценивает 300 000 т в год mLLDPE, основная часть которого состоит из mLLDPE C6. Ожидается, что спрос на млПЭНП в Китае и Юго-Восточной Азии будет расти на 15-25% в год в течение следующих пяти лет. Ожидается, что спрос только в Индии будет расти более чем на 20% в год в течение следующих пяти лет, в частности, из-за роста спроса на млПЭНП для упаковки молока. Предполагаемый объем импорта mLLDPE в 2009 финансовом году-2010 г. составляли 70 000-90 000 тонн. |
Назад к статьям
Предыдущая статья
Следующая статья
Экономически эффективные технологии литья под давлением, представленные на K 2010
Спрос со стороны развивающихся рынков для стимулирования сильного роста глобальных добавок к пластмассам
Опасения по поводу здоровья человека и окружающей среды вызывают изменения в добавках к пластмассам
Стабилизированные полимером наночастицы серебра для устранения токсичности, вызванной наночастицами серебра
Машины с более высокими скоростями и производительностью, а также новые технологии на K 2010 для поддержки глобального спроса
Влияние УФ-излучения на цвет, пищевую ценность и вкус ПЭТ-упаковки
Проблемы переработки ПЭТ-бутылок в бутылки
Чайник с выдувным формованием из полиэтилена высокой плотности для нового конечного использования — пищевое масло для сельского населения
Разработки в области полиолефинов и добавок для медицинского, фармацевтического применения
Более экологичный способ выращивания нанотрубок
Переработка смешанных пластиков, пены в графен — Университет Райса
Инженерный пластик Durabio на биологической основе, принятый для передней решетки Suzuki S-Cross
6 лучших специальных полимеров для сантехнических систем от Solvay
Биофункционализированный пластик — ферменты, успешно внедренные в пластик
Новый подход к разработке более легких пластиков, армированных углеродным волокном
Исследователи печатают биомедицинские детали на 3D-принтере со сверхзвуковой скоростью
Исследователи печатают биомедицинские детали на 3D-принтере со сверхзвуковой скоростью
Ученые Каунасского технологического университета (КТУ).
Written by admin
- Лечение тонзиллита: выбор антибиотика при обострении, симптомы и современные методы терапии
- Что умеет ребенок в 3 месяца: развитие, навыки и уход за малышом
- Кисломолочные смеси для новорожденных: польза, виды, применение
- Почему грудничок плохо спит ночью: причины и решения
- Развитие фонематического слуха у детей: эффективные методы и упражнения