Полиэтилен низкого давления (ПЭНД)

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) polietilen_nizkogo_davleniya_(PEND)Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) – это полиэтилен, получаемый полимеризацией этилена при низком давлении 0,2—0,5 МПа и температуре около 80°С в суспензии (в среде органического растворителя) в присутствии металлоорганических катализаторов. Получаемый таким образом полиэтилен имеет плотность 959—960 кг/м3. Полиэтилен низкого давления имеет более высокую плотность (959—960 кг/м3), молекулярную массу (80000—800000) и степень кристалличности (75—90) по сравнению с полиэтиленом высокого давленя (ПЭВД).


Торговые названия ПЭНД:

  • полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкого давления (РФ);
  • гифакс, супер-дайлан, бакелит (США);
  • карлон (Великобритания);
  • хостален G (Германия);
  • монлен (Италия);
  • манолен (Франция);
  • хей жекс (Япония).

Обозначение базовых марок ПЭНД:

  • первая цифра (2) – процесс полимеризации протекает на комплексных металлоорганических катализаторах при низком давлении;
  • вторая и третья цифры – порядковый номер базовой марки;
  • четвертая и пятая цифра – способ гомогенизации (0 – усреднение холодным смешением) и группа плотности (6 – 0,931–0,939; 7 – 0,940–0,947; 8 – 0,948–0,959; 9 – 0,960–0,970 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.

 Таблица 1: Основные физико-механические свойства полиэтилена низкого давления  (ПЭНД)

Наименование показателя Значение для ПЭНД
Температура стеклования, °С –20
Температура плавления, °С 120–135
Температура хрупкости, °С –60…–150
Температура размягчения по Вика, °С 125–128
Температура длительной эксплуатации, °С 50
Степень кристалличности, % 70–85
Плотность, кг/м3 948–960
Показатель текучести расплава, г/10мин 0,1–15
Морозостойкость, °С –70
Теплостойкость по Мартенсу, °С 47–60
Предел рабочих температур, °С  
верхний 70–80
нижний –150…–60
Предел текучести при растяжении, МПа 19–26
Разрушающее напряжение, МПа  
при растяжении 18–32
при изгибе 20–40
при сжатии 20–36
Модуль упругости, МПа  
при растяжении 610–750
при изгибе 636–735
при сжатии
Относительное удлинение при разрыве, % 300–800
Твердость по Бринеллю, МПа 45–60
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2 (без надреза / с надрезом) Не разр. (без надреза)/2 (с надрезом)
Коэффициент трения по стали 0,3–0,35
Удельное электрическое сопротивление  
объемное, Ом×м (0,1–1)×1015
поверхностное, Ом 1014
Водопоглощение за 24 ч при 23 °С, % 0,01
Удельная теплоемкость, кДж/(кг×K) 2,3–2,7
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×K) 0,42–0,44
Температурный коэффициент линейного расширения, 1/град (10–55)×10–5
Коэффициент температуропроводности, м2 1,9×10–7

Примечание. Показатели представлены по усредненным данным различных источников.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) имеет кристаллическую структуру и является легким эластичным термопластичным материалом. Устойчив к кислотам, щелочам, растворам солей, минеральным и растительным маслам при высоких температурах, биологически инертен. При комнатной температуре не растворим в органических растворителях. Имеет низкое влагопоглощение.

По сравнению с полиэтиленом высокого давления, ПЭНД характеризуется повышенной жесткостью при сохранении ударопрочности. Свойства ПЭНД 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. Введение антипиренов позволяет придать материалу огнестойкость.

Наиболее широко ПЭНД применяется в производстве товаров широкого потребления – упаковка, одноразовая посуда, контейнеры и емкости, в том числе для пищевых продуктов, крышки и колпачки для флаконов и бутылок, фитинги, игрушки.

Свойства ПЭНД представлены в таблице 1, области применения, способы и параметры переработки – в таблице 2.

В Республике Беларусь ПЭНД не производится.

Концерн IRPC Public Company Limited выпускает полиэтилен низкого давления под торговой маркой Polene HDPE для переработки литьем под давлением, экструзией и раздувом и является крупным производителем данного вида материала.

Трубные марки полиэтилена низкого давления Polene сертифицированы на соответствие ГОСТ 16338–77 и имеют санитарно-эпидемиологическое заключение. Основные свойства полиэтилена марки Polene представлены в таблице 3.

Таблица 2: Характерные свойства, области применения и способы переработки ПЭНД

Характерные свойства ПЭНД Ограничения применения ПЭНД Рекомендации по применению и способам переработки ПЭНД
Более высокая механическая прочность и теплостойкость, чем у ПЭВД, высокая ударная прочность, блестящая поверхность, не растрескивается, незначительное влагопоглощение, высокая химическая стойкость, более стоек к маслам, чем ПЭВД. Температура эксплуатации без нагрузки до 70–75 °С. Хорошо окрашивается. Основные свойства аналогичны ПЭВДГранулы ПЭНД размером (2–4)×8 мм имеют насыпную плотность от 500 до 550 кг/м3 Большая плотность по сравнению с ПЭВД. Значительное снижение механических свойств при повышении температуры до 70 °С. Высокая ползучесть при длительной нагрузке 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 ПЭНД
  1. литье под давлением: 180 ≤ Тл ≤280 °С, 70 ≤ pуд ≤120 МПа, 30 ≤Тф ≤ 80 °С;
  2. экструзия в напорные трубы: 170≤ Тэ ≤ 220 °С;
  3. экструзия в пленки: 160≤ Тл ≤200 °С;
  4. прессование: 180 ≤Тп ≤ 210 °С, 7 ≤ pуд ≤ 10 МПа.
Условия предварительной сушки ПЭНД до влажности ≤0,04%: при атмосферном давлении и температуре (85± 5) °С в течение 0,5–1 часа с толщиной слоя 1–3 см.

Таблица 3:Основные характеристики ПЭНД марки Polene

Параметры Литьевые Трубные
Polene V1160 Polene R1760 Polene BM3245PC
Плотность, г/см3 0,957 0,957 0,956
Показатель текучести расплава, г/10 мин      
190 °С / 2,16кг 15 6 0,12
190 °С / 5кг 43 17,5 0,55
Относительное удлинение при разрыве, % 130 1000 1700
Предел текучести при растяжении, МПа 29 29,5 23
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 13,5 15 36,5
Ударная вязкость по Шарпи на образцах с надрезом, кДж/м2 2,5 4 11,5
Твердость по Шору 65,5 65,5 64
Температура размягчения по Вика, °C 125 125

Мировой рынок полиэтилена низкого давления (ПЭНД)

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) является одним из самых потребляемых полимерных материалов в мире.

В 2015 году объем мирового рынка полиэтилена низкого давления оценивался в $56,13 млрд. По оценкам ряда мировых экспертов, ежегодный прирост данного рынка в обозримой перспективе (2015-2023 годы) будет находится на уровне в 4,5%. В конечном итоге, ожидается, что к 2023 году объем данного рынка составит порядка $84,79 в денежном выражении, и 39,254.6 килотонн в натуральном [18].

Лидирующие позиции (по региональному принципу) на данном рынке занимают:

  1. Азиатско-Тихоокеанский регион;
  2. Европа;
  3. Северная Америка.

Что касается компаний-производителей, то (по состоянию на 2015 год) основными игроками рынка полиэтилена низкого давления являлись: Chevron Phillips Chemical Company, LyondellBasell Industries N.V., Huntsman Corporation, Exxon Mobil Corporation, The Dow Chemical Company, INEOS Olefins and Polymers, и Mitsui Chemicals Inc.


 

 

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 эксплуатации изделий: справочник / Э. Л. Калинчев, М. Б. Саковцева. – Л.: Химия, 1986. – 176 с.
3. Композиционные материалы: справочник / под ред. В. В. Васильева. – М.: Машиностроение, 1990. – 510 с.
4. Композиционные материалы: справочник / под ред. Д. М. Карпиноса. – 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. Берлина. – 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]. – Режим 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.
18. Прогноз развития мирового рынка полиэтилена высокой плотности на период 2015-2023 - MPlast.by - Портал (19 февраля 2016 года)

Автор:
Источник: Справочное пособие «Полимерные и композиционные материалы» , Е.И. Кордикова, 2010
Дата в источнике: 2010 год
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter