پلی اتیلن با چگالی کم چیست (LDPE)?

دیواره بادوام یک ظرف مواد شوینده و صاف, سطح قابل تحمل یک بسته بندی فیلم چسبنده ممکن است از مواد بسیار متفاوت ساخته شود - یکی که برای استحکام طراحی شده است, دیگری برای انعطاف پذیری. با این حال جای تعجب, هر دو را می توان از همان ترموپلاستیک همه کاره تولید کرد: پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE).

در حالی که پلی اتیلن یکی از پرکاربردترین پلیمرهای جهان است, به اشکال مختلف وجود دارد, هر یک برای رعایت معیارهای عملکرد خاص مهندسی شده است.

LDPE خود را از طریق ساختار مولکولی شاخه ای خود متمایز می کند, که نرمی را منتقل می کند,

پردازش عالی, و مقاومت در برابر رطوبت بالا - خصوصیاتی که آن را در بسته بندی و کاربردهای صنعتی ضروری می کند.

در این مقاله, ما یک شیرجه عمیق به شیمی LDPE می گیریم, فرآیندهای تولیدی, خواص مواد, و فضاهای برنامه.

علاوه بر این, ما بررسی می کنیم که چگونه LDPE با سایر انواع پلی اتیلن مقایسه می کند و ارتباط زیست محیطی و اقتصادی آن را در بازار امروز ارزیابی می کند.

1. LDPE چیست?

پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) به عنوان یک پلیمر ترموپلاستیک شاخه ای در خانواده پلی اتیلن گسترده ایستاده است.

سنتز شده توسط پلیمر کننده مونومرهای اتیلن (c₂h₄) در شرایط رادیکال فشار بالا, مشخصه LDPE انشعاب گسترده مولکولی آن است.

در نتیجه, به یک تبلور و چگالی پایین تر می رسد (0.910-0.940 گرم در سانتی متر مربع) در مقایسه با همتای با چگالی بالا, در نتیجه انعطاف پذیری قابل توجهی را ارائه می دهد, شفافیت, و سختی.

2. ساختار شیمیایی & پلیمریزاسیون

اتیلن مونومر & پلیمریزاسیون رادیکال

در سطح مولکولی, LDPE از اتیلن مشتق می شود, یک آلکن دو کربن.

مبتکران رادیکال (به عنوان مثال, پراکسیدهای ارگانیک) اتم های هیدروژن انتزاعی تحت فشار 1,000-3000 بار و دمای 150-300 درجه سانتیگراد, راه اندازی رشد زنجیره ای آزادانه.

بسیار مهم, واکنش های انتقال زنجیره ای باعث ایجاد انشعاب گسترده منحصر به LDPE می شود.

انشعاب مولکولی

این انشعاب هر دو کوتاه است (متیل, اتیل) و زنجیرهای جانبی طولانی.

به طور متوسط, نمایشگاه های LDPE 2-10 شاخه در هر 1,000 اتم های کربن, که به نوبه خود بسته بندی زنجیره ای و تبلور را کاهش می دهد.

در نتیجه, چگالی LDPE در اطراف است 0.925 g/cm³, در حالی که HDPE از 0.941-0.965 گرم در سانتی متر مربع.

معماری زنجیره ای در مقابل. خواص

مهمتر, انشعاب خصوصیات مکانیکی و حرارتی را دیکته می کند.

انشعاب بیشتر نقطه ذوب را پایین می آورد (به 105-115 درجه سانتیگراد) و کشیدگی را تقویت می کند (تا 650 %), در حالی که انشعاب کمتر استحکام کششی ایجاد می کند (تا 25 MPa).

بر این, تولید کنندگان متغیرهای راکتور خوب - فشار, دما, و دوز آغازگر - برای دستیابی به عملکرد متناسب.

3. فرآیندهای تولید

راکتورهای اتوکلاو با فشار بالا

اتوکلاو (دسته) راکتورها همچنان بر تولید LDPE تسلط دارند, به دلیل توانایی آنها در ارائه پلیمر بسیار شاخه ای به طور مداوم.

در یک چرخه معمولی, اتیلن و آغازگر رآکتور را شارژ می کنند, فشار به 2,000 نوار, و صعود دما به 200 درجه سانتی گراد. بعد از پلیمریزاسیون, ذوب برای گلوله سازی تخلیه می شود.

مداوم در مقابل. پلیمریزاسیون دسته ای

به صورت جایگزین, راکتورهای توبولار مداوم با فشار کمی پایین کار می کنند و تحویل می دهند 20–30 % توان بالاتر, البته با توزیع وزن مولکولی باریک تر.

با وجود این, فرآیندهای مداوم می توانند مصرف انرژی را کاهش دهند 10–15 %, بهبود راندمان هزینه و کاهش ردپاهای GAS گلخانه.

گلوله کننده & پس از درمان

یک بار پلیمری, ذوب داغ LDPE تحت گلوله های رشته قرار می گیرد, به دنبال خشک شدن در 80-100 درجه سانتیگراد برای از بین بردن فرار.

متعاقباً, تولیدکنندگان از تثبیت کننده های اضافی - UV استفاده می کنند, آنتی اکسیدان, مأمورین لغزش - مخلوط Via Masterbatch, اطمینان از پراکندگی همگن و عملکرد بهینه بهینه.

4. فیزیکی, مکانیکی & خواص حرارتی

در این بخش, ما بررسی می کنیم که چگونه معماری مولکولی منحصر به فرد LDPE به رفتار ماکروسکوپی آن ترجمه می شود.

با درک این محدوده املاک, مهندسان و طراحان با اطمینان می توانند LDPE را برای برنامه هایی که نیاز به تعادل دقیق انعطاف پذیری دارند انتخاب کنند, قدرت, و عملکرد حرارتی.

تراکم & تبلور

اول و مهمتر, چگالی LDPE - از نظر معمولی 0.910-0.940 گرم در سانتی متر مربع- تبلور نسبتاً کم آن را منعکس می کند (تقریباً 35-55 %).

در نتیجه, LDPE انعطاف پذیری و شفافیت بسیار خوبی دارد.

با کاهش تبلور, مناطق آمورف تسلط دارند, فعال کردن فیلم ها و قطعات نازک برای خم و کشیدن بدون ترک خوردگی, حتی در دمای زیر صفر.

استحکام کششی & ازدیاد طول

علاوه بر این, LDPE استحکام متوسط ​​را با انعطاف پذیری فوق العاده ترکیب می کند.

قدرت کششی نهایی آن (UTS) سقوط می کند 10 و 20 MPa, در حالی که کشیدگی در استراحت از 200 % به 650 %.

از نظر عملی, این بدان معنی است که فیلم های LDPE می توانند چندین برابر طول اصلی خود را قبل از پارگی کشیده کنند - Ideal برای بسته بندی های کشش و بسته بندی های انعطاف پذیر.

مقاومت در برابر ضربه & سختی

علاوه بر این, LDPE شوک ها را به طور موثری جذب می کند. مقادیر تأثیر IZOD به طور معمول می رسند 50–100 j/m, و اندازه گیری سختی در ساحل در اطراف 40-55.

این ارقام نشان می دهد که LDPE نرمی را متعادل می کند (برای راحتی دست در کیسه های مواد غذایی) با سختی کافی برای مقاومت در برابر سوراخ ها و اشک در هنگام کار.

رفتار حرارتی

انتقال به خواص حرارتی, ذوب LDPE بین 105 ° C و 115 درجه سانتی گراد, که استفاده از آن را در برنامه های دمای پایین و متوسط ​​محدود می کند.

دمای انحراف حرارت آن در زیر بار نزدیک است 45-50 درجه سانتیگراد, و هدایت حرارتی آن کم است 0.33 W/m·K- ساختن آن به عنوان یک عایق مؤثر برای بسته بندی و برخی از آسترهای صنعتی.

خاصیت سد

در نهایت, LDPE عملکرد سد متوسط ​​را ارائه می دهد.

میزان انتقال اکسیژن به طور متوسط 600 cm³ · mm/m² · day · ATM, فاصله نفوذپذیری دی اکسید کربن 200-600 سانتی متر مربع · mm/m² · روز · دستگاه خودپرداز, و انتقال بخار آب کم است - به طور کامل 0.3-0.5 گرم · mm/m² · روز · kPA.

با تشکر از این نرخ ها, LDPE برای بسیاری از محصولات غذایی محافظت کافی را فراهم می کند, اگرچه برنامه های کاربردی با حامل بالا اغلب خواستار ساخت و سازهای چند لایه یا پلیمرهای جایگزین هستند.

خصوصیات ماده مربوط به پلی اتیلن با چگالی کم:

اموال	دامنه معمولی
تراکم (g/cm³)	0.910–0.940
تبلور (%)	35-55
استحکام کششی (UTS, MPa)	10-20
ازدیاد طول در شکست (%)	200–650
تأثیر ایزود (j/m)	50–100
سختی ساحل	40-55
نقطه ذوب (درجه سانتی گراد)	105–115
دمای انحراف گرما. (درجه سانتی گراد)	45–50
هدایت حرارتی (W/m·K)	0.33 پوند
نفوذپذیری O₂ (cm³ · mm/m² · day · ATM)	600 پوند
نفوذپذیری همکار (cm³ · mm/m² · day · ATM)	200-600
رفیق (g · mm/m² · day · kpa)	0.3–0.5

5. تکنیک های پردازش

اکستروژن & دمیدن فیلم

در اکستروژن فیلم منفجر شده, LDPE یک حباب لوله ای تشکیل می دهد که, وقتی به درستی خنک شد و فرو ریخت, فیلم هایی را با مقاومت در برابر پارگی و ضربه عالی به دست می آورد.

در مقابل, اکستروژن فیلم بازیگران کنترل ضخامت محکم تری را فراهم می کند (± 2 میکرومتر), ایده آل برای گرافیک و لمینیت.

قالب گیری تزریقی

قالب گیری تزریق LDPE به دمای ذوب نیاز دارد 180-220 درجه سانتیگراد و دمای قالب 40-60 درجه سانتیگراد.

طراحان کمک هزینه های انقباض را مشخص می کنند 1.5-3 % برای مقابله با انقباض حجمی. در نتیجه, قطعاتی مانند بطری های فشرده به ابعاد دقیق و ضخامت دیوار سازگار می رسند.

قالب گیری دمشی & قالب گیری چرخشی

قالب گیری ضربه اکستروژن با باد کردن یک پریسون مذاب در داخل یک قالب خنک ، ظروف LDPE توخالی ایجاد می کند,

در حالی که قالب چرخشی از چرخش و گرما آهسته برای تولید بزرگ استفاده می کند, قطعات بدون درز - به 2 متر به قطر - با ضخامت دیواره یکنواخت.

گرمازا & تشکیل خلاء

در ترموفرم, ورق های LDPE (1ضخامت 5 میلی متر) گرما به 110-120 درجه سانتیگراد و سپس بر روی قالبها بریزید یا مکش کنید.

نسبت به 4:1 پروفایل های نسبتاً عمیق را اجازه دهید, برای بسته بندی سینی ها و درب ها مفید است.

6. مواد افزودنی, کوپلیمرها & کامپوزیت ها

تثبیت کننده اشعه ماوراء بنفش, آنتی اکسیدان & پرکننده

برای مقابله با تخریب ناشی از اشعه ماوراء بنفش, فرمولارها جاذب های UV و HAL ها را در آن قرار می دهند 0.1–1 WT %.

آنتی اکسیدان (به عنوان مثال, ترکیبات فنلی) در 0.05–0.5 WT % از اکسیداسیون حرارتی جلوگیری کنید, در حالی که پرکننده های کربنات کلسیم (5-20 WT %) افزایش سختی تا 30 %.

ترکیب LDPE & آلیاژها

مخلوط کردن LDPE با LLDPE (چگالی کم خطی) در 20-50 WT % قدرت کششی را توسط 10–15 % و مقاومت در برابر سوراخ توسط 20 %.

برعکس, آلیاژهای LDPE/HDPE استحکام را افزایش داده و نقطه ذوب را توسط 5-10 درجه سانتیگراد, باز کردن ویندوز برنامه های گسترده تر.

نانوکامپوزیت ها & تقویت

شامل 1-5 وزنی % نانو کلیدها یا نانولوله های کربن می توانند نفوذپذیری گاز را کاهش دهند 30–50 % و مدول Young را توسط 10-20 %, بدین ترتیب LDPE را به بازارهای بسته بندی بالا و بازارهای ویژه تبدیل می کند.

7. کاربردهای رایج پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)

با تشکر از تطبیق پذیری آن, LDPE برجسته در:

• فیلم های انعطاف پذیر: بسته بندی, فیلم های مالچ کشاورزی, و آسترهای درجه غذا.
• کیسه & بسته بندی: کیسه های مواد غذایی, کیسه های خرده فروشی, و حلقه های شش پا.
• ظروف & بطری: بطری ها, لوله های توزیع, و وان بستنی.
• لوله & بوش: لوله های پزشکی, ژاکت کابل محافظ, و Geomembranes.
• کالاهای ویژه: محفظه های خلاء, سوکت های پروتز, و بازیگران کم فشار.

علاوه بر این, مقاومت LDPE در برابر اسیدها, پایه, و رطوبت نقش خود را در محیط های خواستار سیمان می کند, از آسترهای پردازش شیمیایی گرفته تا پوشش های کشاورزی در فضای باز.

8. مزایا & محدودیت پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)

مزایا

• انعطاف پذیری استثنایی: کشیدگی تا 650 % از ترک خوردگی تحت فشار قابل توجهی جلوگیری می کند.
• شیمیایی & مقاومت در برابر رطوبت: در برابر بیشتر اسیدها پایدار است, پایه, و ورود آب.
• مقرون به صرفه بودن: در میان ارزان ترین ترموپلاستیک, با قیمت گذاری اغلب 25-35 % زیر HDPE.
• قابلیت بازیافت: به طور گسترده در برنامه های حاشیه ای به عنوان کد رزین "4" با نرخ بازیافت مکانیکی پذیرفته شده است 20–30 % در بازارهای توسعه یافته.

محدودیت ها

• محدودیت های حرارتی: ذوب کردن 115 درجه سانتی گراد برنامه های گرم گرمی را محدود می کند.
• نفوذپذیری گاز: انتقال O₂/Co₂ بالا می تواند ماندگاری محصولات حساس به اکسیژن را کوتاه کند.
• حساسیت UV: برای استفاده در فضای باز به تثبیت کننده نیاز دارد, اضافه کردن 0.5–1 % به هزینه فرمولاسیون.
• قدرت مکانیکی پایین: استحکام کششی (10-20 MPa) Trails HDPE (20-37 MPa), محدود کردن بار سنگین.

9. تحلیل تطبیقی: LDPE در مقابل. سایر پلی اتیلن ها

برای درک کامل موقعیت یابی پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) در خانواده وسیع تر مواد پلی اتیلن,

مقایسه آن در برابر بستگان ساختاری آن ضروری است: پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE), پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE), و پلی اتیلن با چگالی کم خطی (لند).

در حالی که این پلیمرها همان بنیاد اتیلن مونومر را به اشتراک می گذارند, آنها معماری مولکولی, تراکم, و ویژگی های عملکرد به طور قابل توجهی واگرایی می کنند, در نتیجه ، مناسب بودن آنها برای برنامه های مختلف را تعریف می کند.

LDPE در مقابل. HDPE: انعطاف پذیری در مقابل. استحکام

ساختار مولکولی & تراکم

LDPE توسط مشخص می شود زنجیرهای بسیار شاخه دار, منتهی به چگالی کم (0.910-0.940 گرم در سانتی متر مربع) و تبلور را کاهش داد (40-50 ~).

در مقابل, نمایشگاه های HDPE زنجیرهای خطی با حداقل انشعاب, در نتیجه تراکم بالاتر (0.940-0.970 گرم در سانتی متر مربع) و تبلور تا 80%.

خواص مکانیکی

HDPE ارائه می دهد مقاومت کششی بالاتر (20-37 MPa) و مقاومت در برابر ضربه بهبود یافته در مقایسه با LDPE, ایده آل برای محصولات سفت و سخت مانند مخازن سوخت, لوله ها, جعبه, و بطری های مواد شوینده.

LDPE, از سوی دیگر, حفظ کردن کشیدگی برتر در استراحت (200-600 ٪), به نفع برنامه های مورد نیاز کشش و مقاومت, مانند فیلم ها و لوله های فشار.

مقاومت حرارتی و شیمیایی

هر دو ماده در برابر طیف گسترده ای از مواد شیمیایی مقاومت می کنند, اما HDPE ارائه می دهد مقاومت در برابر ترک استرس بهتر و پایداری حرارتی, با دمای انحراف گرما نزدیکتر 60-75 درجه سانتیگراد,

در مقایسه با 40-50 درجه سانتیگراد LDPE. با این حال, HDPE تمایل دارد در دماهای پایین شکننده تر باشد مگر اینکه اصلاح شود.

LDPE در مقابل. MDPE: یک نقطه تعادل

خصوصیات میانی

پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) شکاف بین LDPE و HDPE. این ویژگی ها است انشعاب متوسط, منتهی به چگالی 0.926-0.940 گرم در سانتی متر مربع.

سفتی و مقاومت در برابر ضربه آن بین LDPE و HDPE نهفته است, مناسب ساختن آن برای لوله های بنزین, فیلم ها, و قالب چرخشی.

مقاومت در برابر ترک خوردگی

MDPE به طور کلی نمایشگاه ها مقاومت در برابر ترک استرس محیطی افزایش یافته (اسکله) در مقایسه با LDPE, مخصوصاً در معرض روغن و مواد شوینده.

با این حال, LDPE هنوز لبه را در خود نگه می دارد انعطاف پذیری و وضوح نوری, که برای برنامه هایی مانند فیلم های بسته بندی شفاف بسیار مهم است.

LDPE در مقابل. لند: قابلیت پردازش در مقابل. عملکرد

تفاوت ساختاری

در حالی که LDPE دارای شاخه های زنجیره ای طولانی است, لند (پلی اتیلن با چگالی کم خطی) ویژگی ها انشعاب زنجیره کوتاه, از طریق کوپلیمریزاسیون با آلفا-الفین ها مانند بوتن معرفی شد, هگزن, یا هشتم.

این به lldpe می دهد یکنواختی بیشتر در وزن مولکولی و خصوصیات مکانیکی.

سختی و مقاومت در برابر سوراخ

LLDPE به طور قابل توجهی از LDPE بهتر است سختی, مقاومت در برابر سوراخ, و قدرت اشک- به ویژه در برنامه های فیلم.

به عنوان مثال, فیلم های LLDPE نقاط قوت ضربه دارت را تا 2-3 برابر بیشتر نشان می دهند از نمرات LDPE معادل.

پردازش و ملاحظات هزینه

با این حال, lldpe نیاز دارد ویندوزهای پردازش باریک تر و فشارهای اکستروژن بالاتر, آن را کمی بخشنده تر از LDPE در دمیدن فیلم.

LDPE نیز ارائه می دهد وضوح نوری بهتر و براق سطح, که در بسته بندی مواد غذایی و محصولات مصرف کننده با ارزش باقی مانده است.

تجارت هزینه و عملکرد

هنگام انتخاب درجه پلی اتیلن, مهندسان و متخصصان تهیه باید در نظر بگیرند گزاره ارزش کل, نه فقط معیارهای عملکرد:

10. نتیجه گیری

به طور خلاصه, پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) همچنان به لنگر انداختن محصولات گسترده ای - با تشکر از انعطاف پذیری بی نظیر آن, تابش شیمیایی, و مقرون به صرفه بودن.

از طریق کنترل دقیق پلیمریزاسیون, سیستم های افزودنی متناسب, و پردازش پیشرفته, LDPE تقاضای متنوعی از بازار از بسته بندی مواد غذایی گرفته تا وسایل پزشکی را برآورده می کند.

منتظر, نوآوری در نانوکامپوزیت ها, خوراکهای پایدار, و فن آوری های پیشرفته بازیافت نقش LDPE را در یک بخشنامه تقویت می کند, منابع - آینده کارآمد.

خلاصه

Deze طیف گسترده ای از قابلیت های تولید را فراهم می کند, از جمله ماشینکاری CNC, ریخته گری فلز, 3چاپ D, قالب گیری تزریقی, و ساخت ورق فلزی.

امروز نقل قول فوری خود را دریافت کنید.