Технические характеристики труб из полиэтилена низкого давления. Полиэтилен низкого давления пнд
Технические характеристики труб ПНД
Трубы, изготовленные из полимерных материалов, в том числе и ПНД, устанавливаются на всевозможные коммуникационные системы – водопровод, орошение, газоснабжение, канализация и многие другие. Они удовлетворяют всем требованиям предъявляемым к современным трубопроводам, оставаясь самым дешевым вариантом их постройки. Такое широкое применение стало возможно благодаря высоким техническим показателям труб ПНД и их вариативности в зависимости от видов и конструкций.
Состав материалов
Трубы ПНД изготавливаются из полиэтилена – пластика, полученного методом полимеризации низших углеводородов в условиях низкого давления. При этом получается плотное вещество линейной структуры, состоящее из укрупненных молекул со множеством боковых ответвлений.
В зависимости от условий протекания реакции образуемые межмолекулярные связи могут быть слабее либо прочнее, поэтому полиэтилен для производства труб различается на несколько подвидов, маркируемых разными индексами (больший индекс указывает на более «сильный» материал). Из них наиболее применимы для труб следующие два вида:
ПЭ-80, который характеризуется более слабыми внутренними связями. Он имеет меньшую плотность и температуру плавления, немного менее прочный на разрыв (предел прочности – 700 ч), но более пластичен, в связи с чем трубы из него более гибкие и легче выдерживают небольшие деформации.
ПЭ-100 имеет большее число внутренних связей, поэтому более плотный, жесткий и прочный на разрыв (предел прочности – 1000 часов). При этом он теряет некоторые свойства пластичности и получает хрупкость при более высоких температурах, чем для ПЭ-80.
ВНИМАНИЕ! Различия видов ПНД становятся значимыми только в крайних точках допустимых диапазонов, для которых выбирают более прочные либо более пластичные материалы. В стандартных «средних» условиях эксплуатации труб эти различия несущественны.
Основные свойства
Материалы ПНД твердые и очень прочные, пластичные и долговечные. А это значит, что трубы из них получаются износостойкими и способными выдерживать значительные нагрузки: они устойчивы к растяжению, сжатию, разрыву, хорошо гнутся и не боятся трещин.
Технические показатели
Возможный температурный диапазон плавления – от -60 до +120 0C, оптимальная эксплуатация от 0 до +40 0C,
Максимальное давление внутри трубы может достигать 16-ти – 20-ти атм,
Трубы из ПНД инертны к транспортируемым веществам и не изменяют их качественного состава (напр., не меняют вкуса и запаха воды),
Не пропускают жидкостей и газов сквозь свою структуру,
Не поддаются коррозированию в любых его видах,
Стойки к биологическим факторам (не разрушаются микроорганизмами),
Имеют высокие диэлектрические свойства, поэтому не поддаются действию блуждающих токов,
Гладкие изнутри, что обеспечивает их малую засоряемость взвесями из содержимого,
Поглощают шумы, издаваемые жидкостями при их движении по системе,
Имеют очень большой срок службы – порядка 50-ти – 80-ти лет.
ИНТЕРЕСНО! Даже при изначальной прочности материалов их производство включает обязательные испытания на соответствие конкретным техническим показателям для каждого вида и сорта изделий: на стойкость к разрыву и высоким температурам, повышение давления и т.п.
Конструкционные особенности
Кроме разницы в качестве материала, трубы из полиэтилена низкого давления различаются конструкцией – диаметрами и толщиной стенок, что напрямую влияет на их свойства и возможности использования. В их маркировке указываются эти величины и их отношение в виде индекса SDR, который является прочностной характеристикой трубы и показателем высоты возможных для нее механических нагрузок.
Сейчас выпускаются трубные изделия из ПНД, имеющие диаметры от 10 до 1600 мм и толщину стенок от 2-х до 60-ти мм, для которых допустимо следующее давление содержимого:
Давление для ПЭ-80
3,2 атм
5 атм
6 атм
7,5 атм
10 атм
12,5 атм
16 атм
Давление для ПЭ-100
4 атм
6 атм
8 атм
9,5 атм
12,5 атм
16 атм
20 атм
Диаметр трубы (внешн.), мм
Толщина стенок, мм
20
-
-
-
-
-
2,0
2,3
32
-
-
-
2,0
2,4
3,0
3,6
40
-
-
2,0
2,4
3,0
3,7
4,5
50
-
2,0
2,4
3,0
3,7
4,6
5,6
63
-
2,5
3,0
3,8
4,7
5,8
7,1
75
2,0
2,9
3,6
4,5
5,6
6,8
8,4
90
2,2
3,5
4,3
5,4
6,7
8,2
10,1
160
4,0
6,2
7,7
9,5
11,8
14,6
17,9
225
5,5
8,6
10,8
13,4
16,6
20,5
25,2
315
7,7
12,1
15,0
18,7
23,2
28,6
35,2
400
9,8
15,3
19,1
23,7
29,4
36,3
44,7
SDR 41
SDR 26
SDR 21
SDR 17
SDR 13-14
SDR 11
SDR 9
ВАЖНО! Изделия диаметрами до 160-ти мм чаще всего поставляются катушками или бухтами длиной до 500 метров, хотя могут выпускаться и в виде мерных отрезков. Трубы диаметром более 160-ти мм выпускаются только мерными отрезками.
Применение
В зависимости от состава, толщины и прочности трубы ПНД используются для устройства напорных и безнапорных водо-и газопроводов, канализаций и других систем. Чтобы было проще определить, какая труба предназначена для той или иной системы, на нее может наноситься цветовая полоса – синего цвета для подачи воды и желтого – для транспортировки газа. Кроме этого, через каждый метр на изделия наносится буквенно-цифровая маркировка, содержащая запись об их назначении – для питьевых либо технических целей.
Технические трубы чаще всего делаются:
Из второсортного либо вторично используемого сырья, поэтому могут быть неоднородными по структуре и распределению свойств по всему объему (содержать инородные включения, пустоты, мелкие дефекты поверхностей). Также они могут иметь в составе инородные токсические вещества, поэтому не годятся к контакту с пищевыми продуктами.
Из полиэтилена технических марок, в составе которого могут оставаться сопутствующие реакции полимеризации вещества (катализаторы, эфиры) и разные добавки в виде стабилизаторов, применяемых для устойчивости полиэтилена к различным внешним факторам. Эти вещества также делают трубы непригодными для питьевого водоснабжения.
ВНИМАНИЕ! Если полиэтиленовая труба никак не маркирована (нет цветовых и письменных обозначений), то она, скорее всего, предназначается для технических целей. Такие трубы не годятся для питьевой воды и устройства трубопроводов, в которых предполагается большой напор содержимого.
propolyethylene.ru
Пленка ПНД (из полиэтилена низкого давления)
Одним из наиболее популярных продуктов, изготавливаемых из полиэтилена низкого давления, является пленка и масса изделий на ее основе. Этот плотный и прочный полимер позволяет создавать самые дешевые пленочные материалы широкого спектра назначения, обладающие очень высокими характеристиками в отношении механических, химических, физико-термических и других нагрузок.
Особенности пленки ПНД
Полиэтилен ПНД обладает высокой плотностью и прочностью межмолекулярных связей. В большой массе это твердый, жесткий материал, при очень малой толщине образующий крепкое шуршащее полотно – пленку.
Технические характеристики
Пленка из полиэтилена низкого давления предоставляет потребителю следующие возможности:
Эксплуатация при высоких температурах, превышающих температуру кипения воды (до 120-ти – 13-ти 0C),
Морозостойкость до нижнего предела в -50 0C с сохранением прочностных свойств,
Устойчивость к разрыву, сжатию и растяжению (прочность на растяжение не менее 13-ти МПа),
Высокие гидро-и воздухоизолирующие свойства,
Инертность к большинству активных в химическом плане веществ, в частности жиров и масел,
Неподверженность воздействию микроорганизмов,
Возможность легкого нанесения изображений – логотипов, рекламных и маркировочных элементов.
Кроме этого, пленка из ПЭ низкого давления отлично сваривается при воздействии высоких температур, благодаря чему из нее легко делаются мешки и пакеты.
ВАЖНО! По сравнению с пленкой ПВД, на изготовление которой идет менее плотный полиэтилен высокого давления, ПНД-полотно намного крепче, хотя и менее стойкое к проколам. Его поверхности более матовые, менее прозрачные, с отсутствием воскообразности.
Недостатки
Пленки ПНД имеют ограничения к применению в связи с такими недостатками, как:
Быстрая сминаемость, приводящая к потере продуктом высокого товарного вида и ограничивающая рекламные возможности,
Кислородопроницаемость, из-за которой в такой пленке нельзя хранить быстроокисляемые продукты.
ВНИМАНИЕ! Пленочный ПНД плохо переносит воздействие внешних факторов, то есть быстро стареет при долгом нахождении на открытом солнце и при сезонных скачках температур.
Изготовление
Сырьем для пленочной продукции ПНД служит полимер, получаемый в реакции каталитической полимеризации при низком давлении. Изготовление тонких материалов из него при сравнительно малых затратах на производство стало возможно благодаря как его прочности, так и термопластичности: нагревание до определенной температуры позволяет создавать полиэтиленовые изделия практически любой формы и толщины.
Производственный процесс
Пленки из полиэтилена ПЭНД делают по одной из следующих технологий:
Прямой экструзией, проходящей методом выдавливания разогретого до плавления гранулированного сырья через плоскую щель экструдера с настройкой нужной толщины готового полотна. После этой операции полученный тонкий слой полиэтилена охлаждается до полного застывания в водяных ваннах либо поливом холодной воды на охлаждаемый вал.
Выдувом, а точнее экструзией с раздувом, получают пленку с воздействием воздушных масс, одновременно охлаждающих ее. Таким способом гораздо легче получать очень тонкие пленки, но при этом они получаются более мутные (полупрозрачные).
Виды пленок
Из ПНД делают пленки толщиной от 7-ми до 100 мкм. По толщине их делят на несколько групп, в каждой из которых изделия имеют отличные от других свойства:
Толщиной 7-10 мкм, похожие на папиросную бумагу (микротонкие), обладающие высокими изолирующими свойствами и очень малым весом, что требуется для упаковки готовых жирных продуктов.
Толщиной 20-30 мкм, способные заменить оберточную бумагу, имеющие большую прочность и защищающие от проникновения жидкостей и газов. Их можно использовать для сырых и замороженных продуктов – рыбы и мяса.
Толщиной 40-100 мкм, из которых делают очень прочные пакеты и сумки для супермаркетов.
Также пленочные материалы ПНД различают по конструкции. Это может быть полотно (поставляется листом или рулоном), рукав или полурукав, а также рукав с фальцем и пленка с перфорацией. Эти продукты могут изготавливаться из бесцветного либо окрашенного сырья, а еще иметь нанесенный на них многоцветный рисунок.
Область применения
Пленку ПНД применяют:
Для упаковки сухих промышленных и различных сыпучих товаров,
Для пищевых неокисляющихся продуктов,
Для продуктов, которые нужно варить в упаковке,
Вместо жиростойкой бумаги,
В строительстве, сельском и другом хозяйстве как изолирующий слой,
Для ламинации бумаги и картона.
ВАЖНО! Перфорированная пленка ПНД позволяет хранить в ней даже товары, требующие доступа свежего воздуха и регулярной вентиляции (фруктов и т.п.).
propolyethylene.ru
Чем отличается полиэтилен высокого давления от полиэтилена низкого давления
Полиэтилен считается самым доступным и недорогим материалом синтетической промышленности. Его возможно увидеть где угодно, в составе любого упаковочного материала. Поэтому он имеет широкий диапазон применения в повседневной жизни и на производстве хозяйственной продукции. Изготовление этого продукта налажено в большинстве нефтехимических заводов предприятиях. Синтез продукта проводится при использовании низкого или высокого давления. Этот материал разделяется на полиэтилен высокого давления и низкого давления, отличия заключаются в способе синтеза и внутренней структуре. Чтобы знать, как отличить пнд от пвд, требуется знать характеристики каждого вида.
Основные характеристики и отличия полиэтилена высокого и низкого давления
Материал, изготовленный при низком давлении, имеет ряд свойств:
устойчивость к механическому воздействию, истиранию;
хорошие показатели эластичности;
водонепроницаемость и паровая защита;
устойчивость к воздействию агрессивной среды;
слабая тепловая проводимость;
минимальная стоимость;
безопасность для человека;
нанесения рисунков на изделия, изготовленные из пнд.
Характеристики следующего материала значительно отличаются от представленного выше. Главная разница между пнд и пвд заключается в их внутренней химической структуре. Полиэтилен высокого давления создан на основе ветвистой молекулярной структуры, и связь между молекулами настолько слабая, что не представляется возможным сформировать кристаллическую решетку. Это заметно влияет на разрывную устойчивость. Зато обеспечивает высокий уровень пластичности. Материалы пнд имеет значительную плотность по сравнению с пвд. Плотность – это свойство определяющее прочность и химическую стойкость продукта.
Особенности синтеза
Отличие пвд от пнд заключается в особенностях изготовления каждого из них. При синтезировании полиэтилена высокого давления требуются следующие условия:
Температура при создании должна находиться на отметке от 200 градусов до 260 градусов Цельсия.
Давление на уровне от 150 до 300 мега паскалей.
Наличие катализаторов, в качестве которых используют кислород или органический пероксид.
Условия для формирования полиэтилена низкого давления:
Температурный показатель на уровне от 120 градусов до 150 градусов Цельсия.
Показатель давления варьируется от 1/10 до 2 мега паскалей.
Применение катализатора Циглера/Натта.
Как видно из технических условий синтеза каждого вида, для создания пвд требуется больше затрат. Все это влияет на эластичность готового продукта, что считается серьезным отличием пнд и пвд.
Как можно визуально отличить пнд от пвд?
Определить вид и качество полиэтилена можно, осмотрев его визуально и прощупав. Внешние признаки каждого отличаются:
ПВД
ПНД
Признаки
· блестит;
· эластичен;
· гладкий на ощупь;
· тянуться.
· матовая поверхность;
· прочная структура;
· шершавый на ощупь;
· шуршащая поверхность.
Оба этих материала получили широкую популярность в изготовлении пакетов. В чем разница пакетов для мусора пнд и пвд? Например, в пвд – пакетах можно без страха разрыва переносить острые предметы или коробки с острыми углами. За счет высокой степени тягучести и эластике такие пакеты не порвутся. Но в них не получится переносить тяжелые и крупногабаритные продукты. Пнд за счет своей прочности способен выдерживать большие веса, но если острый предмет нарушит структуру, то по всему пакету пойдет трещина. Можно сделать вывод, что отличия пакетов пвд и пнд заключаются в прочности.
Области применения
Главной областью применения полиэтилена низкого давления считается промышленность и строительство. Такой материал получил распространение в изготовлении водопроводных труб, бочек, биотуалетов и мебельной фурнитуры. Используется в качестве продукта для упаковки. В повседневной действительности можно встретить пакеты из пнд. Это «майки» либо сумки с вырубленной ручкой. Такие изделия имеют высокую прочность и надежность.
Полиэтилен высокого давления применяется в области изготовления фирменных, красочных пакетов, форм для упаковки. Благодаря возможности печати красочных рисунков на них, такой материал имеет высокую популярность. Из него выполняют фирменные пакеты с логотипами изготовителя. Также из него создают пищевые контейнеры. Из-за своей тягучести и вязкости применяются в создании упаковочных пленок. В обыденной жизни каждый покупает продукцию, созданные из этого химического продукта, в магазинах.
Разница целлофана и полиэтилена
Соперником этого продукта в среде упаковочных материалов является целлофан. По способу синтеза он менее токсичен для человека, потому что формируется из целлюлозы, а полиэтилен из химических полимеров. Но в прочности он сильно уступает своему противнику. Производство целлофана довольно затратное, поэтому редко можно встретить в магазине «майки» из этого материала. Его в основном применяют в качестве упаковки для пищевой продукции. Потому что не несет никакого вреда организму.
Способы и условия изготовления полиэтилена значительно расширяют области его применения. В каждой сфере социальной жизни можно встретить этот продукт нефтехимической промышленности. И разница пвд и пнд в пленке, в упаковке и других продуктах — это прочность и эластичность.
oplenke.ru
Полиэтилен низкого давления Википедия
Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена, относится к классу полиолефинов[1]. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—Ch3—Ch3—Ch3—Ch3—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода.
Представляет собой массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, диэлектрик, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Часто неверно называется целлофаном[2].
История
Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году. Однако это открытие не получило распространения. Вторая жизнь полиэтилена началась в 1933 году благодаря инженерам Эрику Фосету и Реджинальду Гибсону. Сначала полиэтилен использовался в производстве телефонного кабеля и лишь в 1950-е годы стал использоваться в пищевой промышленности как упаковка[3].
По другой версии, более принятой в научных кругах, развитие полиэтилена можно рассматривать с работ сотрудников компании Imperial Chemical Industries по созданию промышленной технологии производства, проводившихся начиная с 1920-х. Активная фаза создания начата после монтажа установки для синтеза, с которой в 1931 году работали Фосет и Гибсон. Ими был получен низкомолекулярный парафинообразный продукт, имеющий мономерное звено, аналогичное полиэтилену. Работы Фоссета и Гибсона продолжались вплоть до марта 1933, когда было принято решение модернизировать аппарат высокого давления для получения более качественного результата и большей безопасности. После модернизации эксперименты были продолжены совместно с М. В. Перрином и Дж. Г. Паттоном и в 1936 завершились успешно, получением патента на полиэтилен низкой плотности (ПЭНП). Коммерческое производство ПЭНП было начато в 1938 году[4].
История полиэтилена высокой плотности (ПЭВП или ПЭНД) развивалась с 1920-х, 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 ПЭНД[4].
Названия
Различные виды полиэтилена принято классифицировать по плотности[5]. Несмотря на это, имеется множество ходовых названий гомополимеров и сополимеров, часть из которых приведена ниже.
Полиэтилен низкой плотности (высокого давления) — ПЭНП[6], ПЭВД, ПВД, LDPE (Low Density Polyethylene).
Полиэтилен высокой плотности (низкого давления) — ПЭВП[6], ПЭНД, ПНД, HDPE (High Density Polyethylene).
Полиэтилен среднего давления (высокой плотности) — ПЭСД[6].
Линейный полиэтилен средней плотности — ПЭСП[6], MDPE или PEMD[1].
Линейный полиэтилен низкой плотности — ЛПЭНП[6], LLDPE или PELLD[1].
Полиэтилен очень низкой плотности — VLDPE
Полиэтилен сверхнизкой плотности — ULDPE
Металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности — MPE
Сшитый полиэтилен — PEX или XLPE, XPE.
Высокомолекулярный полиэтилен — ВМПЭ, HMWPE или PEHMW или VHMWPE[1].
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен — UHMWPE
В данном разделе не рассматриваются названия разных сополимеров, иономеров и хлорированного полиэтилена.
Молекулярное строение
Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C1—С4, молекулы полиэтилена низкого давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена среднего давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкое содержание кристаллической фазы и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД и ПЭСД.
Показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена:
Показатель ПЭВД ПЭСД ПЭНД
Общее число групп СН3 на 1000 атомов углерода:
21,6
5
1,5
Число концевых групп СН3 на 1000 атомов углерода:
4,5
2
1,5
Этильные ответвления
14,4
1
1
Общее количество двойных связей на 1000 атомов углерода
0,4—0,6
0,4—0,7
1,1-1,5
в том числе:
винильных двойных связей (R-CH=Ch3), %
17
43
87
винилиденовых двойных связей , %
71
32
7
транс-виниленовых двойных связей (R-CH=CH-R'), %
12
25
6
Степень кристалличности, %
50-65
75-85
80-90
Плотность, г/см³
0,9-0,93
0,93-0,94
0,94-0,96
Полиэтилен высокой плотности HDPE (High-Density - высокая плотность)
Физико-механические свойства ПЭНД при 20°C:
Параметр Значение
Плотность, г/см³
0,94-0,96
Разрушающее напряжение, кгс/см²
при растяжении
100—170
при статическом изгибе
120—170
при срезе
140—170
относительное удлинение при разрыве, %
500—600
модуль упругости при изгибе, кгс/см²
1200—2600
предел текучести при растяжении, кгс/см²
90-160
относительное удлинение в начале течения, %
15-20
твёрдость по Бринеллю, кгс/мм²
1,4-2,5
С увеличением скорости растяжения образца разрушающее напряжение при растяжении и относительное удлинение при разрыве уменьшаются, а предел текучести при растяжении возрастает.
С повышением температуры разрушающее напряжение полиэтилена при растяжении, сжатии, изгибе и срезе понижается. а относительное удлинение при разрыве возрастает до определённого предела, после которого также начинает снижаться
Изменение разрушающего напряжения при сжатии, статическом изгибе и срезе в зависимости от температуры (определено при скорости деформации 500 мм/мин и толщине образца 2 мм):
Разрушающее напряжение, кгс/см² Температура, ºС
20
40
60
80
при сжатии
126
77
40
-
при статическом изгибе
118
88
60
-
при срезе
169
131
92
53
Зависимость модуля упругости при изгибе ПЭВД от температуры:
Температура, °С -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 50
Модуль упругости при изгибе, кгс/см²
28100
26700
23200
19200
13600
7400
3050
2200
970
Необходимо отметить, что свойства изделий из полиэтилена будут существенно зависеть от режимов их изготовления (скорости и равномерности охлаждения) и условий эксплуатации (температуры, давления, продолжительности. воздействия нагрузки и т. п.).
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности
Относительно новой и перспективной разновидностью полиэтилена является сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности (СВМПЭ, англ. UHMW PE), изделия из которого обладают рядом замечательных свойств: высокой прочностью и ударной вязкостью в большом диапазоне температур (от - 200°С до + 100°С), низким коэффициентом трения, большими химо- и износостойкостью и применяются в военном деле (для изготовления бронежилетов, шлемов), машиностроении, химической промышленности и др.[7]
Химические свойства
Горит голубоватым пламенем, со слабым светом[8], при этом издаёт запах парафина[9], то есть такой же, какой исходит от горящей свечи.
Устойчив к действию воды, не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой, но разрушается при действии 50%-й азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора. В отличие от непредельных углеводородов, не обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия[8].
При комнатной температуре нерастворим и не набухает ни в одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80°C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде. Под высоким давлением может быть растворён в перегретой до 180°C воде.
Со временем подвергается деструкции с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термоокислительной деструкции (термостарению). Термостарение полиэтилена проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др.
Получение
На обработку поступает в виде гранул от 2 до 5 мм. Полиэтилен получают полимеризацией этилена:
Получение полиэтилена высокого давления
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), образуется при следующих условиях:
в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—500 000 и степень кристалличности 50-60 %. Жидкий продукт впоследствии гранулируют. Реакция идёт в расплаве.
Получение полиэтилена среднего давления
Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) образуется при следующих условиях:
продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 300 000—400 000, степень кристалличности 80-90 %.
Получение полиэтилена низкого давления
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), образуется при следующих условиях:
Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000—300 000, степень кристалличности 75—85 %.
Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто риторическое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2 и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.
Другие способы получения полиэтилена
Существуют и другие способы полимеризации этилена, например под влиянием радиоактивного излучения, однако они не получили промышленного распространения.
Модификации полиэтилена
Ассортимент полимеров этилена может быть значительно расширен получением сополимеров его с другими мономерами, а также путём получения композиций при компаундировании полиэтилена одного типа с полиэтиленом другого типа, полипропиленом, полиизобутиленом, каучуками и т. п.
На основе полиэтилена и других полиолефинов могут быть получены многочисленные модификации — привитые сополимеры с активными группами, улучшающими адгезию полиолефинов к металлам, окрашиваемость, снижающими его горючесть и т. д.
Особняком стоят модификации так называемого «сшитого» полиэтилена ПЭ-С (PE-X). Суть сшивки состоит в том, что молекулы в цепочке соединяются не только последовательно, но и образуются боковые связи которые соединяют цепочки между собой, за счёт этого достаточно сильно изменяются физические и в меньшей степени химические свойства изделий.
Различают 4 вида сшитого полиэтилена (по способу производства): пероксидный (а), силановый (b), радиационный (с) и азотный (d). Наибольшее распространение получил РЕх-b, как наиболее быстрый и дешёвый в производстве.
Применение
Полиэтиленовая плёнка (особенно упаковочная, например, пузырчатая упаковка или скотч),
Тара (бутылки, банки, ящики, канистры, садовые лейки, горшки для рассады)
Полимерные трубы для канализации, дренажа, водо-, газоснабжения
Электроизоляционный материал.
Полиэтиленовый порошок используется как термоклей[10].
Броня (бронепанели в бронежилетах)[11]
Корпуса для лодок[12], вездеходов, деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др.
Вспененный полиэтилен (пенополиэтилен) используется, как теплоизолятор. Наиболее известны следующие марки: МультиФлекс, Изоком, Изолон, Порилекс, Алентекс
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД), или высокой плотности (HDPE), применяется при строительстве полигонов переработки отходов, накопителей жидких и твёрдых веществ, способных загрязнять почву и грунтовые воды.[13]
Полиэтилен низкого давления широко применяется в благоустройстве придомовых территорий и детских площадок, отодвигая фанеру и дерево на второй план, ведь срок использования скатов из ПНД более 15 лет в то время как у "деревянных аналогов" срок использования всего 10 лет причем через 3-5 лет дерево теряет товарный вид
Малотоннажная марка полиэтилена — так называемый «сверхвысокомолекулярный полиэтилен», отличающийся отсутствием каких-либо низкомолекулярных добавок, высокой линейностью и молекулярной массой, используется в медицинских целях в качестве замены хрящевой ткани суставов. Несмотря на то, что он выгодно отличается от ПЭНД и ПЭВД своими физическими свойствами, применяется редко из-за трудности его переработки, так как обладает низким ПТР и перерабатывается только прессованием.
Утилизация
Переработка
Изделия из полиэтилена пригодны для переработки и последующего использования. Полиэтилен (кроме сверхвысокомолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия, экструзия с раздувом, литьё под давлением, пневматическое формование. Экструзия полиэтилена возможна на оборудовании с установленным «универсальным» червяком.
Сжигание
При нагревании полиэтилена на воздухе возможно выделение в атмосферу летучих продуктов термоокислительной деструкции. При термической деструкции полиэтилена в присутствии воздуха или кислорода образуется больше низкокипящих соединений, чем при термической деструкции в вакууме или в атмосфере инертного газа. Исследование структурных изменений полиэтилена во время деструкции на воздухе, в атмосфере кислорода или в смеси, состоящей из O2 и О3, при 150—210°С показало, что образуются гидроксильные, перекисные, карбонильные и эфирные группы. При нагревании полиэтилена при 430°С происходит очень глубокий распад на парафины (65—67 %) и олефины (16—19 %). Кроме того, в продуктах разложения обнаруживаются: окись углерода (до 12 %), водород (до 10 %), углекислый газ (до 1,6 %). Из олефинов основную массу составляет обычно этилен. Наличие окиси углерода свидетельствует о присутствии кислорода в полиэтилене, то есть о наличии карбонильных групп.
Биоразложение
Плесневые грибки Penicillium simplicissimum способны за три месяца частично утилизировать полиэтилен, предварительно обработанный азотной кислотой. Относительно быстро разлагают полиэтилен бактерии Nocardia asteroides. Некоторые бактерии, обитающие в кишечнике южной амбарной огнёвки (Plodia interpunctella), способны разложить 100 миллиграммов полиэтилена за восемь недель. Гусеницы пчелиной огнёвки (Galleria mellonella) могут утилизировать полиэтилен еще быстрее[14][15].
См. также
Примечание
↑ 1 2 3 4 Описание и марки полимеров - Полиэтилен
↑ Король упаковки: как появился целлофан
↑ История полиэтилена: неожиданное рождение пластикового пакета
↑ 1 2 Дж. Уайт, Д.Чой.// Полиэтилен, полипропилен и другие полиолефины. — СПб.: Профессия, 2007.
↑ Vasile C., Pascu M.// Practical Guide to Polyethylene. — Shawbury: Smithers Rapra Press, 2008.
↑ 1 2 3 4 5 Кулезнев В. Н. (ред.), Гусев В. К. (ред.)// Основы технологии переработки пластмасс. — М.: Химия, 2004.
↑ Сайт Polymeri.ru " Сверхвысокомолекулярный полиэтилен: рынок в ожидании переработчиков"
↑ 1 2 Цветков Л. А. § 10. Понятие о высокомолекулярных соединениях // Органическая химия. Учебник для 10 класса. — 20-е изд. — М.: Просвещение, 1981. — С. 52—57. — 1 210 000 экз.
↑ Шульпин Г. Эти разные полимеры // Наука и жизнь. — 1982. — № 3. — С. 80—83.
↑ Сжать и провернуть: Сделано в России
↑ Доспехи XXI века
↑ Total Petrochemicals создала ротомолдинговую лодку из полиэтилена
↑ Геомембрана HDPE
↑ Русакова Е. Гусеницы приспособились к скоростному перевариванию полиэтилена. N+1 Интернет-издание (25 апреля 2017). Проверено 25 апреля 2017.
↑ Bombelli P., Howe C. J., Bertocchini F. Polyethylene bio-degradation by caterpillars of the wax moth Galleria mellonella // Current Biology. — Vol. 27. — P. R283—R293. — DOI:10.1016/j.cub.2017.02.060.
Ссылки
wikiredia.ru
свойства, его получение и использование
Полиэтилен низкого давления – один из самых широко используемых пластмасс во всем мире. Это органическое соединение, которое выглядит как белая, похожая на воск масса. Вторичный ПНД получают путем переработки пластиковых бутылок, труб и прочих изделий из этого же материала.
В английском языке вещество носит название High Density Polyethylene (HDPE). Маркировка – цифры «02» в треугольнике.
Свойства
Полиэтилен низкого давления химически и морозоустойчив, не чувствителен к ударам, не липнет (низкая адгезия), размягчается при нагреве до 80 - 120°С, и застывает при охлаждении. Не проводит электрический ток.
Материал устойчив к действию воды, не вступает в реакцию со щелочами вне зависимости от их концентрации. Полиэтилен низкого давления не взаимодействует с кислотами (даже концентрированной серной), и растворами кислых, нейтральных и основных солей. В то же время он разлагается под воздействием хлора и фтора в жидком или газообразном состоянии и вследствие действия 50%-ной азотной кислоты.
Под действием высокой температуры может раствориться в нагретой до 180°С воде.
С точки зрения молекулярного строения молекулы ПНД практически неразветвленные, этот материал плотнее, так как в нем больше доля кристаллической фазы.
Получение ПНД
Полиэтилен низкого давления в промышленных условиях получают полимеризацией этилена органическим растворителем. Это происходит при следующих условиях:
давление ниже 0,1 – 2 МПа;
температура 120-150°С;
катализаторы Цитлера-Натта.
Три основные технологии получения ПНД – газофазная полимеризация, реакция в суспензии или в растворе. После переработки из него могут изготовляться те же изделия, что и до ресайклинга.
Использование полиэтилена низкого давления
ПНД устойчив к действию большого числа факторов и широко используется в производстве:
деталей и аксессуаров для плавательных бассейнов;
филаментов 3 D принтеров;
шайб;
крышечек для бутылок;
устойчивых к химическому воздействию труб;
изоляции для электрических кабелей;
контейнеров для продуктов;
баков для топлива;
антикоррозийного покрытия для стальных труб;
пластиковых стульев и столов;
защитных касок;
пластиковых гимнастических обручей;
колодок для обуви;
газовых труб;
полиэтиленовых пакетов;
пластиковых бутылок;
фиксаторов и других деталей для медицинских целей;
заменителя бумаги;
водопроводных труб для дома и сада.
Полиэтилен низкого давления используется изготовителями пиротехники и в агропромышленной сфере.
Получение вторичного ПНД
Отходы ПНД перерабатывают методами экструзии, литья и выдувания. Процесс проходит в несколько этапов:
сортировка сырья. Его разделяют по типу ,цвету, качеству и уровню загрязнения. На небольших предприятиях делается вручную;
следующий этап – дробление: с помощью специальных машин материал измельчается до одинаковых по размерам частиц;
далее следует мытье и чистка от пыли и других не полиэтиленовых примесей в специальном устройстве;
агломерация – этап, следующий после мытья вторсырья. В рабочей камере машины сырье попадает на вращающийся ротор, где за счет трения разогревается и превращается в похожую на кашу массу;
после расплавления всей порции в машину добавляется вода. За счет резкого охлаждения вещество превращается в мелкие шарики неправильной формы.
Полученный на этом этапе материал идет в экструдер. Суть следующего процесса – расплавленная масса перерабатываемого пластика продавливается через формировочное отверстие.
В экструдере масса вновь расплавляется, и продавливается дальше, создавая так называемые нити. Их охлаждают, «пропуская» через водяной рукав. После чего идет последний этап – нити режут на мелкие кусочки, и на выходе получается вторичная гранула ПНД.
То, что получилось – полуфабрикат, материал для изготовления труб, бутылок и других вещей. Гранулы сортируются, фасуются в мешки и отправляются на заводы.
В масштабах страны специализированных предприятий по переработке полиэтилена низкого давления немного. Охотнее всего принимают ящики, трубы, бутылки. Изготовленные их гранул переработанного ПНД детали и стройматериалы, при условии соблюдения техпроцесса, по качеству мало уступают «новым». При этом они – дешевле.
Интересные факты
К 2009 году 94% американцев имели доступ к переработке пластиковых бутылок. Ресайклинг 10 штук такого товара сохранит столько энергии, сколько один работающий лэптоп использует за сутки;
каждый год в одном только США производится столько полиэтилена, что, если бы превратить его весь в пленку, то можно было бы укутать весь штат Техас;
ресайклинг вещей из ПНД требует вдвое меньше энергии, чем производство нового;
Пока что перерабатывается лишь около 28% от общего объема пластиковых бутылок (по данным Агентства по защите окружающей среды, США).
propolyethylene.ru
ПВД и ПНД - отличия полиэтилена высокого и низкого давления
В чем разница между ПНД и ПВД, как их отличить? Какой материал лучше выбрать для Ваших фирменных пакетов? Мы постарались ответить просто и доступно.
ПВД - полиэтилен высокого давления
Гладкий, блестящий, эластичный, тянущийся.
Пакеты с вырубной ручкой (как и с петлевой) чаще изготавливают из ПВД. Обычно за счет глянца материала печать на пакетах ПВД выглядит ярче, а цвета - "сочнее". Пакеты ПВД мнутся меньше, чем ПНД. По этим причинам имиджевые пакеты обычно изготавливают именно из ПВД. Плюс, пакеты из ПВД не слишком-то боятся острых углов и режущих кромок.
ПНД - полиэтилен низкого давления
Шершавый на ощупь, матовый, шуршит.
Пакеты Майка обычно изготавливают именно из ПНД. Если при заказе пакетов с вырубной ручкой взять за принцип "Максимум прочности при минимальном бюджете", то тогда тоже стоит выбрать ПНД как материал для производства пакетов. Пленка ПНД меньше растягивается, поэтому пакет из него лучше приспособлен для переноски тяжестей. Увы, пленка из ПНД сильнее мнется и шуршит, поэтому имиджевые пакеты обычно изготавливают из ПВД. Из-за прокола ПНД-пакетможет "разойтись" по прямой линии. Многим нравится за то, что пакет из ПНД больше похож на бумагу.
ПСД - полиэтилен среднего давления или смесовый полиэтилен.
Материал, представляющий собой композицию из ПВД, ПНД и иногда еще ряда добавок (для блеска, скольжения и т.п.) Смешивать ПВД и ПНД можно в различных пропорциях. Соотношение в смеси полиэтиленов высокого и низкого давления определяет конечные свойства получаемого ПСД. Он может быть "ближе" к ПВД или к ПНД, или иметь средние между ними параметры.
При производстве пакетов из ПВД в сырье нередко добавляют 5-15% гранул ПНД для придания пленке большей прочности. И наоборот, при производстве пакетов из ПНД иногда добавляют 5-15% гранул ПВД для придания пленке большей эластичности и стойкости на раздир. Так что, по сути, большинство пакетов, которые мы используем, изготовлены из ПСД.
Физические свойства
Основное сырье для производства полиэтиленовой пленки, и, как следствие, пакетов, служат полиэтиленовые гранулы. Они изготавливаются на крупных специализированных нефтеперерабатывающих предприятиях путем полимеризации этилена. Различия в способах производства ПНД и ПВД определяют разницу их физических свойств.
В зависимости от условий полимеризации (температуры, давления) получают гранулы полиэтилена с различными химическими и физическими свойствами.
Первый вид гранулированного полиэтилена - Полиэтилен Высокого Давления. Обычно его называют ПВД. Это гранулы, изготовленные при высоком давлении (1000-3000 кг/см2), имеют меньшую плотность (около 0,925 г/см3). Пленка, изготовленная из этих гранул, тактильно имеет некоторое сходство с воском, относительно прозрачна, легко растягивается, обладает большим количеством поперечных связей, препятствующих «раздиру», менее кристаллична, полимерные цепи более короткие, плавится при сравнительно низкой температуре (103-110°C).
Цены на полиэтилен ПНД и ПВД за последние 5 лет
Смотреть графики >>
Второй тип гранул, используемых для производства пленки –гранулы Полиэтилена Низкого Давления ПНД. Здесь полимеризация этилена происходит в условиях более низкго давления (всего 1-5 кг/см2). Плотность получаемого вещества выше (0,945 г/см3). Полимерные цепи длинные, гранула более кристаллична и, как следствие, менее прозрачна. Плавится при температуре плавления на 20-30°С выше, нежели ПВД. Как следствие, энергозатраты при плавлении более высокие, но зато и при эксплуатации такая пленка способна выдерживать, не разрушаясь, более высокую температуру. Структура ПНД позволяет экструдировать (выдувать) пленку намного меньшей толщины. Основное отличие – шуршит при сминании.
Обозначения, аббревиатуры
В обозначениях часто используется зарубежный стандарт аббревиатуры, отличный от российского по своей сути. Для иностранцев главный критерий - не давление, при котором изготавливается гранула, а плотность конечного продукта. Такая разница в подходах к наименованию, увы, иногда ведет к некоторой путанице. Судите сами:
Российские гранулы, пленки и пакеты ПВД (полиэтилена высокого давления) соответствуют зарубежному аналогу LDPE (Low Density PolyEthylene – полиэтилен низкой плотности)
Российские гранулы, пленки и пакеты ПНД (полиэтилена низкого давления) соответствуют зарубежному аналогу HDPE (High Density PolyEthylene – полиэтилен высокой плотности).
Смотрите также:
Вернуться в каталог статей Энциклопедии
Компания ТулаПак
Мы в соцсетях:
Поделиться:
звоните бесплатно:тел./факс в Москве:тел./факс в Туле:
Знакомые нам пакеты из супермаркета с тонкими стенками, на которых значится, что они выдерживают грузы до 30-ти – 50-ти кг, делаются из материала ПНД – полиэтилена низкого давления. Этот уникальный полимер стал настоящим открытием в области упаковки, а пакеты из него – лучшим упаковочным материалом для целого ряда пищевой и промышленной продукции.
Характерные свойства
Пакеты из полиэтилена низкого давления легко отличить по тонким стенкам даже для объемных изделий и характерному шуршанию, издаваемому при смятии. Они могут быть окрашенными и с нанесенным на них рисунком. Без красителя имеют матовую полупрозрачную структуру.
Преимущества и недостатки
Материал ПНД является очень плотным и жестким пластиком, имеющим высокие прочностные характеристики и способным выдерживать значительные нагрузки различного характера. Пакеты, созданные из него, отличаются низкой стоимостью, определяемой дешевизной производства, а также массой полезных свойств:
Возможностью эксплуатации при температурах до +120 0C,
Сохранением прочности и эластичности при отрицательных температурах до -50 0C,
Стойкостью к разрыву при растяжении и сжатии,
Инертностью к большинству активных веществ, благодаря которой фасовочные пакеты ПНД применимы для хранения любой продукции без изменения ее качества и целостности упаковки,
Изоляционными свойствами в отношении воды, воздуха и пара,
Безопасностью использования ввиду полного отсутствия токсичности.
Существенный недостаток пакетов из ПЭНД – их быстрая повреждаемость посредством проколов, поэтому в них не рекомендуется упаковывать предметы с наличием острых углов. Кроме этого, они быстро сминаются, теряя при этом эстетичный вид. Однако эти недостатки вполне компенсируются малой ценой и рядом положительных свойств ПНД-продукции.
Отличия от пакетов ПВД
Пакеты из ПНД существенно отличаются от изделий из менее плотного, но более пластичного полиэтилена высокого давления ПВД как внешне, так и качественно:
Они шелестящие, менее прозрачные и не имеют таких гладких, воскообразных поверхностей,
Более прочные на разрыв, поэтому могут изготавливаться более тонкими для тех же нагрузок,
Имеют большую грузоподъемность,
Не боятся стерилизации паром, так как выдерживают более высокие температуры,
Но – быстрее травмируются острыми предметами, тогда как ПВД в этих случаях только растягивается и деформируется.
Особенности производства
Изготовление
Пакеты ПНД изготавливаются из гранулированного полиэтиленового сырья с использованием следующих методик:
Простое экструдирование:
Разогрев полиэтилена до температуры плавления,
Выдавливание горячей массы ПНД через кольцевое отверстие экструдера с получением пленочного рукава,
Охлаждение и нанесение изображений с текстовой информацией, с логотипом и т.п.,
Формовка изделий в соответствии с определенной конструкцией донышек, боковых складок, ручек (или без них).
Экструдирование с раздувом включает этап раздува полиэтиленового рукава в форме (зажимных валках) сразу же после выхода его из кольцевой щели экструдера. При этом его диаметр увеличивается, стенки становятся тоньше, а их поверхность становится менее прозрачной.
ИНТЕРЕСНО! Сразу же после экструдирования проходит процесс коронации пленочного рукава с помощью специального устройства – коронатора, которым оснащается почти каждый экструдер. Это делается для улучшения адгезивных свойств пакета в отношении краски, с помощью которой затем наносится изображение.
Готовые пакеты поставляются в рулонах с перфорацией по линиям отрыва единичных изделий либо в пачках по конкретному количеству штук (100, 500 и др.).
Классификация
Виды пакетной продукции из полиэтилена низкого давления различаются по назначению, имеют разную конструкцию и прочее оформление:
Фасовочный пакет представляет собой изделие без ручек с толщиной стенки от 6-ти до 60-ти мкм, с запаянным дном либо с заложением фальцев для придания ему объема. Может быть совсем маленький для упаковки мелкого штучного товара или более объемный (с боковой стороной до 600 мм) для промышленных и сыпучих продуктовых товаров.
Пакет-майка делается толщиной 10-40 мкм, имеет боковые складки и прочные цельнокроеные ручки. Может быть с длиной боковой стороны до 850-ти мм. Экономичен, вместим, удобен при носке и транспортировке. Именно этот тип пакетов чаще всего используется в рекламных целях.
Пакеты с вырубной ручкой выпускаются с толщиной стенки от 6-ти до 200 мкм и длиной боковой стороны от 20-ти см и выше. Используются для упаковки различных промышленных товаров и продуктов питания.
Пакеты для мусора имеют длину до 4000 мм. Отличаются от других меньшей ценой и тем, что могут изготавливаться из вторичного сырья, непригодного к контакту со многими товарами.
ВАЖНО! Благодаря высокой прочности изделий из ПНД вырубные ручки пакетов могут выдерживать очень большой вес, поэтому не требуют дополнительного укрепления, как в случае с пакетами ПВД.
Трубы, изготовленные из полимерных материалов, в том числе и ПНД, устанавливаются на всевозможные коммуникационные системы – водопровод, орошение, газоснабжение, канализация и многие другие. Они удовлетворяют всем требованиям предъявляемым к современным трубопроводам, оставаясь самым дешевым вариантом их постройки. Такое широкое применение стало возможно благодаря высоким техническим показателям труб ПНД и их вариативности в зависимости от видов и конструкций.
Полиэтилен ПНД обладает высокой плотностью и прочностью межмолекулярных связей. В большой массе это твердый, жесткий материал, при очень малой толщине образующий крепкое шуршащее полотно – пленку.
Пленки из полиэтилена ПЭНД делают по одной из следующих технологий:
Пакеты из полиэтилена низкого давления легко отличить по тонким стенкам даже для объемных изделий и характерному шуршанию, издаваемому при смятии. Они могут быть окрашенными и с нанесенным на них рисунком. Без красителя имеют матовую полупрозрачную структуру.
Простое экструдирование: 
