Трывалая сценка кантэйнера для мыйнага сродкі і гладкая, можа здацца, што гнуткая паверхня харчовай плёнкі зроблена з вельмі розных матэрыялаў - адзін прызначаны для цвёрдасці, іншы для гнуткасці. Усё ж дзіўна, абодва могуць быць выраблены з аднаго і таго ж універсальнага тэрмапласту: Поліэтылен нізкай шчыльнасці (Ldpe).
У той час як поліэтылен з'яўляецца адным з найбольш шырока выкарыстоўваюцца палімераў у свеце, яно існуе ў розных формах, кожны распрацаваны ў адпаведнасці з пэўнымі крытэрамі прадукцыйнасці.
Ldpe адрозніваецца сваёй разгалінаванай малекулярнай структурай, які надае мяккасць,
выдатная тэхналагічнасць, і высокая вільгацятрываласць - якасці, якія робяць яго незаменным як у пакаванні, так і ў прамысловасці.
У гэтым артыкуле, мы глыбока паглыбляемся ў хімію ПВД, вытворчыя працэсы, Матэрыяльныя ўласцівасці, і прасторы прыкладанняў.
Дадаткова, мы даследуем параўнанне ПВД з іншымі тыпамі поліэтылену і ацэньваем яго экалагічную і эканамічную значнасць на сучасным рынку.
1. Што такое LDPE?
Поліэтылен нізкай шчыльнасці (Ldpe) вылучаецца як разгалінаваны тэрмапластычны палімер у шырокім сямействе поліэтылену.
Сінтэзуецца шляхам полімерызацыі этыленавых манамераў (C₂H₄) у радыкальных умовах высокага ціску, Адметнай рысай LDPE з'яўляецца яго шырокае малекулярнае разгалінаванне.
Такім чынам, ён дасягае больш нізкай кристалличности і шчыльнасці (0.910–0,940 г/см³) у параўнанні з аналагам з высокай шчыльнасцю, тым самым забяспечваючы выдатную гнуткасць, празрыстасць, і трываласць.
2. Хімічная будова & Полімерызацыі
Манамер этылену & Радыкальная полімерызацыя
На малекулярным узроўні, LDPE атрымліваецца з этылену, двухвугляродны алкен.
Радыкальныя ініцыятары (e.g., арганічныя пераксіду) абстрактныя атамы вадароду пад ціскам 1,000-3000 бар і тэмпературы 150–300 °C, запуск росту ланцуга свабодных радыкалаў.
Істотна, рэакцыі перадачы ланцуга выклікаюць шырокае разгалінаванне, унікальнае для ПЭНП.
Малекулярнае разгалінаванне
Гэта галінаванне выяўляецца як кароткім (пазначаў, этылавы) і доўгія бакавыя ланцугі.
У сярэднім, Экспанаты ПВД 2–10 галінак на 1,000 атамаў вугляроду, што, у сваю чаргу, зніжае ўпакоўку ланцуга і кристалличность.
У выніку, Шчыльнасць LDPE сядзіць вакол 0.925 G/CM³, тады як HDPE вагаецца ад 0.941–0,965 г/см³.
Ланцуговая архітэктура супраць. Ўласцівасці
важна, разгалінаванне вызначае механічныя і цеплавыя ўласцівасці.
Большае разгалінаванне зніжае тэмпературу плаўлення (да 105–115 °C) і павялічвае падаўжэнне (да 650 %), у той час як меншае разгалінаванне павышае трываласць на разрыў (да 25 МПА).
Адпаведна, вытворцы дакладна наладжваюць зменныя рэактара - ціск, тэмпература, і доза ініцыятара - для дасягнення індывідуальнай прадукцыйнасці.
3. Вытворчыя працэсы
Аўтаклаўныя рэактары высокага ціску
Аўтаклаў (партыя) рэактары працягваюць дамінаваць у вытворчасці ПВД, з-за іх здольнасці паслядоўна дастаўляць моцна разгалінаваны палімер.
У тыповым цыкле, этылен і ініцыятар загружаюць рэактар, ціск павышаецца да 2,000 забараняць, і тэмпература падымаецца да 200 ° С. Пасля полімерызацыі, расплаў выгружаецца на грануляванне.
Бесперапынны супраць. Пакетная полімерызацыя
У якасці альтэрнатывы, трубчастыя рэактары бесперапыннага дзеяння працуюць пры крыху больш нізкім ціску і дастаўляюць 20–30 % больш высокая прапускная здольнасць, хоць і з больш вузкім размеркаваннем малекулярнай масы.
Нягледзячы на гэта, бесперапынныя працэсы могуць скараціць спажыванне энергіі 10–15 %, павышэнне эканамічнай эфектыўнасці і скарачэнне выкідаў парніковых газаў.
Пелетирование & Далячэнне
Пасля полімерызацыі, гарачы расплав ПВД падвяргаецца стрэнджанню, з наступнай сушкай пры 80–100 ° С для выдалення лятучых рэчываў.
Пасля, вытворцы ўводзяць дабаўкі — УФ-стабілізатары, антыаксіданты, агенты слізгацення - шляхам змешвання маткавай сумесі, забеспячэнне аднастайнай дысперсіі і аптымальнай доўгатэрміновай працы.
4. фізічны, Механічны & Цеплавыя ўласцівасці
У гэтым раздзеле, мы разглядаем, як унікальная малекулярная архітэктура LDPE ператвараецца ў яго макраскапічныя паводзіны.
Разумеючы гэтыя дыяпазоны ўласцівасцей, інжынеры і дызайнеры могуць з упэўненасцю выбраць LDPE для прыкладанняў, якія патрабуюць дакладнага балансу гнуткасці, моц, і цеплавыя характарыстыкі.
Шчыльнасць & Крышталічнасць
Перш за ўсё, Шчыльнасць ПВД - звычайная 0.910–0,940 г/см³-адлюстроўвае яго адносна нізкую кристалличность (прыкладна 35–55 %).
Такім чынам, LDPE дэманструе выдатную гнуткасць і празрыстасць.
Па меры кристалличности памяншаецца, дамінуюць аморфныя вобласці, дазваляе плёнкам і тонкім дэталям згінацца і драпіравацца без расколін, нават пры мінусовай тэмпературы.
Трываласць на расцяжэнне & Падаўжэнне
Moreover, LDPE спалучае ў сабе ўмераную трываласць з незвычайнай пластычнасцю.
Яго мяжа трываласці на разрыў (Ots) трапляе паміж 10 і 20 МПА, у той час як падаўжэнне пры разрыве складае ад 200 % да 650 %.
На практыцы, гэта азначае, што плёнкі з ПВД могуць расцягвацца ў некалькі разоў ад першапачатковай даўжыні, перш чым разарвацца - ідэальна падыходзіць для стрэйч-плёнак і гнуткай упакоўкі.
Ударная ўстойлівасць & Цяжкасць
У дадатак, LDPE эфектыўна паглынае ўдары. Значэнні ўдару па Ізоду звычайна дасягаюць 50–100 Дж/м, і цвёрдасць па Шору D прыкладна 40–55.
Гэтыя лічбы паказваюць, што ПВД ўраўнаважвае мяккасць (для зручнасці рук у сумках з прадуктамі) з дастатковай трываласцю, каб супрацьстаяць праколам і разрывам падчас працы.
Цеплавыя паводзіны
Пераход да цеплавых уласцівасцяў, LDPE плавіцца паміж 105 °C і 115 ° С, што абмяжоўвае яго выкарыстанне пры нізкіх і ўмераных тэмпературах.
Яго тэмпература цеплавога адхілення пад нагрузкай знаходзіцца побач 45–50 °C, і яго цеплаправоднасць нізкая — каля 0.33 W/m · k- што робіць яго эфектыўным ізалятарам для ўпакоўкі і некаторых прамысловых укладышаў.
Бар'ерныя ўласцівасці
На заканчэнне, LDPE забяспечвае ўмераныя характарыстыкі бар'ера.
Паказчыкі перадачы кіслароду сярэднія 600 см³·мм/м²·дзень·атм, вуглякіслы газ пранікальнасць пралётаў 200–600 см³·мм/м²·дзень·атм, і прапусканне вадзяной пары застаецца нізкім - прыбл 0.3–0,5 г·мм/м²·дзень·кПа.
Дзякуючы гэтым стаўкам, LDPE забяспечвае належную абарону многіх прадуктаў харчавання, хоць прымяненне з высокім бар'ерам часта патрабуе шматслойных канструкцый або альтэрнатыўных палімераў.
Адпаведныя ўласцівасці матэрыялу поліэтылену нізкай шчыльнасці:
| Маёмасць | Тыповы дыяпазон |
|---|---|
| Шчыльнасць (G/CM³) | 0.910–0,940 |
| Крышталічнасць (%) | 35–55 |
| Трываласць на расцяжэнне (Ots, МПА) | 10–20 |
| Падаўжэнне на перапынку (%) | 200–650 |
| Ізод Імпакт (Дж/м) | 50–100 |
| Цвёрдасць па Шору Д | 40–55 |
| Тэмпература раставання (° С) | 105–115 |
| Тэмп. цеплавога адхілення. (° С) | 45–50 |
| Цеплаправоднасць (W/m · k) | ~0,33 |
| Пранікальнасць O₂ (см³·мм/м²·дзень·атм) | ~600 |
| Пранікальнасць CO₂ (см³·мм/м²·дзень·атм) | 200–600 |
| WVTR (г·мм/м²·дзень·кПа) | 0.3–0,5 |
5. Тэхніка апрацоўкі
Экструзія & Выдзіманне фільма
У экструзіі плёнкі з раздувам, LDPE ўтварае трубчасты бурбалка, які, пры правільным астуджэнні і згарненні, стварае плёнкі з выдатнай трываласцю на разрыў і ўдар.
Наадварот, экструзія літой плёнкі забяспечвае больш жорсткі кантроль таўшчыні (± 2 µm), што робіць яго ідэальным для графікі і ламінавання.
Ліццё ўмоўных ін'екцый
Ліццё пад ціскам LDPE патрабуе тэмпературы расплаву 180–220 °C і тэмпература формы 40–60 °C.
Праекціроўшчыкі вызначаюць прыпускі на ўсаджванне 1.5–3 % каб супрацьстаяць аб'ёмнаму скарачэнню. У выніку, такія дэталі, як бутэлькі, дасягаюць дакладных памераў і пастаяннай таўшчыні сценкі.
Выдувное фармаванне & Ратацыйнае фармаванне
Экструзійна-выдувное фармаванне стварае полыя кантэйнеры з ПВД шляхам раздзімання расплаўленай запаркі ўнутры астуджанай формы,
у той час як ратацыйнае фармаванне выкарыстоўвае павольнае кручэнне і цяпло для вытворчасці вялікіх, бясшвовыя дэталі—да 2 м у дыяметры—з аднолькавай таўшчынёй сценкі.
Тэрмафармоўка & Вакуумная фармоўка
У тэрмафармаванні, Лісты ПВД (1- таўшчыня -5 мм) з'яўляюцца цяпло да 110–120 °C а затым накіньце або ўсмоктвайце ў формы.
Намалюйце каэфіцыенты да 4:1 дазваляюць умерана глыбокія профілі, карысны для ўпакоўкі латкоў і вечкаў.
6. Дадаткі, Супалімеры & Кампазіты
УФ-стабілізатары, Антыаксіданты & Напаўняльнікі
Для барацьбы з дэградацыяй, выкліканай ультрафіялетам, распрацоўшчыкі ўключаць УФ-паглынальнікі і HALS ст 0.1–1 мас %.
Антыаксіданты (e.g., фенольныя злучэнні) каля 0.05–0,5 мас % прадухіліць тэрмічнае акісленне, у той час як карбанат кальцыя напаўняльнікі (5–20 мас %) павысіць калянасць да 30 %.
Сумесі ПВД & Сплавы
Змешванне LDPE з LLDPE (лінейныя нізкай шчыльнасці) каля 20–50 мас % павышае трываласць на разрыў 10–15 % і ўстойлівасць да праколаў 20 %.
І на карысці, Сплавы LDPE/HDPE павышаюць цвёрдасць і павышаюць тэмпературу плаўлення 5-10 °C, адкрыццё больш шырокіх вокнаў прыкладанняў.
Нанакампазіты & Падмацаванні
З даданнем 1-5 мас % нана-гліны або вугляродныя нанатрубкі могуць паменшыць газапранікальнасць на 30–50 % і павялічыць модуль Юнга на 10–20 %, такім чынам прасоўваючы LDPE на рынкі ўпакоўкі з высокім бар'ерам і спецыяльнай плёнкі.
7. Звычайнае прымяненне поліэтылену нізкай шчыльнасці (Ldpe)
Дзякуючы сваёй універсальнасці, ПВД займае бачнае месца ў:
- Гнуткія плёнкі: Парніковай плёнкай, сельскагаспадарчыя мульчу плёнкі, і харчовыя ўкладышы.
- Сумкі & Упакоўка: Сумкі з прадуктамі, рознічныя мяшкі, і пярсцёнкі з шасці пакетаў.
- Кантэйнеры & Бутэлькі: Выціскаць бутэлькі, дазацыйныя трубкі, і ванны з марожаным.
- Цюбінг & Ўкладышы: Медыцынскія трубкі, ахоўная абалонка кабеля, і геамембраны.
- Спецыяльныя тавары: Вакуумныя карпусы, гнязда пратэзаў, і адліўкі з нізкім узроўнем напружання.
Акрамя таго, Ўстойлівасць ПВД да кіслот, базы, і вільгаць цэментуе яго ролю ў складаных умовах, ад падкладак для хімічнай апрацоўкі да адкрытых сельскагаспадарчых пакрыццяў.
8. Перавагі & Абмежаванні поліэтылену нізкай шчыльнасці (Ldpe)
Перавагі
- Выключная гнуткасць: Падаўжэнне да 650 % прадухіляе парэпанне пры значных нагрузках.
- Хімічны & Вільгацятрываласць: Устойлівы да большасці кіслот, базы, і трапленне вады.
- Эканамічная эфектыўнасць: Сярод найменш дарагіх тэрмапластаў, з цэнаўтварэннем часта 25–35 % ніжэй HDPE.
- Перапрацоўка: Шырока распаўсюджана ў праграмах на бардзюрах пад кодам смалы «4» з хуткасцю механічнай перапрацоўкі 20–30 % на развітых рынках.
Абмежаванні
- Цеплавыя абмежаванні: Плаўленне вышэй 115 ° С абмяжоўвае прымяненне высокай тэмпературы.
- Газапранікальнасць: Падвышаная перадача O₂/CO₂ можа скараціць тэрмін прыдатнасці прадуктаў, адчувальных да кіслароду.
- УФ-адчувальнасць: Патрабуецца стабілізатар для вонкавага выкарыстання, дадаючы 0.5–1 % да кошту рэцэптуры.
- Нізкая механічная трываласць: Трываласць на расцяжэнне (10–20 Мпа) сцежкі ПНД (20–37 Мпа), абмежаванне выкарыстання цяжкіх нагрузак.
9. Параўнальны аналіз: LDPE супраць. Іншыя поліэтылены
Каб цалкам зразумець пазіцыянаванне Поліэтылен нізкай шчыльнасці (Ldpe) у больш шырокім сямействе поліэтыленавых матэрыялаў,
вельмі важна параўнаць яго з яго структурнымі сваякамі: Поліэтылен высокай шчыльнасці (ПНД), Поліэтылен сярэдняй шчыльнасці (MDPE), і Лінейны поліэтылен нізкай шчыльнасці (ЛПЭНП).
У той час як гэтыя палімеры маюць адну і тую ж аснову мономера этылену, іх малекулярныя архітэктуры, шчыльнасці, і атрыбуты прадукцыйнасці значна адрозніваюцца, тым самым вызначаючы іх прыдатнасць для розных ужыванняў.
LDPE супраць. ПНД: Гнуткасць супраць. Калянасць
Малекулярная структура & Шчыльнасць
ПВД характарызуецца моцна разгалінаваныя ланцугі, вядзе да а нізкая шчыльнасць (0.910–0,940 г/см³) і паніжаная крышталічнасць (~40–50%).
У адрозненне, ПНД экспанаты лінейныя ланцугі з мінімальным разгалінаваннем, у выніку больш высокая шчыльнасць (0.940–0,970 г/см³) і крышталічнасць да 80%.
Механічныя ўласцівасці
Прапановы HDPE больш высокая трываласць на разрыў (20–37 Мпа) і палепшаная ўдаратрываласць у параўнанні з ПВД, робіць яго ідэальным для жорсткіх прадуктаў, такіх як паліўныя бакі, трубы, скрыні, і бутэлькі з мыйнымі сродкамі.
Ldpe, З іншага боку, падтрымлівае вышэйшае падаўжэнне пры разрыве (200–600%), перавага прыкладанняў, якія патрабуюць расцяжымасць і пругкасць, такія як плёнкі і трубкі для сціску.
Тэрмічная і хімічная ўстойлівасць
Абодва матэрыялы ўстойлівыя да шырокага спектру хімікатаў, але HDPE прапануе лепшая ўстойлівасць да расколіны пад напругай і тэрмічная стабільнасць, з а тэмпература адхілення цяпла бліжэй да 60-75 °C,
у параўнанні з LDPE 40–50 °C. Аднак, HDPE, як правіла, больш далікатны пры нізкіх тэмпературах, калі яго не змяніць.
LDPE супраць. MDPE: Кропка балансу
Прамежкавыя ўласцівасці
Поліэтылен сярэдняй шчыльнасці (MDPE) ліквідуе разрыў паміж LDPE і HDPE. Гэта асаблівасці умеранае галінаванне, вядзе да а шчыльнасць 0,926–0,940 г/см³.
Яго калянасць і ўдаратрываласць знаходзяцца паміж LDPE і HDPE, што робіць яго прыдатным для газавыя трубы, парніковай плёнкі, і ратацыйнага фармавання.
Устойлівасць да парэпання пад напругай
MDPE звычайна экспанаты падвышаная ўстойлівасць да расколін пад уздзеяннем навакольнага асяроддзя (ПІШЫЦЕ) у параўнанні з ПВД, асабліва пры ўздзеянні алеяў і мыйных сродкаў.
Аднак, LDPE па-ранейшаму мае перавагу гнуткасць і аптычная выразнасць, што вельмі важна для такіх прыкладанняў, як празрыстыя ўпаковачныя плёнкі.
LDPE супраць. ЛПЭНП: Апрацоўвальнасць супраць. Выкананне
Канструктыўныя адрозненні
У той час як LDPE мае разгалінаванне з доўгім ланцугом, ЛПЭНП (Лінейны поліэтылен нізкай шчыльнасці) асаблівасці короткоцепочечные галінаванне, уведзены шляхам супалімерызацыі з альфа-алефінамі, такімі як бутэн, гексен, або актэн.
Гэта дае LLDPE больш аднастайнасці малекулярнай масы і механічных уласцівасцяў.
Цвёрдасць і ўстойлівасць да праколаў
ЛПЭНП значна пераўзыходзіць па паказчыках ПВД вынослівасць, ўстойлівасць да праколаў, і трываласць на разрыў—асабліва ў кінададатках.
Напрыклад, Плёнкі LLDPE дэманструюць ударную трываласць да 2-3 разоў вышэй чым эквівалентныя маркі ПВД.
Апрацоўка і кошт
Аднак, LLDPE патрабуе больш вузкія вокны апрацоўкі і больш высокі ціск экструзіі, што робіць яго крыху менш прабачлівым, чым LDPE пры выдзіманні плёнкі.
ПВД таксама прапануе лепшая аптычная празрыстасць і бляск паверхні, які застаецца каштоўным у харчовай упакоўцы і спажывецкіх прадуктах.
Кампрамісы кошт-прадукцыйнасць
Пры выбары маркі поліэтылену, інжынеры і спецыялісты па закупках павінны ўлічваць агульная вартасная прапанова, не толькі паказчыкі прадукцыйнасці:
| Уласцівасць/прыкмета | Ldpe | ПНД | MDPE | ЛПЭНП |
|---|---|---|---|---|
| Шчыльнасць (G/CM³) | 0.910–0,940 | 0.940–0,970 | 0.926–0,940 | 0.915–0,940 |
| Трываласць на расцяжэнне (МПА) | 10–20 | 20–37 | 15–30 | 15–30 |
| Падаўжэнне на перапынку (%) | 200–600 | 100–300 | 300–600 | 500–800 |
| Тэмп. цеплавога адхілення (° С) | 40–50 | 60–75 | 55–65 | 50–70 |
| Празрыстасць | Высокі | Нізкі | Сярэдні | Сярэдні–Нізкі |
| Працаздольнасць | Выдатны | Добры | Добры | Умераны |
| Адносная кошт | Нізкі | Нізкі | Нізкі–Умераны | Нізкі–Умераны |
10. Conclusion
У рэзюмэ, Поліэтылен нізкай шчыльнасці (Ldpe) працягвае замацоўваць шырокі спектр прадуктаў - дзякуючы сваёй неперасягненай гнуткасці, хімічная ўстойлівасць, і даступнасць.
Дзякуючы дакладнаму кантролю полімерызацыі, індывідуальныя сістэмы прысадак, і пашыраная апрацоўка, LDPE задавальняе разнастайныя патрабаванні рынку - ад упакоўкі харчовых прадуктаў да медыцынскіх вырабаў.
Чакаю наперад, інавацыі ў галіне нанакампазітаў, ўстойлівае сыравіну, і ўдасканаленыя тэхналогіі перапрацоўкі яшчэ больш умацуюць ролю ПВД у цыркуляры, рэсурсаэфектыўная будучыня.
Рэзюмэ
DEZE забяспечвае шырокі спектр вытворчых магчымасцей, уключаючы Апрацоўка з ЧПУ, металічны ліццё, 3D друк, Ліццё ўмоўных ін'екцый, і выраб ліставога металу.
Атрымайце імгненную прапанову сёння.
