Чем отличается полиэтилен высокой плотности от полиэтилена?

Полиэтилен высокой плотности и полиэтилен: различия и сравнения материалов

Полиэтилен (как класс материалов) производится с различной плотностью и коммерческими и научными названиями.

Производители выпускают ПЭ различной плотности; на это свойство сильно влияет степень и форма боковых разветвлений полимерной цепи.

Боковые ответвления снижают кристалличность и плотность, поэтому получаемый материал может варьироваться от сверхнизкой до сверхвысокой молекулярной массы; со многими промежуточными плотностями, достигаемыми путем смешивания различных плотностей.

Диапазон плотностей полиэтилена представляет собой спектр свойств и пригодности для широкого применения, включая HDPE (полиэтилен высокой плотности).

В этой статье будет сравниваться полиэтилен и полиэтилен высокой плотности с точки зрения применения, свойств, возможности вторичной переработки и стоимости.

Что такое HDPE?

HDPE (полиэтилен высокой плотности) — это общее название ряда вариантов полиэтилена с более высокой молекулярной массой. Они отличаются от формы сверхвысокой молекулярной массы, UHMWPE, которая относится к классу материалов.

Все формы полиэтилена химически схожи, они представляют собой длинные цепи CH2, которые образуются при высокой температуре и высоком давлении, катализируя побочные продукты распада диазометана в реакционной камере.

Для получения дополнительной информации см. нашу статью Что такое полиэтилен высокой плотности?

На рисунке показан пример труб из ПНД:

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, и теперь это свойство хорошо контролируется; таким образом, могут быть изготовлены материалы с диапазоном молекулярной массы со свойствами, которые зависят от этого отклонения.

Повышенная плотность и кристалличность делают HDPE более прочным, менее эластичным и более устойчивым к деформации под нагрузкой, чем LDPE. Типичная плотность HDPE составляет от 0,933 до 1,27 г/см3.

Что такое полиэтилен?

Полиэтилен (ПЭ) представляет собой термопластичный полимер, изготовленный из газообразного этилена. Он химически идентичен HDPE в том, что он образован из длинных цепей CH2, но отличается регулярностью и размером боковых ответвлений более коротких или длинных цепей мономера CH2.

Боковые ветви ориентированы хаотично и могут быть обширными, образуя сети прикрепленных цепочек. ПЭ не следует путать с линейным полиэтиленом низкой плотности (ЛПЭНП), который характеризуется частыми беспорядочно ориентированными боковыми ответвлениями одного мономера CH2.

Эффект обширного бокового разветвления, присутствующего в PE, заключается в увеличении расстояния между цепями, что снижает плотность и увеличивает вероятность запутывания цепей, отталкивая их дальше друг от друга.

Пониженная плотность по сравнению с HDPE делает PE более мягким и слабым материалом, но более эластичным и более устойчивым к ударным нагрузкам. Типичная плотность полиэтилена составляет от 0,915 до 0,926 г/см3.

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) против полиэтилена: применение и использование

Применение HDPE:

  1. Упаковка: используется для изготовления ящиков, лотков, молочных бутылок, крышек для ПЭТ-бутылок, топливных канистр, бочек и контейнеров для промышленных жидкостей.
  2. Товары народного потребления: урны для мусора, садовый инвентарь и мебель, урны для хранения, детские игрушки, оборудование для игровых площадок.
  3. Волокна и текстиль: из-за его высокой прочности на растяжение полиэтилен высокой плотности используется в сельском хозяйстве, например, для изготовления канатов, рыболовных сетей, сеток для спортивных мячей и промышленных тканей.
  4. Сантехника: Трубы и фитинги для газоснабжения, водоснабжения, канализации, канализации, водостоков, дождевых коллекторов и септиков.
  5. Автомобильная промышленность: топливные баки (как целые баки, так и покрытия гильзы), изоляция кабелей, кабельные стяжки и фиксаторы, а также зажимы, устанавливаемые на кузов.

С другой стороны, полиэтилен обычно применяется в:

  1. Упаковка: Упаковки для фармацевтических препаратов, бытовой химии и пищевых продуктов (пресс-бутылки). А также крышки и откидные крышки, крышки с защитой от вскрытия со срезными язычками, вкладыши для мусорных ведер и пленки для упаковки пищевых продуктов.
  2. Трубы и фитинги: водопроводные трубы, садовые шланги, трубопроводы и фитинги в пищевой промышленности из-за пластичности и низкого риска загрязнения.
  3. Различные товары: Кухонные принадлежности, игрушки, сельскохозяйственные пленки, оболочки для проводов, изоляторы, кабельные каналы.

HDPE против полиэтилена: физические свойства

В таблице 1 ниже перечислены различия между HDPE и полиэтиленом с точки зрения физических свойств:

Таблица 1: Сравнение свойств полиэтилена и полиэтилена высокой плотности
Свойство Значение HDPE (метрическое) Стоимость полиэтилена (метрическая)

Плотность

0,933–1,27 г/см3

0,915–0,96 г/см3

Твердость по Шору D

55–69

42–56

Прочность на растяжение, конечная

15,2–45 МПа

8,96–54 МПа

Прочность на растяжение, выход

2,69–200 МПа

7,6–14 МПа

Относительное удлинение при разрыве

3–1900%

226–650%

Модуль упругости

0,483–1,45 ГПа

0,152–0,29 ГПа

Предел текучести при изгибе

16,5–91 МПа

14–21 МПа

Модуль упругости при изгибе

0,5–4,83 ГПа

0,07–0,276 ГПа

Диэлектрическая постоянная

2,0–2,6

2,27–2,29

Температура плавления

120–130 °С

102–113 °С

Максимальная рабочая температура

80–120 °С

80–100 °С

HDPE против полиэтилена: возможность вторичной переработки и экологичность

ПЭ (полиэтилен) в виде пленки после сортировки может быть эффективно переработан в производственный материал второго сорта.

Но проблемы с сортировкой и обработкой перед экструзией гранул не позволяют большей части этого быть коммерчески жизнеспособным.

Отходы пленки должны быть хорошо отсортированы, чтобы уменьшить количество перерабатываемых смешанных материалов; в противном случае свойства полученного материала легко ухудшаются.

Эта сортировка непроста, так как очень низкий уровень цветных пленок значительно обесценивает «прозрачный» конечный продукт.

Пленочные материалы также вызывают хроническое спутывание в процессе измельчения, что требует больших трудозатрат на исправление.

Отсортированная пленка измельчается, промывается, высушивается и экструдируется для получения «новых» гранул высокого качества.

Однако маловероятно, что во втором воплощении они будут использоваться в производстве пленки или пищевых продуктов. Большинство из них используются для низкосортных приложений в строительных и сельскохозяйственных материалах.

Переработанный материал имеет довольно высокую цену, но этот процесс едва ли приносит прибыль из-за трудностей с обработкой.

Очень мало ПЭ (полиэтилена) эффективно перерабатывается; вместо этого он попадает на сжигание или на свалку. Большинство пунктов сбора вторсырья на обочинах не принимают PE (с любым знаком переработки или идентификатором ♶), но рассматривают то, что оставлено потребителями, как отходы, которые необходимо удалить и утилизировать.

Пленочные материалы из ПЭВП (полиэтилена высокой плотности) обычно используются в более тяжелых (или более толстых) секциях и окрашены, и их относительно легко сортировать для обеспечения высокой чистоты. Процесс не требует разделения цветных, натуральных и прозрачных материалов на этапе сортировки — все цвета обрабатываются вместе.

Как и полиэтилен, отсортированный пластик сначала промывают, затем сушат и измельчают, чтобы добиться большей однородности и упростить обработку.

Измельченный материал затем нагревают до точки плавления и экструдируют с образованием стандартного сырья для формования гранул.

Оборудование для выполнения этого процесса является недорогим, но на стадии сортировки, где добавляется большая часть рыночной стоимости, требуются значительные трудозатраты, поскольку смешанный полиполимерный материал имеет практически нулевую ценность.

Конечным результатом является высококачественный второсортный материал, который обычно имеет темный цвет и может использоваться для ряда других обычных применений, заменяя первичный материал или, что чаще, в качестве компонента меньшинства второго сорта с новым материалом.

Все ПЭ (полиэтиленовые) материалы производятся в промышленных масштабах 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.

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

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.

HDPE против полиэтилена: стоимость

Как и все семейство ПЭ, ПЭВП — это недорогой материал, который производится в огромных количествах. Цена на первичный материал составляет около 8,50 долларов США за кг, а цена на переработанный материал снижается до 2,50 долларов США.

Полиэтилен (ПЭ) имеет значительно более низкую стоимость, чем ПЭВП, обычно продается в виде гранул в ценовом диапазоне от 0,90 до 1,10 доллара.

Переработанный прозрачный ПЭ доступен по аналогичной или немного более низкой цене, и обычно он используется в качестве 10–20% добавки к первичному материалу, что позволяет сэкономить несколько центов на кг.

Альтернативные материалы HDPE и полиэтилену

Полиэтилен (ПЭ) имеет широкий спектр применения, и они подходят для различных альтернативных материалов. Для пленок доступны следующие варианты: BOPP (биаксиально ориентированный полипропилен), PVC (поливинилхлорид), поликапролактон, PET и PLA (полимолочная кислота).

Для труб и фитингов альтернативными материалами являются: UPVC (непластифицированный поливинилхлорид), HDPE, PEX (радиационно-сшитый PE), металл — медь, железо, плакированная и нержавеющая сталь и т. д.

Для товаров для дома некоторые альтернативные материалы: ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол), PET, HIPS (ударопрочный полистирол) и PP (полипропилен).

HDPE (полиэтилен высокой плотности) имеет широкий спектр применения, но они более узкие по сфере применения, а альтернативы более просты.

Для большинства применений альтернативами являются PE , PET, PEX, ABS, PP и полипропилен, модифицированный каучуком.

В этой статье были представлены HDPE и полиэтилен, объяснено, что они собой представляют, и обсуждены различия между этими двумя материалами.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

тринадцать + 9 =

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