Компания Алита
тел.: +7 495 980-29-12, многоканальный
Группа компаний «Алита»
чековые ленты, этикет-пистолеты, стрейч пленка, скотч с логотипом, ценники, термоэтикетки, полипропиленовые ленты
Бесплатная доставка по Москве и Подмосковью
Продукция 0.01
Прайс-лист 0.02
Вакансии 0.03
Контакты 0.04
Информация 0.05
– Полиэтилен

Полиэтилен низкого и высокого давления для упаковочных материалов


Полиэтилен (международное обозначение PE) - самый распространенный в мире полимерный материал, который известен, как химическое вещество, уже более ста лет (с 1899 года), а как промышленный пластик - около 80 лет.

В настоящее время полиэтилен производится во многих странах мира. В России его, как под стандартными названиями, так и под собственными торговыми марками, выпускает целый ряд крупных предприятий нефтехимической промышленности.

Полиэтилен получают в результате полимеризации этилена - простейшего олефина (газа, относящегося к группе ненасыщенных углеводородов). Синтез полиэтилена может идти в условиях низкого или высокого давления с получением полимеров с несколько отличающимися свойствами - соответственно, полиэтилена высокой и низкой плотности.

Потребителю полиэтилен поставляется в гранулах размером от 2 до 5 мм или, значительно реже, в форме порошка.

Полиэтилен высокого давления

Полиэтилен, синтезируемый при высоком давлении, носит международное название LDPE (Low-Density PE, полиэтилен низкой плотности, ПЭНП). В России его чаще называют ПЭВД или ПВД - полиэтилен высокого давления.

Существует два способа производства полиэтилена этого типа - в автоклаве и в трубчатом реакторе. В этой статье специалисты компании Алита рассмотрят более подробно второй метод, поскольку он более распространен.

Перед поступлением в реактор газообразный этилен в смеси с инициатором (молекулярным кислородом или органическими пероксидами) с помощью компрессора сжимается до 25 МПа и нагревается до 700 градусов Цельсия. В первой зоне реактора температура газа повышается до 1800 градусов. Во второй зоне создаются условия, при которых начинается полимеризация этилена - давление от 130 до 250 МПа и температура 190-300 градусов.

В общей сложности этилен находится в реакторе примерно 70-100 секунд. За это время 18-20% газа превращается в полимер. Остальной этилен удаляется, после чего полимер охлаждают до температуры ниже 190 градусов и гранулируют. Гранулы, дополнительно охлажденные водой, сушат горячим воздухом и при нормальной температуре перегружают в товарную упаковку.

В процессе производства в полимер можно добавить краситель и получить окрашенный полиэтилен. Промышленный полиэтилен высокого давления выпускается только в гранулах.

Формула полиэтилена

Полиэтилен низкого давления

Полиэтилен, синтезируемый при низком давлении, имеет более высокую плотность. Поэтому его международное название - HDPE (High- Density PE, полиэтилен высокой плотности, ПЭВП). Российское традиционное название этого материала - ПЭНД или ПНД (полиэтилен низкого давления).

Стандартные названия обоих видов полиэтилена - ПЭВД и ПЭНД - соответствуют действующим в нашей стране ГОСТам.

Как отмечают специалисты компании Алита, существует три промышленных метода получения полиэтилена высокой плотности - газофазная полимеризация, реакция в суспензии и реакция в растворе. Более подробно о втором способе – далее.

Синтез полиэтилена в растворе гексана (насыщенного жидкого углеводорода) происходит при температуре 160-250 градусов и давлении от 3,4 до 5,3 МПа в присутствии катализатора - например, красного оксида хрома на силикагеле.

Полимеризация в контакте с катализатором длится в течение 10-15 минут. Затем осуществляется удаление растворителя из раствора. Этот процесс начинается в испарителе, продолжается в сепараторе и завершается в вакуумной камере гранулятора.

В полученных гранулах полиэтилена еще сохраняются низкомолекулярные фракции полиэтилена и остатки катализатора. Они вымываются водяным паром с температурой, которая выше, чем температура плавления полиэтилена.

Полиэтилен низкого давления может быть окрашенным и неокрашенным. Обычно он поставляется в гранулах, но некоторая часть продукции выпускается в форме порошка.

Формула полиэтилена

Свойства LDPE (полиэтилена низкой плотности):

  • молекулярная масса: (30-400)*10^3
  • степень кристалличности: 60%
  • показатель текучести расплава (г/10 мин при 230 градусах): 0,2-20
  • температура стеклования: - 4 градуса
  • температура плавления: 105-115 градусов
  • плотность: 0,91-0,93 г/см3
  • усадка (при производстве готовых изделий): 1,5-2,0%

Ключевой особенностью молекулярной структуры полиэтилена высокого давления, как отмечают специалисты компании Алита, является разветвленность полимерных связей, что приводит к формированию аморфной кристаллической структуры и снижению плотности.

Свойства полиэтилена высокой плотности (HDPE):

  • молекулярная масса: (50-1000)*10^3
  • степень кристалличности: 70-90%
  • показатель текучести расплава (г/10 мин при 230 градусах): 0,1-15
  • температура стеклования: -120 градусов
  • температура плавления: 130-140 градусов
  • плотность: 0,94-0,96 г/см3
  • усадка (при производстве готовых изделий): 1,5-2,0%.

Химические свойства

Для полиэтилена обоих видов характерны низкая паро- и газопроницаемость и высокая химическая стойкость, зависящая от плотности и молекулярной массы полимера.

Полиэтилен не вступает в химические реакции со щелочами, в том числе концентрированными, и с растворами солей. Он устойчив к карбоновым кислотам, концентрированной соляной кислоте, плавиковой кислоте и ряду других кислот, к щелокам и растворителям, спиртам и бензину, маслам и овощным сокам.

К разрушению полиэтилена приводит воздействие 50-процентной азотной кислоты, хлора и фтора. Более тяжелый галоген - бром диффундирует сквозь полиэтилен, также как и йод. В органических растворителях полиэтилен не растворяется, однако может набухать.

Физические свойства

Полиэтилен эластичен и ударостоек, не ломается при изгибе. Является диэлектриком и обладает низкой поглотительной способностью. Не имеет запаха, физиологически нейтрален.

Полиэтилен высокого давления - мягкий материал, полиэтилен низкого давления - более жесткий, вплоть до твердого.

Эксплуатационные качества

Полиэтилен сохраняет свою полимерную структуру при нагревании в вакууме или инертном газе, однако на воздухе деструктуризация полимера начинается уже при температуре 80 градусов.

Для полиэтилена характерен эффект фотостарения под влиянием ультрафиолета (в частности, под действием прямых солнечных лучей). Поэтому при изготовлении полиэтиленовых изделий, которые могут подвергаться длительному воздействию солнечного света, применяются фотостабилизаторы - от обычной сажи до высокоэффективных производных бензофенона.

В обычном состоянии полиэтилен экологически безвреден, поскольку не выделяет в окружающую среду никаких опасных и вредных веществ.

Основные виды полиэтилена и сополимеров этилена, которые в настоящее время производятся мировой нефтехимической промышленностью:

Полиэтилен

  • Полиэтилен высокой плотности (полиэтилен низкого давления) - HDPE.
  • Полиэтилен низкой плотности (полиэтилен высокого давления) - LDPE.
  • Линейный полиэтилен низкой плотности - LLDPE.
  • Металлоценовый линейный полиэтилен низкой плотности - mLLDPE, MPE.
  • Полиэтилен средней плотности - MDPE.
  • Высокомолекулярный полиэтилен - HMWPE VHMWPE.
  • Сверхвысокомолекулярный полиэтилен - UHMWPE.
  • Вспенивающийся полиэтилен - EPE.
  • Хлорированный полиэтилен - PEC.

Сополимеры этилена

  • Сополимер этилена и акриловой кислоты - EAA.
  • Сополимер этилена и бутилакрилата - EBA, E/BA, EBAC.
  • Сополимер этилена и этилакрилата - EEA.
  • Сополимер этилена и метилакрилата - EMA.
  • Сополимер этилена и метакриловой кислоты, Сополимер этилена и метилметилакрилата - EMAA.
  • Сополимер этилена и метил-метакриловой кислоты - EMMA.
  • Сополимер этилена и винилацетата - EVA, E/VA, E/VAC, EVAC.
  • Сополимер этилена и винилового спирта - EVOH, EVAL, E/VAL.
  • Полиолефиновые пластомеры - POP, POE.
  • Тройные сополимеры этилена - Ethylene terpolymer.

Сферы использования полиэтилена

Несмотря на то, что прогресс не стоит на месте и ежегодно появляются новые полимерные материалы с выдающимися свойствами, полиэтилен по-прежнему остается самым широко распространенным полимером в мире.

Для изготовления конечной продукции из гранул полиэтилена могут использоваться любые доступные методы переработки пластмасс. И большинство из этих методов не требует узкоспециального оборудования. Этим полиэтилен выгодно отличается, например, от поливинилхлорида (ПВХ).

Метод экструзии позволяет производить полиэтиленовые пленки самого различного назначения, листовой полиэтилен, трубы и кабели. Экструзионно-выдувным способом изготавливаются емкости и сосуды (в частности, пластиковые бутылки). Для производства объемных и полых изделий, в том числе упаковочных материалов, различной тары, материалов бытового назначения, игрушек, применяются литье под давлением, ротационный метод, термо-вакуумное формование.

Сшитый полиэтилен, хлорсульфированный и вспененный полиэтилен находят широкое применение в строительстве. Полиэтилен с металлическим армированием, как отмечают специалисты компании Алита, может применяться в качестве конструкционного строительного материала.

Полиэтилен можно сваривать любыми способами - контактной сваркой, трением, присадочным прутком, горячим газом. Это значительно расширяет возможности его применения в самых разных отраслях промышленности и строительства. Диэлектрические свойства полиэтилена особенно ценны для кабельной промышленности, а также при изготовлении электрических приборов и электронных устройств.

Но, вне всякого сомнения, важнейшая сфера применения полиэтилена - это упаковка. Разные виды этого материала пригодны как для промышленной и оптовой, так и для розничной упаковки товаров и грузов. Полиэтилен применяется для упаковки и расфасовки промышленных и пищевых товаров. С одной стороны - он дешев, а с другой - отлично защищает упакованную продукцию от любых внешних воздействий в пути и во время хранения, а в розничной торговле - позволяет эффектно показать товар лицом благодаря прозрачности и доступности декоративных эффектов.

Существует множество пигментов, предназначенных для окрашивания полиэтилена и упаковка, а также другие изделия из цветного полиэтилена пользуются широкой популярностью.

В наши дни, как отмечают специалисты компании Алита, для полиэтилена открываются все новые области использования. Создание сверхвысокомолекулярного полиэтилена открыло полимерам дорогу в те сферы, где раньше могли применяться только металлы или керамика.

Полиэтилен сверхмолекулярной структуры обладает уникальными свойствами. Он исключительно прочен и может эксплуатироваться при температурах от -260 до +120 градусов. При этом у него крайне низкий коэффициент трения и чрезвычайно высокая износостойкость. Поэтому сверхвысокомолекулярный полиэтилен - идеальный материал для изготовления деталей вращающихся устройств - валов, роликов, шестерен, втулок. Применяется он также в строительстве.

Новые разновидности полиэтилена совершили настоящий переворот в медицине. Из них изготавливаются долговечные протезы суставов и костей, которые не отторгаются организмом и позволяют длительное время сохранять подвижность и нормальное качество жизни людям с тяжелыми травмами и заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

Ценным достоинством полиэтилена (в том числе по сравнению с ПВХ и многими другими полимерами) является простота его рециклинга, то есть вторичной переработки. При налаженной системе сбора вторсырья можно значительно снизить загрязнение окружающей среды остатками использованного полиэтилена. Практически весь полиэтилен может быть возвращен в производство. При этом сокращается потребление первичного нефтехимического сырья, которое, как известно, в последние годы постоянно дорожает.

С тех пор, как полиэтилен вошел в повседневный быт людей по всему миру, он стал одним из символов комфортной жизни. И вряд ли какие-то другие материалы в ближайшее время перехватят у него пальму первенства среди полимеров. Слишком много достоинств и преимуществ соединяет в себе этот удивительный материал.

 

ПВД Полиэтилен/Термопласты общего назначения ПНД Полиэтилен/Полиолефины/Термопласты общего назначения
Структура Кристаллизующийся материал. Кристаллизующийся материал.
Температура эксплуатации Материал с кратковременной теплостойкостью отдельных марок до 110 °C. Допускает охлаждение до -80 °C. Температура плавления марок: 120 - 135 °C. Материал с кратковременной теплостойкостью без нагрузки до 60 °C (для отдельных марок до 90 °C). Допускает охлаждение (различные марки в диапазоне от -45 до -120 °C).
Механические свойства Характеризуется хорошей ударной прочностью по сравнению с ПНД. Наблюдается высокая ползучесть при длительном нагружении. Склонен к растрескиванию при нагружении.
Электрические свойства Обладает отличными диэлектрическими характеристиками. Обладает отличными диэлектрическими характеристиками. Атмосферостойкость. Не стоек к УФ-излучению.
Химическая стойкость Имеет очень высокую химическую стойкость (больше, чем у ПНД). Имеет очень высокую химическую стойкость. Не стоек к жирам, маслам.
Контакт с пищевыми продуктами Допускается. Биологически инертен. Допускается. Биологически инертен.
Переработка Легко перерабатывается. Легко перерабатывается. Не отличается стабильностью размеров.
Применение Один из наиболее широко применяемых материалов общего назначения. Один из наиболее широко применяемых материалов общего назначения.
Примечания Свойства сильно зависят от плотности материала. Увеличение плотности приводит к повышению прочности, жесткости, твердости, химической стойкости. В то же время при увеличении плотности снижается ударопрочность при низких температурах, удлинение при разрыве, проницаемость для газов и паров. Дает блестящую поверхность. Ближайшие аналоги: полиэтилен, полиолефины. Свойства сильно зависят от плотности материала. Увеличение плотности приводит к повышению прочности, жесткости, твердости, химической стойкости. В то же время при увеличении плотности снижается ударопрочность при низких температурах, удлинение при разрыве, стойкость к образованию трещин, проницаемость для газов и паров. Отличается повышенной радиационной стойкостью. Ближайшие аналоги: полиэтилен, полиолефины.

Полиэтилен российского производства

В России и странах СНГ для основных видов полиэтилена используются как русские, так и международные обозначения. Так, буквами LDPE, PELD и PEBD обозначается полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ПЭНП), а HDPE или PEHD - соответственно, полиэтилен низкого давления (ПЭНД, ПЭВП).

Но помимо этих наиболее распространенных типов полиэтилена современная химическая промышленность выпускает также другие полимеры того же ряда, в том числе появившиеся совсем недавно на волне развития новых технологий.

Так, полиэтилен средней плотности (ПЭСП) имеет международной обозначение PEMD, а линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) - LLDPE или PELLD.

У многих новых материалов нет стандартных отечественных обозначений, и на российском рынке они присутствуют под английскими аббревиатурами. Это, в частности:

  • LMDPE - линейный полиэтилен средней плотности
  • VLDPE - полиэтилен очень низкой плотности
  • ULDPE - полиэтилен сверхнизкой плотности
  • HMWPE или PEHMW - высокомолекулярный полиэтилен
  • HMWNDRE - высокомолекулярный полиэтилен высокой плотности
  • PEUHMW - сверхмолекулярный
  • UHMWHDRE - полиэтилен ультра-высокомолекулярной структуры

Среди других нередко встречающихся обозначений можно отметить следующие:

  • REX, XLPE - сшитый полиэтилен
  • EPE - вспенивающийся
  • PEC, CPE - хлорированный
  • MPE – полиэтилен низкой плотности, изготовленный с применением металлоценовых катализаторов.

Российскими государственными стандартами предусмотрена цифровая классификация марок полиэтилена, выпускаемых отечественной промышленностью. Обозначение из восьми цифр содержит информацию о типе материала, способе его изготовления, порядковом номере марки, группе плотности и показателе текучести. Как отмечают специалисты компании Алита, к этим восьми цифрам может добавляться указание на ГОСТ, в соответствии с которым произведен материал.

Так, марка 21008-075 указывает на то, что это - ПЭНД суспензионного типа, изготовленный с применением металлоорганических катализаторов, имеющий плотность 0,948-0,959 г/см3 и текучесть 7,5 г/10 мин.

А марка 11503-070 - это полиэтилен высокого давления, без гомогенизации (на это указывает четвертая цифра - 0), с показателем плотности 0,917-0,921 г/см3 и текучести - 7 г/10 мин.

Используется также маркировка из пяти цифр, где первые три - это номер марки полиэтилена, а две цифры после тире - рецептура добавок.

В обозначении марки полиэтилена может указываться также сорт, цвет окрашенного материала и дополнительная информация (например, добавочные цифры, указывающие на то, что данный полиэтилен предназначен для использования в пищевой промышленности или пригоден для производства детских игрушек).

Если композиция полиэтилена предназначена для производства кабелей, на это может указывать буква «К» после номера базовой марки - например, 10209К ГОСТ 16336-77.

Впрочем, сегодня многие российские производители применяют собственную или международную маркировку продукции.


Упаковочные материалы - полезная информация >>       Материалы для производства упаковочных материалов >>



© 2002-2017. Стрейч-пленка, скотч, чековые ленты, полипропиленовая пленка, термоэтикетки, ценники - производство и продажа
Клейкие ленты, стрейч пленка, полипропиленовая лента, скотч с логотипом
Индекс цитирования Rambler's Top100