Полиэтилен низкого давления (ПЭНД)
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/с | 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 ПЭВД. Гранулы 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 | ||
|
||
| 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:
- Азиатско-Тихоокеанский регион;
- Европа;
- 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.
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: Е.И. Кордикова, кандидат технических наук, доцент кафедры механики материалов и конструкций БГТУ.
Источник: Справочное пособие «Полимерные и композиционные материалы» , Е.И. Кордикова, 2010
Дата в источнике: 2010 год