Свойства и применение полиэтилена

Полиэтилен низкой плотности имеет более низкую, а высокой плотности - более высокую температуру размягчения. Важный показатель технологических свойств полиэтилена - текучесть расплава, или "индекс расплава", который характеризуется скоростью истечения расплава через сопло (капилляр) с определенным диаметром при определенных температуре и давлении. Чем больше величина индекса расплава (т. е. больше скорость истечения расплава испытуемого полиэтилена), тем меньше молекулярная масса полиэтилена.

Полиэтилен низкой плотности (высокого давления) выпускается по ГОСТу 16337-70, а полиэтилен высокой плотности (низкого давления) - по ГОСТу 16338-70.

В основу классификации полиэтилена положены следующие характеристики: метод производства (низкое и высокое давление), метод усреднения полиэтилена (холодное смешение или в расплаве), плотность полиэтилена и индекс расплава.

В названиях марок первая цифра указывает на метод производства полиэтилена:

1 - процесс получения полиэтилена протекает при высоком давлении с применением инициаторов, полимеризация проходит по радикальному механизму;

2 - процесс получения полиэтилена протекает при низком давлении с применением комплексных металлорганических катализаторов, полимеризация проходит по ионному механизму.

Две следующие цифры указывают на порядковый номер базовой марки.

Четвертая цифра характеризует условия проведения гомогенизации партии полиэтилена:

0 - усреднение партии проведено смешением полиэтилена без подогрева - холодное смешение;

1 - усреднение партии проведено в расплаве - гомогенизированный полиэтилен.

Пятая цифра указывает на группу плотности (г/см3):

1 - плотность в пределах 0,900-0,909;

2 - 0,910-0,919;

3 - 0,920-0,929;

4 - 0,930-0,939;

5 - 0,940-0,949;

6 - 0,950-0,959;

7 - 0,960- 0,970.

1-4 - плотность полиэтилена, полученного при высоком давлении;

5-7 - при низком давлении.

Цифры после тире указывают десятикратное значение показателя текучести расплава.

Например: полиэтилен 11512-070- это полиэтилен, полученный при высоком давлении (1), базовая марка 15, усреднение проведено в расплаве (1), плотность в пределах 0,910-0,919 г/см3 (2), показатель текучести расплава 7. Полиэтилен 20506-040 - это полиэтилен, полученный при низком давлении (2), базовая марка 05, усреднение проведено без подогрева (0), плотность в пределах 0,950-0,959 г/см3 (6), текучесть расплава 4.

Композиции полиэтилена выпускаются на основе базовых марок от белого до черного цвета с различными добавками для световой и термической стабилизации полиэтилена. Для получения полиэтилена, например, белого цвета, применяют двуокись титана, оранжевого цвета - красители-пигменты - лак оранжевый, крон свинцовый оранжевый, кадмий оранжевый. Рецепты окраски полиэтилена приведены в приложениях к ГОСТам на полиэтилен. Полиэтилен может выпускаться с наполнителем (тальк, каолин, стеклянное волокно и др.). Наполнение производится для получения изделий, выдерживающих повышенные нагрузки.

В последнее время успешно развивается производство вспененного полиэтилена. Плотность пенополиэтилена в 2-3 раза меньше плотности полиэтилена. Используется пенополиэтилен в качестве тепло-, звуко- и электроизоляционного материала для проводов связи, эластичных ковриков, абажуров для светильников и т. п.

Полиэтилен высокой и низкой плотности имеет высокую химическую стойкость. Полиэтилен низкой плотности не стоек к бензину и бензолу, полиэтилен высокой плотности к этим продуктам относительно стоек, но не стоек к четыреххлористому углероду.

Полиэтилен – термопластичный насыщенный полимерный углеводород, молекулы которого состоят из этиленовых звеньев, имеют конформацию плоского зигзага с периодом идентичности 0,254 нм, соответствующим повторяющемуся расстоянию в углеродной цепи. Соседние молекулы находятся на расстоянии 0,43 нм друг от друга.

В зависимости от метода получения свойства полиэтилена — непрозрачного в толстом слое полимера, без запаха и вкуса — заметно изменяются, особенно это проявляется в плотности, температуре плавления, твердости, жесткости и прочности. Эти показатели возрастают в ряду: ПЭВД < ПЭНД < ПЭСД. Основной причиной, вызывающей различия в свойствах, является разветвленность макромолекул: чем больше разветвлений в цепи, тем выше эластичность и меньше кристалличность полимера. Разветвления затрудняют более плотную упаковку макромолекул и препятствуют достижению степени кристалличности 100%; наряду с кристаллической фазой всегда имеется аморфная, содержащая недостаточно упорядоченные участки макромолекул. Соотношение этих фаз зависит от способа получения полиэтилена и условий его кристаллизации. Оно определяет и свойства полимера:полиэтилен не смачивается водой и другими полярными жидкостями, при комнатной температуре он не растворяется в органических растворителях. Лишь при повышении температуры (70°С и выше) он сначала набухает, а затем растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Лучшими растворителями являются - ксилол, декалин, тетралин. При охлаждении растворов выпадает в виде порошка.