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/с	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.

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:
Е.И. Кордикова, кандидат технических наук, доцент кафедры механики материалов и конструкций БГТУ.
Источник:
Справочное пособие «Полимерные и композиционные материалы» , Е.И. Кордикова, 2010 г
Дата в источнике: 2010 г