Чем отличается полиэтилен высокой плотности от АБС пластика?

Полиэтилен высокой плотности HDPE и пластик ABS: различия и сравнения материалов

HDPE (полиэтилен высокой плотности) представляет собой термопласт, производимый из побочных продуктов нефтепереработки. HDPE широко используется в производстве 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 аналогичного назначения и бутылок из полиэтилентерефталата для воды и газированных напитков.

Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) является одним из наиболее широко используемых сополимеров средней прочности, применяемых во всех секторах рынка.

Он сочетает в себе прочность, устойчивость, химическую стабильность, хорошие косметические свойства и низкую цену. Это сделало ABS оптимальным решением для бытовых/потребительских товаров и корпусов продуктов в большинстве секторов.

Он также часто встречается в автомобильных бамперах и внешних компонентах кузова, внутренней отделке автомобилей и во многих других областях.

АБС выпускается в различных классах с различными добавками, которые могут улучшить некоторые характеристики. Ярким примером является смесь АБС и 10–20% поликарбоната (АБС-ПК), которая увеличивает прочность АБС на 15–25%.

В этой статье мы сравним HDPE и ABS с точки зрения применения, использования, 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.

Эта структура 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. Теперь это свойство хорошо контролируется, поэтому можно производить ряд конечных материалов с заданной молекулярной массой; действительно, их свойства зависят от этой дисперсии.

Относительно высокая плотность и кристалличность HDPE делают его более прочным, менее эластичным и более устойчивым к деформации под нагрузкой.

Типичная плотность полиэтилена высокой плотности составляет от 0,933 до 1,27 г/см3, что соответствует диапазону свойств.

Что такое АБС?

ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) представляет собой терполимер (т. е. полимеризация тройного материала), полученный в результате сополимеризации стирола и акрилонитрильного каучука в сочетании с бутадиеновым каучуком.

Компонент акрилонитрила обычно составляет от 15% до 35%, бутадиен — от 5% до 30%, а остальную часть составляет стирол. В результате получаются длинные цепи полибутадиена, скрещенные с короткими цепями полистирол-со-акрилонитрила.

Нитрильные группы сильно поляризованы, что создает сильное притяжение между цепями, значительно увеличивая способность к растяжению по сравнению с основным полистиролом.

Акрилонитрил обеспечивает значительное сопротивление усталости, химическую стойкость и жесткость, а также увеличивает максимальную рабочую температуру.

Стирол обеспечивает гладкую, упругую поверхность, твердость, жесткость и хорошие свойства текучести расплава. облегчает обработку материала. Бутадиеновый каучук улучшает ударную вязкость и пластичность при низких температурах.

ABS был впервые выпущен на рынок компанией Borg-Warner® в 1954 году. Когда срок действия патента истек, большое количество химических компаний разработали свои варианты материала, так что сейчас его производят сотни конкурирующих компаний.

В настоящее время это товарный материал, и большинство марок доступного АБС очень мало отличаются от стандартной формы и свойств. На рис. ниже показан пример Lego®, изготовленного из АБС-пластика:

Детали конструктора.

HDPE против ABS: использование

Применение HDPE:

  1. Топливные баки, проводка и кабели, кабельные стяжки и держатели, зажимы на кузове.
  2. Мусорные баки, садовый инвентарь, мебель, урны для хранения, детские игрушки и оборудование для игровых площадок.
  3. Ящики, лотки, молочные бутылки, крышки для ПЭТ-бутылок, топливные канистры, бочки и контейнеры для промышленных жидкостей.
  4. Канаты, рыболовные и спортивные сети, а также технические и декоративные ткани.
  5. Упаковка продукта.

ABS — это широко используемый конструкционный/косметический материал, который применяется на большинстве рынков.

Необычно то, что он находится между «стандартными» полимерами (HDPE, PVC, PS и т. д.) и конструкционными полимерами (POM, нейлон, PBT, PEEK и т. д.) по своим свойствам, поэтому он может использоваться как в инженерных задачах с умеренными нагрузками. и потребительские / косметические роли, такие как:

  1. Бамперы, наружные небольшие панели, внутренние панели и детали управления для автомобилей.
  2. Потребительские товары: все неспециализированные детали для аудиосистем, кухонь, бытовых приборов, корпусов ПК, прачечных, холодильников, осветительных приборов, мебели и детских принадлежностей.
  3. Детали наружной и внутренней отделки, воздуховоды, электрооборудование и трубопроводы для архитектуры.
  4. Корпуса для медицинских устройств, ручки/захваты и косметические/гигиенические чехлы.
  5. Компоненты инструмента, такие как корпуса, рукоятки и функциональные детали с низким напряжением.

HDPE против ABS: физические свойства

В таблице 1 ниже перечислены физические свойства ПЭВП и АБС:

Таблица 1: Сравнение свойств материала HDPE и ABS
Свойство Значение ABS (метрическая) Значение HDPE (метрическое)

Плотность

1,0–1,2 г/см3

0,933–1,27 г/см3

Твердость по Шору D

55–100

55–69

Прочность на растяжение, конечная

22,1–74 МПа

15,2–45 МПа

Прочность на растяжение, выход

13,6–65 МПа

2,69–200 МПа

Относительное удлинение при разрыве

3–150%

3–1 900 %

Модуль упругости

1–2,65 ГПа

0,483–1,45 ГПа

Предел текучести при изгибе

0,379–593 МПа

16,5–91 МПа

Модуль упругости при изгибе

0,2–5,5 ГПа

0,5–4,83 ГПа

Диэлектрическая постоянная

2,6–3,3

2,0–2,6

Температура плавления

200°С

120–130 °С

Максимальная рабочая температура

80–100 °С

80–120 °С

HDPE против ABS: возможность вторичной переработки и экологичность

В целом, материалы из ПЭВП хорошо перерабатываются и могут производить хорошие конечные продукты в течение 10 или более циклов (потенциально гораздо больше, если их правильно сортировать и бережно обращаться).

Тем не менее, реальные показатели переработки во всем мире минимальны в процентах от общего количества произведенного.

Большинство из них выбрасывается в окружающую среду, выбрасывается на свалки или сжигается для утилизации или выработки электроэнергии.

Пленочные материалы HDPE обычно используются в более тяжелых (более толстых) секциях и окрашиваются. 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. Для большинства переработанных материалов допускается общий коричневый цвет.

ABS — это широко перерабатываемый материал, который может выдерживать процесс в течение многих циклов благодаря своей химической стойкости.

Несмотря на то, что АБС помечен как «другой» ♹, его относительно легко идентифицировать в потоке вторичной переработки, и его можно хорошо сортировать.

Многие переработанные компоненты АБС-пластика поступают из архитектурных, автомобильных и потребительских товаров, и эти компоненты часто имеют относительно большие размеры и их легко подобрать.

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.

В результате получается высококачественный второсортный материал, который обычно имеет темный цвет и может использоваться для целого ряда других обычных применений.

Гранулы исходного сырья используются для замены исходного материала или, что чаще, служат второстепенным компонентом с новым материалом.

HDPE против ABS: стоимость

ПЭВП – недорогой товарный материал, выпускаемый в огромных количествах. Цена на первичный материал составляет около 0,80–1,20 долл. США за кг, а на переработанный материал снижается до 0,20 долл. США.

ABS также является недорогим материалом. Товарные гранулы белого или основного цвета стоят от 0,80 до 1,20 доллара за кг.

Изготовленные на заказ гранулы маточной смеси со специальными добавками или уникальными цветами стоят около 4 долларов США за кг и выше, в зависимости от характера добавок.

Переработанные высококачественные базовые гранулы, как правило, на 10–20 % ниже по цене, чем первичный материал, что отражает товарный характер рынка и высокую пригодность к вторичной переработке.

Альтернативные материалы HDPE и ABS

Варианты HDPE имеют широкий спектр применения, но они узки по объему, а альтернативы просты. Для большинства применений альтернативами HDPE являются LDPE, PEX, ABS, PP и полипропилен, модифицированный каучуком.

Заменители АБС являются предметом широкого исследования. Их повсеместное использование в потребительских и автомобильных приложениях делает их главными источниками биоразлагаемых альтернатив в большинстве секторов. Некоторые примеры перечислены ниже:

  1. Исследовательская группа Siemens разработала еще не названную форму PHB (полигидроксибутират), изготовленную из крахмала, пальмового масла и CO2.
  2. Окриджская национальная лаборатория Министерства энергетики США работает над заменителем АБС, в котором стирольный компонент заменяется лигнином, полученным из древесины. Утверждается, что он прочнее АБС-пластика и умеренно пригоден для вторичной переработки (3 цикла с ограниченной деградацией).
  3. Компания Eastman Chemical недавно анонсировала еще один аналог АБС на основе лигнина.
  4. LEGO, пожалуй, крупнейший пользователь АБС, вкладывает деньги в биопластиковые альтернативы АБС.
  5. В качестве заменителей АБС из углеводородных и небиоразлагаемых источников хорошими вариантами (в зависимости от деталей применения) являются ПЭТ (полиэтилентерефталат), ПБТ (полибутилентерефталат), СПС (синдиотактический полистирол) и АЭС (акрилонитрилэтиленстирол).
  6. Для приложений с коротким сроком службы можно использовать PLA (полимолочную кислоту) вместо ABS.

В этой статье представлены материалы HDPE и ABS, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждено, когда их лучше всего использовать.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

один × один =

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: