Чем отличается полиэтилен высокой плотности от политетрафторэтилена?

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) и политетрафторэтилен (PTFE): в чем разница между материалами?

ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) — это обычный термопластик, изготовленный из полиэтилена, пластика с самыми большими объемами производства в мире.

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) имеет отличное соотношение прочности и веса, а также хорошую химическую стойкость. HDPE широко используется для резервуаров для воды, упаковки пищевых продуктов и трубопроводов.

HDPE может быть изготовлен с использованием экструзии, литья под давлением и ротоформования.

ПТФЭ (политетрафторэтилен) представляет собой разработанный термопласт с исключительной химической и термической стойкостью, а также с очень низким коэффициентом трения.

Политетрафторэтилен (PTFE) часто используется в приложениях, требующих коррозионной стойкости, таких как компоненты клапанов, такие как шары в шаровом кране или заслонка в поворотном затворе. ПТФЭ обычно обрабатывается с помощью прессования.

В этой статье мы сравним свойства, стоимость и общие области применения HDPE и PTFE.

Что такое полиэтилен высокой плотности?

HDPE (полиэтилен высокой плотности), иногда называемый PE-HD (полиэтилен высокой плотности), представляет собой полукристаллический термопластичный гомополимер с ограниченным ответвлением основной молекулярной цепи или без него.

HDPE является частью группы пластмасс PE (полиэтилен), которая состоит из LDPE (полиэтилен низкой плотности), LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности) и UHMWPE (полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы).

HDPE производится из нефтепродуктов в процессе полимеризации. Этилен можно полимеризовать в полиэтилен только в присутствии подходящего катализатора, такого как металлоцен или катализаторы типа Циглера-Натта.

После полимеризации ПЭВП экструдируют в длинные нити, которые затем разрезают на гранулы. Эти гранулы могут быть переработаны с использованием технологий изготовления, таких как ротационное формование или экструзия.

HDPE имеет отличное соотношение прочности и веса. Он может быть изготовлен методом экструзии, литья под давлением, ротационного формования и обработки с ЧПУ. Его также можно соединить с помощью методов сварки пластика.

HDPE часто используется для изготовления резервуаров для воды, трубопроводов, пакетов для покупок и упаковки пищевых продуктов.

Что такое политетрафторэтилен?

ПТФЭ (политетрафторэтилен) представляет собой полукристаллический термопласт на основе фторполимера. Он состоит только из атомов углерода и фтора.

ПТФЭ часто называют торговой маркой Dupont™, Teflon®. ПТФЭ обладает одной из самых высоких термостойких характеристик среди обычных инженерных пластиков.

Кроме того, он исключительно устойчив к коррозии. Кроме того, ПТФЭ имеет очень низкий коэффициент трения, что делает его популярным для покрытия посуды. ПТФЭ практически не впитывает влагу (он гидрофобен).

ПТФЭ может быть синтезирован из мономера тетрафторэтилена (ТФЭ) посредством свободнорадикальной аддитивной полимеризации.

В процессе полимеризации образуется линейная молекулярная цепь, состоящая из углеродного остова, окруженного атомами фтора.

Эти атомы фтора действуют как пограничный слой, который предотвращает химическое воздействие на углерод, что делает ПТФЭ исключительно устойчивым к коррозии.

Наполнители, такие как стекловолокно, часто добавляют в ПТФЭ для улучшения его механических свойств.

Сопротивление ползучести (сопротивление деформации при низком напряжении при высоких температурах) ПТФЭ значительно улучшается за счет добавления наполнителей из стекловолокна, что делает его пригодным для использования при высоких температурах.

Углерод может быть добавлен для повышения твердости и износостойкости. Для улучшения тепло- и электропроводности в ПТФЭ можно добавить небольшое количество порошка бронзы.

В состав может быть включено до 40% по объему упомянутых выше добавок. Хотя до 40% по объему могут составлять добавки, необходимо соблюдать баланс между улучшением желаемых специальных свойств и возможностью ухудшения других свойств ПТФЭ из-за разбавления исходного материала.

ПТФЭ обычно не обрабатывается с использованием стандартных процессов термоформования из-за его высокой температуры плавления. Вместо этого прессование под давлением является наиболее распространенным методом изготовления деталей и покрытий из ПТФЭ.

HDPE против PTFE: применение и использование

HDPE обладает высокой гибкостью и отличным соотношением прочности к весу. Он используется при изготовлении:

  1. Пакеты из-под молока, сжимаемые бутылки, крышки для бутылок и бутылки для напитков
  2. Трубы и фитинги, резервуары для хранения химикатов и резервуары для воды
  3. Сумки для покупок, игрушки и игровое оборудование
  4. Волокна и текстиль
  5. Топливные баки автомобиля

ПТФЭ обладает отличной термической и коррозионной стойкостью при очень низком коэффициенте трения. Некоторые типичные приложения перечислены ниже:

  1. Прокладки
  2. Детали клапана
  3. Лента резьбовая для трубной арматуры
  4. уплотнительные кольца
  5. Подшипники и втулки
  6. Антипригарное покрытие посуды

HDPE против PTFE: физические свойства

В таблице 1 ниже перечислены некоторые основные физические свойства ПЭВП и ПТФЭ:

Таблица 1: Сравнение физических свойств ПЭВП и ПТФЭ
HDPE ПТФЭ

Температура плавления (°С)

120 — 140

327

Плотность (г/см3)

0,96

2,15

Предельная прочность на растяжение (МПа)

31,7

10,3 — 20,6

Водопоглощение (ASTM D570) (% по массе)

0,1

< 0,01

Химическая устойчивость

Устойчив как к разбавленным, так и к концентрированным кислотам (например, соляной кислоте), а также к некоторым восстановителям и окислителям.

Отличная стойкость к большинству химических веществ. Однако ПТФЭ не устойчив к растворенным щелочным металлам, газообразному фтору или соединениям фтора.

Температура теплового прогиба (°C) при 0,45 МПа

90

120

Удлинение при растяжении (%)

600

100 — 200

Диэлектрическая прочность (кВ/мм)

17 — 24

20 — 48

Следует отметить, что ПТФЭ имеет гораздо более высокую температуру деформации при нагревании и коррозионную стойкость, тогда как ПЭВП имеет превосходное соотношение прочности к весу.

HDPE против PTFE: возможность вторичной переработки и экологичность

Теоретически ПЭВП пригоден для вторичной переработки из-за его термопластичной природы, поскольку его можно расплавить и затвердеть без какой-либо значительной потери свойств.

Изделия из полиэтилена высокой плотности можно узнать по отштампованному на изделии символу вторичной переработки: цифре «2», заключенной в треугольник. HDPE можно перерабатывать до 10 раз.

ПТФЭ нельзя перерабатывать, как это делают обычные термопласты. Его нужно либо измельчить, либо облучить, чтобы превратить в мелкий порошок. Затем из этого порошка можно сформировать бруски и стержни в процессе термообработки.

ПТФЭ может быть переработан только один раз. Несмотря на теоретическую возможность вторичной переработки, подавляющее большинство пластиков, включая ПЭВП и ПТФЭ, не перерабатываются и просто попадают на свалки или в океан.

HDPE и PTFE производятся из невозобновляемой сырой нефти и поэтому не считаются устойчивыми. В дополнение к этому, при производстве PTFE используется канцерогенное соединение, называемое перфтороктановой кислотой (PFOA).

HDPE против PTFE: стоимость

HDPE — это разновидность полиэтилена, который является самым популярным товарным пластиком во всем мире по оптовой цене 1,22 доллара за килограмм.

ПТФЭ значительно дороже, чем ПЭВП, и его оптовая стоимость составляет 10,33 доллара за килограмм. ПТФЭ — это технический термопласт, а ПЭВП — товарный пластик. ПТФЭ труднее производить и обрабатывать, и поэтому он имеет более высокую стоимость.

Альтернативные материалы HDPE и PTFE

Двумя подходящими альтернативами ПЭВП являются полипропилен и ПВХ (поливинилхлорид), поскольку оба эти материала обладают хорошей коррозионной стойкостью и оба используются в приложениях, контактирующих с кислотами и щелочами.

ПТФЭ обладает уникальным сочетанием термических и коррозионностойких свойств, что затрудняет его замену. Однако в некоторых случаях в качестве альтернативы можно использовать ПХТФЭ (полихлортрифторэтилен) или ФЭП (фторированный этиленпропилен).

В этой статье представлены HDPE и PTFE, объяснено, что они собой представляют, и обсуждены свойства каждого материала.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

17 + пять =

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