Druhy polyethylenu: vlastnosti, hustota, použití a rozdíly

Polyethylen je jedním z nejběžnějších a nejvšestrannějších termoplastů používaných v průmyslu i každodenním životě. Díky své dostupnosti, pevnosti a chemické odolnosti se stal nedílnou součástí moderního života. Ne každý však ví, že polyethylen je obecný název pro skupinu materiálů, které se liší strukturou, vlastnostmi a oblastmi použití. V tomto článku se budeme zabývat hlavními typy polyethylenu, jejich vlastnostmi, výrobními vlastnostmi, aplikacemi a možnostmi recyklace.

Co je polyethylen: obecný koncept

Polyethylen (PE) je termoplastický polymer ethylenu (C₂H₄), který se získává polymerací. V závislosti na podmínkách syntézy (tlak, teplota, katalyzátory) se získávají materiály s různou molekulární strukturou a stupněm hustoty. To určuje fyzikální a chemické vlastnosti polyethylenu: flexibilitu, hustotu, odolnost vůči teplotě a chemikáliím.

Vlastnosti polyethylenu, jako je lehkost, odolnost proti vlhkosti a elektrické izolační vlastnosti, ho činí nepostradatelným při výrobě obalů, trubek, izolačních materiálů a mnoha dalších produktů.

Klasifikace polyethylenu: hlavní typy

Existuje několik druhů polyethylenu, každý s vlastními jedinečnými vlastnostmi. Hlavní typy jsou:

1. Polyethylen s nízkou hustotou (LDPE)

Nízkohustotní polyethylen má rozvětvenou molekulární strukturu, díky které je pružný a měkký. Je odolný vůči nárazům při nízkých teplotách a hojně se používá při výrobě fólií, obalů, sáčků a kabelové izolace.

• Vysoká flexibilita
• Vynikající dielektrické vlastnosti
• Odolnost proti vlhkosti a chemikáliím

2. Vysokohustotní polyethylen (HDPE)

Vysokohustotní polyethylen má lineární strukturu a větší krystalinitu. Je tvrdší, pevnější a odolný vůči UV záření. Používá se k výrobě trubek, kanystrů, technických nádob a krabic.

• Vysoká pevnost
• Chemická odolnost
• Vhodné pro lití a extruzi

3. Lineární polyethylen s nízkou hustotou (LLDPE)

Lineární polyethylen kombinuje vlastnosti LDPE a HDPE: flexibilitu a pevnost. Používá se k výrobě odolných obalů, strečových fólií, jednorázového nádobí. Vyznačuje se dobrou odolností proti nárazu a roztržení.

4. Polyethylen s ultravysokou molekulovou hmotností (UHMWPE)

Má výjimečné mechanické vlastnosti. Používá se ve strojírenství, medicíně, ochraně brnění a výrobě protetik. Je odolný vůči oděru a agresivním chemikáliím.

Srovnávací tabulka vlastností typů polyethylenu

Typ polyethylenu	Hustota, g / cmXNUMX	Teplota tání, °C	Pevnost v tahu	Hlavní aplikace
LDPE (LDPE)	0,91-0,93	105-115	Nízká	Fólie, sáčky, izolace
HDPE (PVP)	0,94-0,97	120-130	Vysoký	Trubky, kanystry, nádoby
LLDPE	0,91-0,94	120-125	Průměr	Stretch fólie, obaly
UHMWPE	0,93-0,94	130-136	Velmi vysoko	Protézy, neprůstřelné vesty

Aplikace polyethylenu

Široká škála fyzikálních vlastností a dostupnosti činí polyethylen univerzálně použitelným. V závislosti na typu se používá v následujících oblastech:

• Obaly na potraviny (LDPE, LLDPE)
• Vodovodní potrubí a tvarovky (HDPE)
• Skladovací kontejnery a nádrže (HDPE, LLDPE)
• Izolační materiály pro kabely (LDPE)
• Zdravotnické prostředky a protézy (UHMWPE)
• Produkty pro zemědělství (včetně mulčovací fólie)

Výroba polyethylenu se neustále vyvíjí – objevují se nové modifikace, které kombinují pevnost a šetrnost k životnímu prostředí. Obzvláště důležité je, že mnoho forem polyethylenu je recyklovatelných.

Problémy a perspektivy použití polyethylenu

Navzdory výhodám existují s nadměrným používáním a obtížemi při likvidaci spojené environmentální problémy:

• Pomalý rozklad v přírodě
• Nízká míra recyklace polyethylenu v některých zemích
• Nutnost třídit odpad podle druhu

Moderní technologie však umožňují zavádění účinných metod recyklace polyethylenu. Například mechanická a chemická recyklace, pyrolýza, výroba sekundárních granulí. V budoucnu se vývoj biologicky odbouratelných a recyklovatelných forem polyethylenu stane základem pro snižování ekologické stopy.

Závěr

Polyethylen není jen plast, ale celá rodina materiálů s jedinečnými vlastnostmi. Každý typ polyethylenu (nízkohustotní, vysokohustotní, lineární, ultravysokomolekulární) nachází své místo v průmyslu i v každodenním životě. Znalost rozdílů mezi nimi pomáhá vybrat správný materiál pro konkrétní úkol a pochopení důležitosti recyklace přispívá k zodpovědnějšímu používání.

Rozvoj recyklačních technologií a zvyšování environmentálního povědomí uživatelů jsou důležitými kroky k udržitelné budoucnosti, kde budou vlastnosti polyethylenu a jeho potenciál využity s maximálním přínosem a minimálním poškozením přírody.

Pokračování průvodce elektrotechnickými materiály. V této části opět plasty: polyethylen, polypropylen a polystyren.

Vítejte u kočky (TRAFFIC)

Polyetylénové

V závislosti na podmínkách syntézy mohou mít molekuly polyethylenu různé struktury, proto se dělí na: Polyethylen s nízkou hustotou (vysokotlaký – dle podmínek syntézy). (LDPE – Polyethylen s nízkou hustotou) molekulární řetězce mají mnoho větví Polyethylen s vysokou hustotou (nízkotlaký – dle podmínek syntézy). (HDPE – Polyethylen s vysokou hustotou) molekulární řetězce jsou dlouhé a mají málo větvení.

Existují i další možnosti, jako například polyethylen s ultravysokou molekulovou hmotností UHMWPE, polyethylen s ultranízkou hustotou ULDPE a tak dále.

Polyethylen lze také „zesíťovat“ PE-X, kdy se chemicky nebo fyzikálně, například zářením, vyvolá tvorba příčných vazeb mezi dlouhými molekulami polyethylenu. Molekuly propojené příčnými vazbami dodávají výrobkům dodatečnou pevnost a tepelnou odolnost.

Fyzikální vlastnosti závisí na typu polyethylenu. LDPE je pružnější, více se natahuje, než se přetrhne. HDPE je tuhý. Důležité jsou také různé přísady a plniva, které se do polyethylenu přidávají, a ty mohou radikálně změnit vlastnosti polymeru.

Chemické vlastnosti jsou pro všechny typy polyethylenu téměř stejné.

Buchty

Chemicky odolné, kyseliny, zásady, rozpouštědla na něj nepůsobí (s výjimkou
(vzácná výjimka). Plastová nádoba se zlověstnou chemikálií je z polyethylenu. Nádoba
pro palivo – polyethylen. (Trvanlivost přímo závisí na teplotě, v zahřátých nepolárních rozpouštědlech docela dobře bobtná a rozpouští se.)

Flexibilní — umožňuje výrobu flexibilních měchů, dávkovačů a nádob. Polyetylenová nádoba snadno odolá pádu na podlahu z výšky několika metrů, aniž by se rozbila. Kryty autobaterií se někdy vyrábějí z polyethylenu (je odolný vůči kyselinám a při nabobtnání nádob nepraská). Polyetylenové potrubí se nebojí mrazu; pokud voda v takovém potrubí zamrzne, stěny potrubí se jednoduše natáhnou a neprasknou, jako je tomu u kovů.

Viskózní. Polyethylen, zejména polyethylen s nízkou hustotou, je měkký a pružný, ale nemá tendenci se
snadno se trhá (nedochází k rozepínání zipu), což umožňuje jeho použití v brnění. Na některých místech může nahradit gumu, například různé nárazníky – tlumiče nárazů. Stavební přilby jsou vyrobeny z polyethylenu.

Světlostálý (pouze s přísadami). Na rozdíl od jiných typů polymerů kombinuje flexibilitu s odolností vůči UV záření. Proto se PVC v drátech pro venkovní použití nahrazuje polyethylenem. Rozdíl je patrný zejména v chladu, PVC při nízkých teplotách tvrdne více než polyethylen. Bez přísad se bohužel ničí, polyethylenová fólie ponechaná venku třetí sezónu se promění v prach.

Nízká přilnavost — důsledek chemické odolnosti. To je zároveň plus i mínus. Polyethylen se extrémně obtížně natírá a lepí, jsou vyžadovány speciální triky, povrchová úprava, vytváření mezivrstev. Zároveň je přilnavost stále extrémně nízká, takové lepení neodolá vysokému zatížení. Ze stejného důvodu se polyethylen obvykle natírá ve velkém během výroby přidáním barviva do suroviny, a nikoli natíráním povrchu. Díky tomu je polyethylen ideálním materiálem pro výrobu lepicích trubek, například ztvrdlé „superlepidlo“ v takové trubce lze snadno očistit od hrdla. Nemožnost silného lepení určuje hlavní způsob spojování polyethylenových dílů – svařování.

Jak rozlišit polyethylen od jiných plastů? Při hoření voní jako petrolej (svíčka).
Zároveň se dobře taví. Polyethylenové výrobky jsou označeny následujícími značkami: (Recyklační značky nakreslil uživatel Tomina a převzal je z Wikipedie.)

Zdálo by se, že polyethylen je ideální materiál pro potrubí, takové potrubí nikdy nehnije, nepraská v chladu. Ve skutečnosti se potrubí pro zásobování vodou a kanalizaci vyrábí z polyethylenu. Ale pouze pro studenou vodu. Polyethylen měkne při 80 °C, taje již při 135 °C (přibližné hodnoty, závisí na surovinách, přísadách a modifikacích, zesítěný polyethylen PE-X je tepelně odolnější). Z tohoto důvodu se potrubí vyrobené z nemodifikovaného
Polyethylen pro horkou vodu pod tlakem může bobtnat a trhat.

Pro zásobování vodou, včetně teplé vody, se však používají trubky ze síťovaného polyethylenu (voda přicházející z kotelny se může výrazně ochladit a ne ve všech domech dosahuje alespoň 65 °C). Lze je v omezené míře použít i pro vytápění.

Příklady aplikací (v elektronice)

Izolace vodičů a kabelů. Polyethylen s přídavkem stabilizátorů a barviv je izolačním materiálem pro SIP drát, který může pracovat venku na slunci po celá desetiletí.

Odvodňovací potrubí z polyethylenu.

Izolátory RF konektorů, izolační materiál vnitřního jádra koaxiálního kabelu. Když izolace pracuje se střídavým proudem vysoké frekvence (více než 1 MHz), projeví se řada specifických vlastností materiálu, jako například dielektrická absorpce. V důsledku toho se to, co dobře funguje na stejnosměrný proud ve vysokofrekvenční technologii, začne zahřívat, což vede ke ztrátám.

Izolace svorkovnic je vyrobena z polyethylenu. Snažte se nepoužívat mizerné (Všechno je na nich špatné, jak design, tak materiál. Nedůvěřujte jmenovitým proudům uvedeným na obalu. Dobrá svorkovnice přitlačuje vodič plochým povrchem, ne špičkou šroubu, a má tepelně odolnou izolaci.) svorkovnice jako na fotografii, tepelná odolnost izolace je nedostatečná a při zahřátí izolace teče a také se hoří. Izolace jádra koaxiálního kabelu je vyrobena z polyethylenu, vnější černý plášť je vyroben z PVC.

Kryty zařízení a produktů, separátory, držáky. Různé nádoby na kapaliny, zkumavky.

Obalový materiál. Nejen ve formě fólie, ale také ve formě listů z pěnového polyethylenu.

polypropylen

Polymer podobný polyethylenu (s dodatečným bočním koncem na molekule monomeru), ale s mírně odlišnými vlastnostmi. Tepelně odolnější, tužší a méně chemicky odolný.

Pořád se to špatně lepí ani nenatírá (ale už je to o něco lepší než polyethylen).

Polypropylen se používá k výrobě trubek pro studenou a teplou vodu (protože bod tání polypropylenu je asi 170 °C, takové trubky spolehlivě drží horkou vodu, zejména pokud mají výztužnou vrstvu; nejsou nutná žádná další opatření k zesíťování, jako u polyethylenu). Trubky se spojují svařováním.

Polypropylen je bohužel velmi podobný polyethylenu s vysokou hustotou, a to jak fyzikálními, tak chemickými vlastnostmi, takže jsem nenašel spolehlivý způsob, jak tyto dva typy polymerů rozlišit. Liší se mírně v zápachu při hoření a v bodu měknutí.

Obrovské množství polypropylenu se používá na různé typy obalů – kelímky, blistry atd.

Lisované polypropylenové vlákno je filtrační materiál odolný vůči vlhkosti a agresivním chemikáliím.

Polypropylenová filtrační patrona pro vodní filtry. Polypropylenová vlákna jsou navinutá a slisovaná tak, aby zachytila částice větší než 5 mikronů.

Netkaná textilie vyrobená z polypropylenových vláken je levnou náhradou látky.

Netkaná textilie je textilie získaná metodou podobnou výrobě papíru – rovný povrch je pokryt vlákny a vlákna se chaoticky slepují. Navíc lze textilii “sešívat” spékáním v bodech podél mřížky. Taková textilie je méně odolná než tkaná textilie, ale je MNOHEM snazší na výrobu a levnější. Jednorázové oděvy, filtry, jednorázové vlhčené ubrousky – to vše jsou výrobky vyrobené z netkané textilie.

V elektronice se polypropylen používá ve formě filmu – izolantu ve filmu
kondenzátory.

Různé filmové kondenzátory. Bílý kondenzátor v pozadí má polypropylenovou izolaci.

Pevnost a nízká cena polypropylenových trubek, stejně jako snadné jejich připojení, umožňují
vytvořte z nich odolné trojrozměrné struktury – od fotoboxu až po dvoupatrový dětský pokoj
postele.

Polystyren, ABS plast

Ve své čisté formě se jedná o průhledný, křehký plast.

Optický polystyren je jedním z mála polymerů, které mají vynikající optické vlastnosti a jsou vhodné pro výrobu čoček, hranolů a dalších optických zařízení. Mnoho dalších polymerů, jako je polyethylen a polypropylen, propouští světlo, ale blok z nich vyrobený bude při vystavení světlu zakalený. V kombinaci s nízkou hmotností a nižší křehkostí ve srovnání se sklem zcela nahradil sklo ve sklech. Optické součástky domácí elektroniky – čočky pro fotopřijímače, svítilny, difuzéry světla pro fotoblesky – se vyrábějí z optického polystyrenu s následným povlakem, pokud je to nutné. Taková optika je levnější než sklo.

Křehkost polystyrenu se snižuje zaváděním viskózních elastických přísad – elastifikátorů, například polybutadienu. Takto modifikovaný polystyren se označuje jako „nárazuvzdorný polystyren“ nebo polystyren s vysokou rázovou silou – HIPS (V sovětské literatuře je ABS typem nárazuvzdorného polystyrenu, ale v praxi se rozlišuje samostatně).

Pokud se během výroby přidá ke styrenu akrylonitrilový kopolymer a butadien během polymerace, výsledný odolný plast se nazývá ABS plast (akrylonitril-
Butadien-styren). Polybutadien je kaučuk, v ABS plastu je přítomen ve formě drobných inkluzí, které mu dodávají pevnost a pružnost.

Všichni si pamatujeme expandovaný polystyren, polystyrenovou pěnu, jako „pěnový plast“, obalový materiál, tepelný izolant v technologii a stavebnictví. Je vysoce hořlavý, což omezuje jeho
aplikace ve stavebnictví.

Odkazy na části návodu:

1: Vodiče: stříbro, měď, hliník.
2: Vodiče: železo, zlato, nikl, wolfram, rtuť.
3: Vodiče: Uhlík, nichromy, tepelně stabilní slitiny, pájky, průhledné vodiče.
4: Anorganická dielektrika: Porcelán, sklo, slída, keramika, azbest, SFXNUMX a voda.
5: Organická polosyntetická dielektrika: Papír, louh, parafín, olej a dřevo.
6: Syntetická dielektrika na bázi fenolformaldehydových pryskyřic: karbolit (bakelit), getinax, textolit.
7: Dielektrika: Sklolaminát (FR-4), lakovaná tkanina, pryž a ebonit.
8: Plasty: polyethylen, polypropylen a polystyren.
9: Plasty: polytetrafluorethylen, polyvinylchlorid, polyethylentereftalát a silikony.
10: Plasty: polyamidy, polyimidy, polymethylmethakrylát a polykarbonát. Historie použití plastů.
11: Izolační pásky a trubky.
12: Finále

• vědy o materiálech
• elektřina
• dielektrika
• domácí

• Firemní blog MakeItLab
• Populární věda
• DIY nebo Udělej si sám