Полиэтилен высокого давления (ПЭВД)

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) – это полиэтилен, получаемый при высоком давлении (радикальной полимеризацией), который характеризуется более низкой температурой плавления и плотностью чем полиэтилен, получаемый ионной полимеризацией (полиэтилен низкого давления (ПЭНД). При радикальном механизме полимеризации образуется продукт, содержащий значительное число разветвленных звеньев в цепи имеющий меньшую плотность (910—930 кг/м3), степень кристалличности (50—65%)  и, как правило,  меньшую молекулярную массу (80000—500000) по сравнению с ПЭНД (80000—800000).


 

Таблица 1: Основные физико-механические свойства ПЭВД

Наименование показателя Значение  для ПЭВД
Температура стеклования, °С -25
Температура плавления, °С 103-115
Температура хрупкости, °С -45…-120
Температура размягчения по Вика, °С 80-90
Температура длительной эксплуатации, °С 50
Степень кристалличности,% 50-65
Плотность, кг/м3 910-930
Показатель текучести расплава,г/10 мин 0,2-20
Морозостойкость, °С -70
Теплостойкость по Мартену, °С
Верхний предел рабочих температур, °С 60-70
Нижний предел рабочих температур, °С -120…-45
Предел текучести при растяжении, МПа 6,8-13,7
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 7-16
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа 12-20
Разрушающее напряжение при сжатии, МПа 12
Модуль упругости при растяжении, МПа 147-245
Модуль упругости при изгибе, МПа 118-225
Модуль упругости при сжатиии, МПа
Относительное удлинение при разрыве, % 150-1000
Твердость по Бринелю, МПа 14-25
Ударная вязкость по Шарпи, кДЖ/м2 без надреза/с надрезом Не разр./ не разр.
Коэффициент терния по стали 0,58
Объемное удельное электрическое сопротивление, Ом·м (0,1-1)×1015
Поверхностное удельное электрическое сопротивление, Ом 1014-1015
Водопоглощение за 24 часа при 23°С,% 0,01
Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К) 2,1-2,8
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) 0,2-0,36
Температурный коэффициент линейного расширения, град-1 (22-55)×10-5
Коэффициент температуропроводности, м2 1,4×10-7

Таблица 2: Торговые названия ПЭВД в различных странах

Торговое название ПЭВД Страна
  • полиэтилен высокого давления;
  • полиэтилен низкой плотности;
РФ
  • алкатон;
  • петротен;
  • дайлан;
США
  • алкатен;
Великобритания
  • луполен;
  • хостален LD;
  • стафлен;
Япония
  • фертрен;
Италия

 Обозначение базовых марок полиэтилена высокого давления ПЭВД:

  • первая цифра (1) – процесс полимеризации протекает при высоком давлении в трубчатых реакторах с применением инициаторов радикального типа;
  • вторая и третья цифры – порядковый номер базовой марки;
  • четвертая цифра – способ гомогенизации (0 – без гомогенизации в расплаве; 1 – гомогенизация в расплаве);
  • пятая цифра – условная группа плотности (3 – 917–921 кг/м3; 4 – 922–926 кг/м3);
  • последние три цифры (написанные через дефис) указывают десятикратное значение показателя текучести расплава.

Обозначение базовых марок полиэтилена высокого давления ПЭВД (LDPE)

Композиции на основе базовых марок полиэтиленов обозначаются иначе:  название термопласта, первые три цифры показывают базовую марку (без расшифровки), а цифры после тире – номер рецептуры добавки, далее через запятую – цвет и рецептура окрашивания, сорт и стандарт.

ПЭВД перерабатываются всеми известными способами и применяются  для  изготовления  технических  изделий  и  товаров  народного потребления.


 

 Применение ПЭВД

Области применения ПЭВД зависят от:

  • марок полимеров,
  • способа стабилизации
  •  введенных добавок.

Области применения, способы и параметры переработки представлены в табл.3

Производителем базовых марок ПЭВД и композиций на его основе в Беларуси является ОАО «Нафтан» завод «Полимир» в г. Новополоцке.

Получают полиэтилен методом радикальной полимеризации этилена  в  реакторах  трубчатого  и  автоклавного  типов  при  давлении  от 160 до 210 МПа в соответствии с ГОСТ 16336–93.

На  предприятии  Полимир производят:

базовые  марки  ПЭВД:

  • 10204-003;
  • 10803-020;
  • 16204-020;
  • 15803-020;
  • 11503-070;
  • 17703-010;

и  композиции на их основе:

  • для кабельной промышленности (107-01К, 102-01К, 107-02К, 102-02К, 107-10К, 102-10К, 107-61К);
  • пленочные (162-132, 175-132, 175-209, 175-353, 177-353, 108 черный 901, 158 черный 901);
  • трубные (полиэтилен 102-14).

Таблица 3: Характерные свойства, области применения и способы переработки ПЭВД

Характерные свойства Ограничения Рекомендации по применению и способам переработки
Температура  эксплуатации без нагрузки до 60 °С, гибкий (в т.ч. при низких температурах),  эластичный,  высокая ударная  прочность,  морозостойкость  до  −(40–120)°С. Небольшой предел текучести при  растяжении.  Хорошие электроизоляционные  свойства.  Стойкость  к  агрессивным  средам,  незначительное влагопоглощение.  Повышенная  радиационная  стойкость. Допущен  для  контакта  с  пищевыми  продуктами  и  для деталей  медицинского  назначения. Хорошо окрашивается в  массе.  Гранулы  размером (2–4)·8 мм имеют насыпную плотность от 500 до 550 кг/м3 Не  стоек  к  жирам, маслам,  ультрафиолету.  Невысокие  температуры  эксплуатации. Низкие  механические показатели,  не  огнестойкий,  за  исключением  специальных композиций.  Снижение  химической  стойкости  при  напряженном  состоянии.  Значительное  снижение механических свойств при  повышении  температуры  до 60° С.Большая  деформация под  нагрузкой.  Большой разброс размеров изделий Трубы,  пленки,  листы, тара, профили, емкости, электроизоляционные  и антифрикционные покрытия  для  защиты  от коррозии,  крупногабаритные  конструкции, изоляция кабеля. Литье  под  давлением, экструзия,  прессование, сварка и др.
Параметры переработки ПЭВД
Литье под давлением:

  • 160 ≤ Тл ≤ 260 °С,
  • 60 ≤ pуд ≤ 120 МПа,
  • 10 ≤ τр ≤ 30 с,
  • 20 ≤ Тф ≤ 60 °С;

экструзия в напорные трубы:

  • 160 ≤ Тл ≤ 220 °С;

экструзия в безнапорные  трубы  и  профильные  изделия:

  • 140 ≤  Тл  ≤ 170 °С;

прессование:

  • 130 ≤ Тп ≤ 170 °С,
  • 3 ≤ pуд ≤ 7 МПа.

Условия предварительной сушки до влажности ≤0,04%: при атмосферном давлении и температуре (75 ± 5) °С в течение 0,5–1 часа с толщиной слоя 1–3 см

 Области применения и основные характеристики базовых марок ПЭВД и композиций на их основе, производимых на ОАО «Нафтан» завод «Полимир», приведены в таблице 4 и таблице 5, соответственно.

Таблица 4: Назначение базовых марок ПЭВД (ОАО «Нафтан» завод «Полимир»)

Марка ПЭВД Назначение
  • 10204-003
Для изготовления напорных труб, фитингов, формования выдувных изделий большой вместимости, для пленок и пленочных изделий общего назначения
  • 10803-020;
  • 16204-020
Для изготовления профильно-погонажных изделий, литьевых малогабаритных и крупногабаритных изделий, выдувных изделий, пленок общего назначения
  • 15803-020
Для  получения  малогабаритных  и  крупногабаритных  изделий,  выдувных  изделий,  термоусадочных, тонких пленок и пленок общего назначения
  • 11503-070
Для  ламинирования  бумаги  и  ткани  методом  экструзии,  для  покрытия  изделий  методом  напыления,  в  качестве  заливочного  компаунда  для  заполнения  деталей  электрооборудования,  для  изготовления литьевых малогабаритных и крупногабаритных изделий
  • 17703-010
Для получения термоусадочных пленок и пленочных изделий общего назначения, литьевых, малогабаритных, а также профильно-погонажных изделий

Таблица 5: Технические характеристики базовых марок Полиэтилена высокого давления (ПЭВД), производимых на ОАО «Нафтан» (завод «Полимир»)

Показатели Базовые марки ПЭВД
10204-003 10803-020 15803-020 16204-020 11503-070 17703-010
Плотность, г/см3 0,9230 0,9185 0,9190 0,9230 0,9180 0,9190
Показатель текучести расплава,г/10мин 0,3 2,0 2,0 2,0 7,0 1,0
Стойкость к растрескиванию,ч, не менее 500 2
Предел текучести при растяжении, Мпа, не менее 11,3 9,3 9,3 10,8 9,3 9,8
Прочность при разрыве,Мпа, не менее 14,7 12,2 11,3 11,3 9,8 12,2
Относительное удлинение при разрыве,%, не менее 600 550 600 600 450 600

Для сравнения в таблицах 6 и 7 представлены технические характеристики ПЭВД и его композиций по данным зарубежных производителей.

Таблица 6: Нормативные показатели качества ПЭВД алкатен и алатон для различных марок

Показатель Алкатен Алатон
XDK10 WIG11 WNG14 XNF35 31 25 34 16 37
Показатель текучести расплава, г/10мин 0,3 2,0 7,0 9,0 0,6 2,0 3,0 4,0 12,0
Плотность, кг/м3 923 919 918 929 930 931 930 923 930
Относительное удлинение при разрыве, % 600 600 500 90 400 550 410 600 100
Предел текучести при растяжении, МПа 12,0 11,0 10,0 13,9 14,7 11,5 11,5 11,2 10,6
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 15,5 13,0 10,5 13,9 14,7 12,3 14,7 11,9
Модуль упругости при растяжении, МПа 166,0 149,0 346,0 2460
Водоплоглощение за 24 часа,% 0,01 0,01 0,015 0,01

 Таблица 7: Нормативные показатели качества ПЭВД луполен и фертен для различных марок

Показатель Луполен Фертен
1820Н 6001L 6001H    6001F ZD   Q XX   LXX
Показатель текучести расплава, г/10мин 1,4-1,8 4-6 1,2-1,7 0,7-1 0,4 4,5 20 70
Плотность, кг/м3 926-928 959-961 959-961 958-960
Предел текучести при растяжении, МПа 8,5-9,0 26-28 26-28 26-28
Модуль упругости при растяжении, МПа 1300 11000 11000 1100
Относительное удлинение при разрыве, % 83 112 129 134
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 12,5 9,9 8,4 7,1
Разрушающее напряжение при срезе, МПа 15,2 12,0 10,2 8,4
Модуль упругости при изгибе, МПа 149 119 104 92

 

Список литературы:
1. Вторичная переработка пластмасс: пер. с англ. / под ред. Г. Е. Заикова. – СПб.: Профессия, 2003. – 397 с.
2. Калинчев, Э. Л. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуа- тации изделий: справочник / Э. Л. Калинчев, М. Б. Саковцева. – Л.: Химия, 1986. – 176 с.
3. Композиционные материалы: справочник / под ред. В. В. Ва- сильева. – М.: Машиностроение, 1990. – 510 с.
4. Композиционные материалы: справочник / под ред. Д. М. Кар- пиноса. – Киев: Наукова думка, 1985. – 591 с.
5. Справочник по композиционным материалам: в 2 т. / под ред. Дж. Любина. – М.: Машиностроение, 1989. – Т. 1, 2.
6. Макаров, В. Г. Промышленные термопласты: справочник / В. Г. Макаров, В. Б. Коптенармусов. – М.: Химия: КолоС, 2003. – 208 с.
7. Наполнители для полимерных композиционных материалов: справочное пособие: пер. с англ. / под ред. П. Г. Бабаевского. – М.: Химия, 1981. – 736 с.
8. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие / М. Л. Кербер [и др.]; под ред. А. А. Бер- лина. – СПб.: Профессия, 2008. – 560 с.
9. Спиглазов, А. В. Вязкое течение и трение высоконаполненных термопластичных композиций при прессовании плоских изделий: дис. … канд. техн. наук: 05.17.06 / А. В. Спиглазов. – Минск: БГТУ, 2007. – 156 л.
10. Технические свойства полимерных материалов: учеб.-справ. пособие / В. К. Крыжановский [и др.]. – СПб.: Профессия, 2003. – 240 с.
11. Шаповалов, В. М. Многокомпонентные полимерные системы на основе вторичных материалов / В. М. Шаповалов, З. Л. Тартаков- ский. – Гомель: ИММПС НАН Беларуси, 2003. – 262 с.
12. ОАО «Гродно Химволокно» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://grodno-khim.by. – Дата доступа: 05.12.2009.
13. Компамид Инженерные Пластики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://kompamid.ru. – Дата доступа: 10.01.2010.
14. ОАО ««Могилевхимволокно» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.khimvolokno.by. – Дата доступа: 05.02.2010.
15. ОАО «Нафтан» завод «Полимир» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.polymir.by. – Дата доступа: 10.12.2009.
16. ОАО «Полоцк Стекловолокно» [Электронный ресурс]. – Ре- жим доступа: http://polotsk-psv.by. – Дата доступа: 20.12.2009.
17. РУП «Светлогорское ПО «Химволокно» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.sohim.by. – Дата доступа: 12.12.2009.

Автор:
Источник:
Справочное пособие «Полимерные и композиционные материалы» , Е.И. Кордикова, 2010 г

Дата в источнике: 2010 г
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter