- Сравниваем HDPE (Полиэтилен высокой плотности — ПЭВП) и PET (полиэтилентерефталат — ПЭТ): в чем различия?
- Что такое полиэтилен высокой плотности (HDPE)?
- Что такое полиэтилентерефталат (PET)?
- HDPE против PET: применение и использование
- HDPE против PET: физические свойства
- ПЭНД против ПЭТ: возможность вторичной переработки и экологичность
- HDPE против PET: стоимость
- Альтернативные материалы HDPE и PET
Сравниваем HDPE (Полиэтилен высокой плотности — ПЭВП) и PET (полиэтилентерефталат — ПЭТ): в чем различия?
ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) представляет собой термопласт, изготавливаемый из побочных продуктов нефтепереработки с полиэтиленом (ПЭ) в качестве основного продукта.
ПЭВП отличается от остальных форм ПЭ относительной редкостью групп с боковыми ответвлениями — меньшее количество боковых ответвлений приводит к более высокой плотности.
Диапазон плотностей HDPE представляет собой спектр свойств и пригодности для широкого и перекрывающегося применения.
Он широко используется при изготовлении упаковки для бытовой химии, такой как влажные и сухие моющие средства.
Он также используется для изготовления крышек/укупорочных средств для бутылок из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) аналогичного назначения и для бутылок из ПЭТ для воды и газированных напитков.
ПЭТ (полиэтилентерефталат) является одним из наиболее часто используемых полиэфирных полимеров, которые также обычно получают из нефтехимических источников.
ПЭТ находит широкое применение в различных формах: в качестве волокон для текстиля; в виде формованных под давлением, выдувных, прозрачных и цветных контейнеров для пищевых продуктов, жидкостей и газированных напитков; в виде экструдированных и каландрированных пленок для вакуумного формования (или термоформования) упаковки продуктов; как наполнители тонкого стекловолокна; и как формованный под давлением и экструдированный инженерный полимер.
В этой статье ПЭВП сравнивается с ПЭТ с точки зрения их применения, свойств и стоимости.
Что такое полиэтилен высокой плотности (HDPE)?
HDPE (полиэтилен высокой плотности) — это общее название ряда вариантов полиэтилена с более высокой молекулярной массой.
Все формы полиэтилена химически подобны. Они имеют длинные цепи CH2, которые были созданы при высокой температуре и высоком давлении, катализируя побочные продукты распада диазометана в реакционной камере.
ПЭВП характеризуется особенно низким уровнем боковых ответвлений на основных полимерных цепях и полным отсутствием длинных боковых ответвлений.
Это позволяет цепочкам располагаться близко друг к другу в очень упорядоченном псевдокристаллическом расположении, что позволяет создавать материалы с более высокой плотностью.
Степень бокового разветвления является результатом изменений условий процесса и катализаторов. В настоящее время это свойство является хорошо контролируемым, поэтому можно производить ряд конечных материалов с (различной) молекулярной массой, свойства которых зависят от этой дисперсии.
Повышенная плотность и кристалличность HDPE делают его более прочным, менее эластичным и более устойчивым к деформации под нагрузкой, чем многие распространенные полимеры.
Типичная плотность полиэтилена высокой плотности составляет от 0,933 до 1,27 г/см3, что соответствует диапазону свойств.
Что такое полиэтилентерефталат (PET)?
ПЭТ или полиэтилентерефталат принадлежит к семейству полиэфиров, которое представляет собой большую и разнообразную группу.
ПЭТФ — прочный и эластичный материал с относительно низкой стоимостью, но его свойства высоко ценятся в различных областях производства.
ПЭТ представляет собой полимер с длинной цепью, построенный из последовательностей C10H8O4.
Методы производства и обращения приводят к частичной кристаллизации обычно аморфного, прозрачного материала, что отрицательно сказывается на различных свойствах. Кристаллизация может быть результатом поддержания температуры 82°C в процессе сушки.
Полукристаллические результаты получаются в результате двухосной ориентации (растяжения) при производстве пленки или выдувном формовании. В листах этот материал иногда называют Mylar®.
HDPE против PET: применение и использование
Применения HDPE включают:
- Топливные баки, проводка и кабели, кабельные стяжки и фиксаторы, а также зажимы на кузове.
- Мусорные баки, садовый инвентарь и мебель, урны для хранения, детские игрушки и оборудование для игровых площадок.
- Ящики, лотки, молочные бутылки, крышки для ПЭТ-бутылок, топливные канистры, бочки и контейнеры для промышленных жидкостей.
- Канаты, рыболовные и спортивные сети, а также технические и декоративные ткани.
Некоторые применения ПЭТ:
- Упаковка для воды и газированных безалкогольных напитков.
- Неориентированная пленка для термоформования для упаковки лотков и блистеров.
- Ориентированные ПЭТ-пленки для лент.
- Банки для продуктов и жаростойкие/микроволновые кухонные контейнеры.
- ПЭТ монофил «фетр» (нетканые материалы для печати или фильтрации масла и воды.
- Автомобильные рычаги стеклоочистителя, корпуса редукторов, крышки моторного отсека и корпуса разъемов (обычно заполненные стеклом).
- Производство электроники, изоляторы.
Общие области применения как HDPE, так и PET:
- Жидкая упаковка, которая демонстрирует очень высокую устойчивость к химическому воздействию и низкую степень загрязнения содержимого.
- Электрические изоляторы, для которых оба материала имеют очень высокие напряжения пробоя.
HDPE против PET: физические свойства
В таблице 1 ниже приведено сравнение физических свойств ПЭВП и ПЭТ:
| Свойство | Значение ПЭТ (метрика) | Биаксиально-ориентированное значение ПЭТ (метрическая) | Значение HDPE (метрическое) |
|---|---|---|---|
|
Плотность |
0,7–1,45 г/см3 (обычно 1,3 г/см3) |
1,39 г/см3 |
0,933–1,27 г/см3 |
|
Твердость по Шору D |
71–87 |
Не относится к фильмам |
55–69 |
|
Прочность на растяжение, конечная |
22–95 МПа |
20 (МД)–24 (ХМД) МПа |
15,2–45 МПа |
|
Прочность на растяжение, выход |
55–260 МПа |
200 МПа |
2,69–200 МПа |
|
Относительное удлинение при разрыве |
4–600% |
110% |
3–1900% |
|
Модуль упругости |
1,57–5,2 ГПа |
5,2 (MD)–5,5 (XMD) ГПа |
0,483–1,45 ГПа |
|
Предел текучести при изгибе |
55,1–135 МПа |
— |
16,5–91 МПа |
|
Модуль упругости при изгибе |
0,138–3,5 ГПа |
4,1–4,3 ГПа |
0,5–4,83 ГПа |
|
Диэлектрическая постоянная |
2,4–3,7 |
— |
2,0–2,6 |
|
Температура плавления |
200–260 °С |
254°С |
120–130 °С |
|
Максимальная рабочая температура |
60–225 °С |
121°С |
80–120 °С |
ПЭНД против ПЭТ: возможность вторичной переработки и экологичность
В целом материалы из ПЭВП (полиэтилена высокой плотности) хорошо перерабатываются и могут производить хорошие конечные продукты в течение 10 или более циклов (потенциально намного больше, если их тщательно сортировать и аккуратно обрабатывать).
Тем не менее, фактические показатели рециркуляции производимого по всему миру тоннажа минимальны в процентном отношении к общему количеству. Большая часть ПЭВП теряется в окружающей среде, вывозится на свалки или сжигается для утилизации или выработки электроэнергии.
Пленочные материалы HDPE обычно используются для предметов, требующих определенной степени жесткости, и они окрашены. Их относительно легко сортировать на предмет высокой чистоты.
Процесс не требует тщательного разделения цветов на этапе сортировки, если только не требуется переработанный материал контролируемого цвета.
Большинство переработанных приложений допускают несколько изменчивый коричневый цвет. Отсортированный пластик моют, сушат, а затем измельчают на мелкие осколки для облегчения обработки.
Затем этот материал нагревают до точки плавления/текучести и экструдируют в качестве исходного сырья для гранул.
Конечным результатом является высококачественный, но второсортный материал, который обычно имеет темный цвет и может использоваться для ряда других обычных применений.
Гранулы используются для замены исходного материала или, чаще, в качестве второстепенного компонента наряду с новым материалом.
Механизм переработки ПЭТ (полиэтилентерефталата) аналогичен механизму переработки ПЭВП: сортировка, промывка, измельчение и экструзия расплава в виде стружки.
Тем не менее, производство прозрачных бутылок для напитков потребляет наибольшее количество ПЭТФ (после тканей), поэтому процесс сортировки значительно упрощается, поскольку исходное сырье отличается высокой однородностью.
Это делает ПЭТ одним из немногих полимеров, которые могут поддерживать действительно замкнутую цепочку поставок. Однако переработанный материал в его втором воплощении редко используется для высококачественных бутылок из-за возможности загрязнения во время сбора отходов.
В некоторых случаях используются двойные пленки, где тонкий слой первичного материала используется на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами.
Это поддерживается более толстым переработанным слоем. Большая часть переработанного ПЭТ не перерабатывается в бутылки, а идет на производство одежды/волокна.
Общий, хотя ПЭТ хорошо перерабатывается, на большинстве рынков переработка мало используется. Вместо этого отходы отправляются на сжигание, захоронение или в окружающую среду.
Как PE (полиэтилен), так и PET (полиэтилентерефталат) материалы коммерчески производятся из исходных углеводородных материалов и представляют собой значительную нагрузку на окружающую среду.
Очень мало ПЭВП (полиэтилена высокой плотности) перерабатывается, хотя на некоторых рынках заявлено о переработке 28% контейнеров для молока. Несмотря на это, общие оценки объема переработки ненадежны и очень занижены.
Более высокие доли ПЭТ перерабатываются, потому что производство текстильных волокон легко подходит для низкокачественного материала. Тем не менее, это использование по-прежнему чрезвычайно мало в процентном отношении к первичному производству.
HDPE против PET: стоимость
HDPE (полиэтилен высокой плотности) – недорогой товарный материал, выпускаемый в огромных количествах. Цена на первичный материал составляет около 8,50 долларов за кг, а цена на переработанный материал снижается до 2,50 долларов.
ПЭТ (полиэтилентерефталат) также является дешевым материалом, производимым в огромных количествах. Доступен спектр качества.
Обычные гранулы без торговой марки продаются по цене от 0,80 до 2,00 долларов за кг, материалы марки DuPont® по цене от 2,00 до 3,00 долларов за кг и переработанные материалы по цене 0,80–1,20 долларов за кг.
Альтернативные материалы HDPE и PET
HDPE (полиэтилен высокой плотности) имеет широкий спектр применения, но его область применения узка, а альтернативы очевидны. Для большинства применений альтернативами HDPE являются: LDPE , PEX, ABS , PP и полипропилен, модифицированный каучуком.
ПЭТ (полиэтилентерефталат), с другой стороны, настолько широко используется в одноразовой потребительской упаковке для напитков и продуктов питания, что является основным направлением для альтернативных материалов, которые, в принципе, снизят нагрузку на окружающую среду. Альтернативы:
- В производстве бутылок для напитков альтернативами из биологического сырья являются: PEF (полиэтиленфураноат), PET, PE , PA (полиамид, нейлон) и PTT (политриметилентерефталат).
- Биоразлагаемые альтернативные материалы на основе углеводородов: PCL (поликапролактон) и PBAT (полибутиленадипаттерефталат).
- Биоисточники и биоразлагаемые альтернативы: PBAF (поли(бутиленадипат-собутиленфурандикарбоксилат)), PLA (полимолочная кислота), PHA (полигидроксиалканоаты), PBS (полибутиленсукцинат) и крахмальные материалы.
- При производстве волокон для текстиля, фильтров, канатов и т. д. существуют тысячи альтернатив, таких как нейлон, полиэстер, хлопок, лен/лен и пенька.
В этой статье представлены полиэтилен высокой плотности и полиэтилентерефталат, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждено, когда использовать каждый материал в производстве.
