Полиэтилен низкого давления (ПНД) производится с середины прошлого века и до настоящего времени не утратил своей актуальности. Сейчас он входит в число наиболее востребованных материалов на мировом рынке полимеров.
Что такое ПНД?
ПНД – синтетический материал, получаемый полимеризацией газа этилена. Представляет полупрозрачный полимер с матовой поверхностью.
Расшифровка ПНД — полиэтилен низкого давления.
Полиэтилен состоит только из углерода и водорода.
Химическая формула — [C2H4]N.
Получают полимер в специальной камере при низком давлении, не превышающем 2,0 кг/см².
По сравнению с другими полимерами, ПНД обладает большей плотностью, поэтому его также называют ПВП, что расшифровывается как полиэтилен высокой плотности.
Существует, по меньшей мере, десять торговых названий этого популярного полимера — бакелит, монолен, гифакс, супер-дайлан и т.д.
В международной транскрипции ПНД соответствует аббревиатура HDPE.
Преимущества и недостатки ПНД
Полимер отличается следующими особенностями, ставшими конкурентными преимуществами:
- приемлемой износоустойчивостью и противодействием «сжатию↔растягиванию», связанными с высокой кристалличностью материала;
- повышенной теплостойкостью, ПНД не меняет своих свойств при температурах от -20 °С до +110º С;
- низким коэффициентом трения;
- высокой влагонепроницаемостью;
- способностью не взаимодействовать с агрессивной средой;
- свойствами диэлектрика;
- легкостью сварки-склейки и переработки ПНД.
Главный недостаток ПНД — старение под воздействием солнечного света и ультрафиолетовых лучей.
Нейтрализуется это негативное свойство с помощью добавок-ингибиторов — производны бензофенонов, иногда в структуру полимера добавляется 2–3% печной сажи.
Свойства полиэтилена низкого давления
Свойства ПНД:
- Синтетический полимер легко поддается формованию при нагреве, что позволяет производить изделия экструзией, выдувом или литьем.
- В составе изделий ПНД представляет твердую субстанцию с воскообразной, матовой на ощупь поверхностью.
- По горючести полиэтилен отнесен к классу трудно возгораемых (В1) и нормально возгораемых (В2) материалов. Самовоспламенение происходит при температуре + 350°С.
- Вещество химически нейтрально и устойчиво к растворам солей, невосприимчиво к щелочным и кислотосодержащим растворам слабой концентрации. Оно чувствительно к воздействию концентрированной азотной и серной кислоты.
- Синтетический полимер нетоксичен, поэтому допускается производство посуды и пищевых емкостей из этого материала.
- Показатель плотности базовых марок полиэтилена составляет более 0,945 г/см.
- Степень кристалличности полимера составляет 70–80%.
При ударе предметы из этого полимера издают звонкий звук. Этим ПНД отличается от других полимеров и композитных материалов. «На глазок» ПНД пленку от аналога высокого давления отличают по характерной матовой поверхности материала.
Форма выпуска ПНД
- ПНД выдувной — специально предназначен для формования экструзионным методом бутылок и выдувной тары различных габаритов.
- ПНД литьевой — адаптирован для литья под давлением деталей и изделий.
- ПНД пленочный – полиэтилен низкого давления, характеристики которого обеспечивают высокую текучесть расплава. Незаменим как сырье для создания пленки и полиэтиленовых пакетов.
- ПНД трубный — отличает повышенная вязкость и прочность, используется в изготовлении труб. Специальные компонентные добавки и присадки улучшают термоустойчивость и снижают коэффициент линейного расширения полимера.
Технология производства гранул ПНД
Готовый продукт ПНД представляет гранулы размером от 2 до 5 мм, из которых затем производят готовые изделия – пленки, трубы и др.
Ниже описан процесс производства гранул ПНД:
В автоклаве создается давление 0,15–2,0 кг/см², чтобы началась полимеризация этилена. Обязательное условие процесса — поддержание ПНД температуры плавления 125–150º С. С помощью комплексных катализаторов получается полимер с высокой степенью полимеризации и большой молекулярной массой. Затем в камеру полимеризации добавляется катализатор тетрахлорид титан в комбинации с триэтилалюминием.
В процессе преобразования выстраивается молекулярная клетка с новыми межмолекулярными связями. В макромолекулах, полученных методом высокого давления, содержится большее по сравнению с ПВД количество коротких боковых ответвлений.
Выпадающее в осадок твердое вещество – полиэтилен высокой плотности низкого давления. После дезактивации катализатора и просушки крупинки вещества переплавляются в полиэтиленовые гранулы.
Перед отправкой заказчику гранулированное сырье засыпается в мешки весом 25–50 кг.
К сведению! Отработанный вторичный полимер очень прост в переработке, поэтому часто как добавка к основному веществу используется рециклат. 20% содержание вторичного ПНД в материале не приводит к изменению физико-механических свойств.
Применение полиэтилена низкого давления
Полиэтиленовые гранулы используют при изготовлении:
- пленок с гладкой и воздушно-пузырчатой поверхностью;
- пластиковых труб и фитингов для трубопроводов широкого назначения;
- изоляции кабелей и проводов;
- пакетов ПНД и упаковочных лент;
- листовых материалов и другой продукции, изготовленной на экструдере;
- способом выдувания создают резервуары и емкости для хранения жидкостей и бытовой химии;
- производят под давлением из полимерного расплава сувенирную продукцию и мебельную фурнитуру, получили повсеместное распространение игрушки из пластика;
- полимерная кухонная посуда, бытовые принадлежности и домашние аксессуары;
- в качестве теплоизоляции часто используется вспененный полиэтилен, чаще называемый пенополиэтиленом.
Изделия отличаются оптимальным соотношением «цена-качество-малый вес-долговечность» в сочетании с высокими показателями прочности. Более высокие, по сравнению с природными и композитными материалами, потребительские свойства ПНД стали конкурентным преимуществом полимера.
