- Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: различия и сравнения материалов
- Что такое полиэтилен высокой плотности?
- Что такое поликарбонат?
- Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: применение и использование
- Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: физические свойства
- Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: возможность вторичной переработки и экологичность
- Альтернативные материалы полиэтилену высокой плотности и поликарбонату
Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: различия и сравнения материалов
Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — это ранний термопластичный полимер, полученный из источников углеводородов. ПЭВП имеет меньшее количество боковых ответвлений по сравнению с другими сортами полиэтилена (ПЭ), что приводит к более высокой плотности.
HDPE широко используется в упаковке бытовой химии, такой как отбеливатели и моющие средства. Он очень часто используется для изготовления крышек для бутылок из ПВД и ПЭТ для бытовой химии, газированных напитков, продуктов питания и воды.
Поликарбонат (ПК) представляет собой прочный и эластичный термопласт с превосходным пропусканием видимого света.
Его пропускание лучше, чем у стекла, из-за его аморфной структуры, высокого показателя преломления и частот поглощения в УФ-диапазоне.
Эти свойства делают его идеальной заменой стеклу во многих областях применения, особенно потому, что его очень трудно разбить. Использование ПК в очках, общем освещении/линзах и защитных устройствах широко распространено.
Он обычно используется для осветительных линз и крышек в автомобилестроении, для защиты лица и глаз, антивандальных материалов.
Что такое полиэтилен высокой плотности?
Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) представляет собой семейство полиэтиленов средней и высокой плотности с тактичностью.
Все они химически идентичны и различаются только степенью, регулярностью и размером мономеров с боковым разветвлением.
Они состоят из повторяющихся цепей CH2, образующихся в результате катализа побочных продуктов диазометана, в реакционной камере высокого давления.
Варианты ПЭВП имеют очень низкий уровень боковых групп в виде ответвлений на стержне полимера и не имеют сложных или длинных ответвлений от цепи.
Это позволяет полимерным нитям плотно выстраиваться в псевдокристаллические решетки, что приводит к более высокой плотности и увеличивает твердость и прочность материала.
Боковое разветвление является результатом различий в каталитических материалах и условиях полимеризации.
Это точно контролируемая характеристика, поэтому конечный результат молекулярной массы материалов может быть выбран точно, контролируя свойства с тонкостью.
Этот контроль над процессом полимеризации делает ПЭВП прочнее, жестче и тверже. Среди его распространенных применений: нить для 3D-принтеров, топливные баки автомобилей, упаковочные материалы и детали лодок.
Что такое поликарбонат?
Поликарбонат (ПК) — идеальный выбор материала для различных оптических и ударопрочных применений.
Хотя его устойчивость к царапинам низкая, использование различных твердых покрытий компенсирует это, потенциально делая поверхность одной из самых устойчивых к царапинам из всех полимеров.
Это отличный вариант для оптики и корректирующих линз благодаря показателю преломления 1,58. Это свойство позволяет использовать более тонкие линзы, чем другие материалы.
Во многих случаях поликарбонат взаимозаменяем с акрилом (ПММА), но в меньшей степени для линз, поскольку ПММА также имеет показатель преломления 1,48. Лист поликарбоната, изготовленный методом экструзии, обеспечивает превосходную передачу света стеклу.
Поликарбонаты с более высоким молекулярным весом, как правило, прочнее и жестче, чем материалы с меньшим весом, но они стоят дороже в качестве сырья и требуют более сложной обработки.
Марки с самой высокой молекулярной массой используются в военной и аэрокосмической промышленности, например, в иллюминаторах самолетов.
Производители автомобилей используют четкость и надежность ПК, создавая линзы и крышки для осветительных приборов. Сочетание хорошего качества светопропускания и устойчивости к сколам в ПК не имеет себе равных.
Хотя материал имеет довольно плохую УФ-стойкость, смешивание материала с антиоксидантами в процессе формования и использование твердых покрытий компенсируют это.
Раньше линзы автомобильных фар были очень восприимчивы к пожелтению и охрупчиванию, но сейчас это не так.
Поликарбонат широко используется для крыш коммерческих теплиц, поскольку он прочен, довольно дешев, очень прозрачен, а твердое покрытие не пропускает УФ-излучение, снижая нагрузку на растения.
Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: применение и использование
Основными секторами, в которых используется поликарбонат как в экструдированных листах, так и в формованных деталях, являются:
- Камеры, оптика и медицинские инструменты.
- Защитные очки и лицевые щитки.
- Очки, некоторые лазерные направляющие, инструментальные линзы, световоды и оптоволокно.
- Накладки на рекламные щиты, погодозащитные экраны и антивандальные панели/окна в общественных местах, автобусных остановках и т.д.
- Для защиты транспортных средств и персонала.
- Компоненты фары.
- Blu-ray, DVD и т.д.
- Окна парника.
- Сумки и жесткие чемоданы.
Изделия из HDPE включают в себя:
- Топливные баки, проводка и кабели, кабельные стяжки и фиксаторы, а также зажимы на кузове.
- Мусорные баки, садовый инвентарь, 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.
- Упаковка BOHDPE для дорогостоящих продуктов и продуктов питания.
Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: физические свойства
В таблице 1 сравниваются физические свойства ПЭВП и поликарбоната:
| Свойства | Значение HDPE (метрическое) | Значение ПК (метрика) |
|---|---|---|
|
Оптическая передача |
Плохо до нуля, если не ориентировано по двум осям |
Очень высоко; лучше стекла в оптическом диапазоне |
|
Плотность |
0,933–1,27 г/см3 |
1,2 г/см3 |
|
Твердость по Шору D |
55–69 |
90–95 |
|
Прочность на растяжение, конечная |
15,2–45 МПа |
28–75 МПа |
|
Прочность на растяжение, выход |
2,69–200 МПа |
39–70 МПа |
|
Относительное удлинение при разрыве |
3–1900% |
10–138% |
|
Модуль упругости |
0,483–1,45 ГПа |
1,79–3,24 ГПа |
|
Предел текучести при изгибе |
16,5–91 МПа |
36–103 МПа |
|
Модуль упругости при изгибе |
0,5–4,83 ГПа |
0,971–3,1 ГПа |
|
Диэлектрическая постоянная |
2,0–2,6 |
2,85–3,17 |
|
Температура плавления |
120–130 °С |
288–316 °С |
|
Максимальная рабочая температура |
80–120 °С |
115–135 °С |
Полиэтилен высокой плотности и поликарбонат: возможность вторичной переработки и экологичность
Поликарбонат (ПК) изготавливается из углеводородного сырья. Его очень легко перерабатывать обычным методом измельчения, очистки и экструзии гранул.
В перерабатываемом ПК большая часть ПК находится в виде сополимеров, которые не могут быть переработаны, кроме как в качестве низкокачественного смешанного материала.
Общий объем ПК для переработки невелик; существует мало установленного сбора и повторного использования. Большая часть его попадает на свалку или сжигается.
Несмотря на то, что ПЭВП (полиэтилен высокой плотности) легко перерабатывается и может давать результаты хорошего качества в течение 10 (или более) циклов, перерабатывается очень мало.
Реальные уровни переработки минимальны по той простой причине, что потоки сбора редки, а большинство материалов из ПЭВП не имеют маркировки ♳.
Большая часть полиэтилена высокой плотности попадает в окружающую среду, попадает на свалки или сжигается. Пленочные материалы HDPE часто используются в более толстых секциях, и они часто окрашиваются.
Относительно легко сортировать на высокую чистоту, процесс не требует разделения цветов. Для большинства переработанных материалов допускается общий коричневый цвет.
Отходы полимера после сбора промывают/высушивают/измельчают, чтобы найти осколки. Измельченный материал затем экструдируют в виде гранул.
В результате получается полимер второго сорта, который обычно имеет темный цвет и используется для рутинных применений темного цвета. Используется вместо исходного материала или как дополнение к новому материалу.
Альтернативные материалы полиэтилену высокой плотности и поликарбонату
Поликарбонат (ПК) имеет множество альтернативных материалов в зависимости от области применения. Некоторые альтернативные материалы:
- ПММА (акрил) имеет гораздо лучшую устойчивость к царапинам и его легче производить, но он имеет меньшую ударную вязкость и меньшую прочность на растяжение. Его прозрачность немного хуже, чем у поликарбоната, а более низкий показатель преломления делает его плохим вариантом для линз.
- Trivex® (уретан) имеет хороший показатель преломления, демонстрируя при этом меньшее остаточное напряжение в формованных деталях, что может улучшить оптическую прозрачность.
- Полистирол (PS) является альтернативой ПК с хорошей прозрачностью, хотя он намного слабее и довольно хрупкий. Для приложений с нулевым напряжением, таких как световоды / направляющие, полистирол намного дешевле.
- АБС и сополимеры АБС/ПК являются альтернативой ПК, предлагая высокую прочность, простоту производства и меньшую стоимость.
HDPE (полиэтилен высокой плотности) широко используется, но области его применения ограничены, а альтернативы очевидны.
Для большинства применений альтернативами HDPE являются: LDPE, PEX, ABS, PP и полипропилен, модифицированный каучуком.
В этой статье представлены HDPE и поликарбонат, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждены различные области применения каждого материала.
