Kas ir zema blīvuma polietilēns (LDPE)?

Izturīga mazgāšanas līdzekļa trauka siena un gluda, Ciešas plēves iesaiņojuma loka virsma varētu būt izgatavota no ļoti atšķirīgiem materiāliem - tādu, kas paredzēta stingrībai, otrs par elastību. Tomēr pārsteidzoši, abus var ražot no vienas un tās pašas daudzpusīgās termoplastiskās: Zema blīvuma polietilēns (LDPE).

Savukārt polietilēns ir viens no visplašāk izmantotajiem polimēriem pasaulē, tas pastāv dažādās formās, katrs izveidots, lai atbilstu konkrētiem veiktspējas kritērijiem.

LDPE atšķir sevi caur tās sazaroto molekulāro struktūru, kas piešķir maigumu,

Lieliska apstrādājamība, un augsta izturība pret mitrumu - īpašības, kas padara to neaizstājamu gan iepakojumā, gan rūpnieciskos lietojumos.

Šajā rakstā, Mēs dziļi ienirstam LDPE ķīmijā, ražošanas procesi, materiālu īpašības, un lietojumprogrammu telpas.

Papildus, Mēs izpētām, kā LDPE salīdzina ar citiem polietilēna tipiem un novērtējam tā vides un ekonomisko nozīmi mūsdienu tirgū.

1. Kas ir LDPE?

Zema blīvuma polietilēns (LDPE) izceļas kā sazarots termoplastisks polimērs ekspansīvajā polietilēna saimē.

Sintezēts, polimerizējot etilēna monomērus (C₂h₄) Radikālos apstākļos ar augstu spiedienu, LDPE Hallmark ir tā plašā molekulārā zarošana.

Līdz ar to, tas sasniedz zemāku kristāliskumu un blīvumu (0.910–0,940 g/cm³) Salīdzinot ar tā augstā blīvuma kolēģi, tādējādi nodrošinot ievērojamu elastību, caurspīdīgums, un izturība.

2. Ķīmiskā struktūra & Polimerizācija

Etilēna monomērs & Radikāla polimerizācija

Molekulārā līmenī, LDPE izriet no etilēna, divu oglekļa alkēns.

Radikālie iniciatori (Piem., organiski peroksīdi) abstrakts ūdeņraža atomi zem spiediena 1,000–3 000 bārs un temperatūra 150–300 ° C, Palaižot brīvas radikālo ķēdes pieaugumu.

Izšķiroši, Ķēdes pārnešanas reakcijas rada plašo sazarojumu, kas raksturīgs tikai LDPE.

Molekulārā sazarošana

Šī sazarošana izpaužas kā abas (metils, etils) un garās sānu ķēdes.

Vidēji, LDPE eksponāti 2–10 filiāles uz vienu 1,000 Oglekļa atomi, kas savukārt samazina ķēdes iesaiņojumu un kristalitāti.

Rezultātā, LDPE blīvums atrodas apkārt 0.925 G/cm³, tā kā HDPE svārstās no 0.941–0,965 g/cm³.

Ķēdes arhitektūra vs. Īpašības

Svarīgi, Zarošana diktē mehāniskās un termiskās īpašības.

Vairāk sazarojuma pazemina kausēšanas punktu (līdz 105–115 ° C) un uzlabo pagarinājumu (līdz 650 %), Kaut arī mazāk sazarojuma palielina stiepes izturību (līdz 25 MPA).

Attiecīgi, Ražotāju smalkmaizītes reaktora mainīgie - spiediens, temperatūra, un iniciatora deva - lai sasniegtu pielāgotu sniegumu.

3. Ražošanas procesi

Augsta spiediena autoklāvu reaktori

Autoklāvs (partija) Reaktori turpina dominēt LDPE ražošanā, Sakarā ar viņu spēju konsekventi piegādāt ļoti sazarotu polimēru.

Tipiskā ciklā, Etilēns un iniciators uzlādē reaktoru, spiediens paaugstinās līdz 2,000 stieple, un temperatūra kāpj uz 200 ° C. Pēc polimerizācijas, Kausēšana tiek izrakstīta par granulēšanu.

Nepārtraukta vs. Partijas polimerizācija

Alternatīvi, Nepārtraukti cauruļveida reaktori darbojas ar nedaudz zemāku spiedienu un piegādā 20–30 % augstāka caurlaide, kaut arī ar šaurāku molekulmasu sadalījumu.

Neskatoties uz šo, Nepārtraukti procesi var samazināt enerģijas patēriņu 10–15 %, Izmaksu efektivitātes uzlabošana un siltumnīcas -GAS pēdas samazināšana.

Granulēšana & Pēc apstrādes

Pēc polimerizācijas, Karstā LDPE kausējuma iziet virknes granulēšana, kam seko žāvēšana plkst 80–100 ° C Lai noņemtu gaistošās vielas.

Pēc tam, Ražotāji iekļauj piedevas - UV stabilizatorus, antioksidanti, slīdēšanas aģenti - Via Masterbatch sajaukšana, viendabīgas izkliedes un optimālas ilgtermiņa veiktspējas nodrošināšana.

4. Fizisks, Mehānisks & Termiskās īpašības

Šajā sadaļā, Mēs pārbaudām, kā LDPE unikālā molekulārā arhitektūra nozīmē tās makroskopisko izturēšanos.

Izprotot šos īpašumus, Inženieri un dizaineri var droši izvēlēties LDPE lietojumprogrammām, kurām ir nepieciešams precīzs elastības līdzsvars, izturība, un siltuma veiktspēja.

Blīvums & Kristalitāte

Pirmkārt un galvenokārt, LDPE blīvums - tipiski 0.910–0,940 g/cm³- atspoguļo tā salīdzinoši zemo kristāliskumu (aptuveni 35–55 %).

Līdz ar to, LDPE ir lieliska elastība un caurspīdīgums.

Samazinoties kristāliskumam, amorfie reģioni dominē, ļaujot plēvēm un plānām detaļām saliekties un drapoties bez krekinga, pat zem nulles temperatūrā.

Stiepes izturība & Pagarināšana

Turklāt, LDPE apvieno mērenu izturību ar ārkārtēju elastību.

Tā galīgā stiepes izturība (UTS) ietilpst starp 10 un 20 MPA, savukārt pagarinājums pārtraukumā svārstās no 200 % līdz 650 %.

Praktiski, Tas nozīmē, ka LDPE plēves var vairākkārt izstiepties sākotnējā garumā pirms plīsuma - ideālas par stiepšanās iesaiņojumiem un elastīgu iepakojumu.

Trieciena pretestība & Cietība

Papildus, LDPE efektīvi absorbē satricinājumus. Izod trieciena vērtības parasti sasniedz 50–100 J/m, un krasta D cietības mēri 40–55.

Šie skaitļi norāda, ka LDPE līdzsvaro maigumu (par rokas komfortu pārtikas preču maisiņos) ar pietiekamu izturību, lai apstrādātu caurduršanas un asaras.

Termiskā uzvedība

Pāreja uz termiskajām īpašībām, LDPE kūst starp 105 ° C un 115 ° C, kas ierobežo tā izmantošanu ar zemu un mērenu temperatūru.

Tā siltuma novirzes temperatūra zem slodzes atrodas tuvu 45–50 ° C, un tā siltumvadītspēja ir zema - ap 0.33 Ar m/m · k—Tabrējiet to efektīvu izolatoru iesaiņošanai un noteiktiem rūpniecības oderējumiem.

Barjeru īpašības

Beidzot, LDPE piedāvā mērenu barjeru veiktspēju.

Vidēji skābekļa pārraides ātrumi 600 cm³ · mm/m² · Diena · bankomāts, oglekļa dioksīda caurlaidība 200–600 cm³ · mm/m² · Diena · ATM, un ūdens tvaiku transmisija joprojām ir zema - aplikusi aptuveni 0.3–0,5 g · mm/m² · Diena · KPA.

Pateicoties šīm likmēm, LDPE nodrošina pietiekamu aizsardzību daudziem pārtikas produktiem, Lai arī augstu bārjeru lietojumprogrammas bieži prasa daudzslāņu konstrukcijas vai alternatīvus polimērus.

Attiecīgās zema blīvuma polietilēna materiāla īpašības:

Īpašums	Parasti diapazons
Blīvums (G/cm³)	0.910–0,940
Kristalitāte (%)	35–55
Stiepes izturība (UTS, MPA)	10–20
Pagarinājums pārtraukumā (%)	200–650
Izod trieciens (J/m)	50–100
Krasta D cietība	40–55
Kušanas punkts (° C)	105–115
Siltuma novirzes temperatūra. (° C)	45–50
Siltumvadītspēja (Ar m/m · k)	~ 0,33
O₂ caurlaidība (cm³ · mm/m² · Diena · bankomāts)	~ 600
CO₂ caurlaidība (cm³ · mm/m² · Diena · bankomāts)	200–600
WVTR (g · mm/m² · dienā · kPa)	0.3–0,5

5. Apstrādes paņēmieni

Ekstrūzija & Filmas pūšana

Izgūstas filmas ekstrūzija, LDPE veido cauruļveida burbuli, kas, Pareizi atdzesējot un sabrukuši, dod filmas ar izcilu asaru un trieciena pretestību.

Turpretī, Lomās plēves ekstrūzija nodrošina stingrāku biezuma kontroli (± 2 µm), padarot to ideālu grafikai un laminēšanai.

Iesmidzināšana

Injekcijas veidošanai LDPE nepieciešama kausēšanas temperatūra 180–220 ° C un pelējuma temperatūra 40–60 ° C.

Dizaineri norāda saraušanās piemaksas 1.5–3 % lai neitralizētu tilpuma kontrakciju. Rezultātā, Detaļas, piemēram, izspiest pudeles, sasniedz precīzus izmērus un konsekventu sienas biezumu.

Lēciens & Rotācijas formēšana

Ekstrūzijas trieciena veidne rada dobus LDPE traukus, piepūšot izkausētu Parisonu atdzesētas veidnes iekšpusē,

Kamēr rotācijas formēšana izmanto lēnu rotāciju un siltumu, lai iegūtu lielu, Bezšuvju daļu - līdz 2 m diametrā - ar vienmērīgu sienas biezumu.

Termoformēšana & Vakuuma formēšana

Termoformingā, LDPE lapas (1–5 mm biezs) ir karstums līdz 110–120 ° C un pēc tam pārlejiet virsū vai iesūkojot veidnes.

Uzzīmēt koeficientu līdz līdz 4:1 Ļaujiet mēreni dziļiem profiliem, Noderīgs iepakojuma paplātēm un vākiem.

6. Piedevas, Kopolimēri & Kompozītmateriāli

UV stabilizatori, Antioksidanti & Pildvielas

Lai apkarotu UV izraisītu degradāciju, Formulatori iekļauj UV absorbētājus un HALS 0.1–1 wt %.

Antioksidanti (Piem., fenola savienojumi) pie 0.05–0,5 wt % novērst termisko oksidāciju, Kamēr kalcija karbonāta pildvielas (5–20 wt %) paaugstināt stīvumu līdz līdz 30 %.

LDPE maisījumi & Sakausējumi

LDPE sajaukšana ar lldpe (lineārs zema mēroga) pie 20–50 WT % pastiprina stiepes izturību ar 10–15 % un izturība pret punkciju 20 %.

Tieši pretēji, LDPE/HDPE sakausējumi pastiprina stingrību un paaugstina kausēšanas punktu 5–10 ° C, Plašāka lietojumprogrammas logu atvēršana.

Nanokompozīti & Pastiprinājumi

Iekļaujot 1–5 masas % Nanoapli vai oglekļa nanocaurules var samazināt gāzes caurlaidību ar 30–50 % un palielināt Younga moduli līdz 10–20 %, tādējādi virzot LDPE uz lielgabarīta iepakojumu un speciālajiem filmu tirgiem.

7. Bieži sastopams zema blīvuma polietilēna pielietojums (LDPE)

Pateicoties tā daudzpusībai, LDPE ir redzami pamanāmi:

• Elastīgas filmas: Sarukt iesaiņojums, Lauksaimniecības mulčas filmas, un ēdiena gradētie oderējumi.
• Somas & Iesaiņojums: Pārtikas preču somas, Mazumtirdzniecības maisi, un sešu pake.
• Konteineri & Pudeles: Izspiest pudeles, Izdalīšanās caurules, un saldējuma vannas.
• Caurules & Starplikas: Medicīnisko caurules, aizsargājoša kabeļu apvalka, un ģeomembrānas.
• Speciālās preces: Vakuuma veidoti korpusi, protezēšanas kontaktligzdas, un zemu stresa lējumi.

Turklāt, LDPE izturība pret skābēm, bāzes, un mitrums nostiprina savu lomu prasīgā vidē, no ķīmiskās apstrādes starplikas līdz āra lauksaimniecības pārsegiem.

8. Priekšrocības & Zema blīvuma polietilēna ierobežojumi (LDPE)

Priekšrocības

• Izcila elastība: Pagarinājums līdz 650 % novērš plaisāšanu zem būtiska celma.
• Ķīmisks & Mitruma izturība: Stabils pret lielāko daļu skābju, bāzes, un ūdens iekļūšana.
• Rentabilitāte: Starp lētākajām termoplastikām, ar cenu noteikšanu bieži 25–35 % zem HDPE.
• Pārstrāde: Plaši pieņemts ierobežojuma programmās kā sveķu kods “4” ar mehānisko pārstrādes ātrumu 20–30 % attīstītajos tirgos.

Ierobežojumi

• Termiskie ierobežojumi: Kūst virs 115 ° C ierobežo augstas sižeta lietojumprogrammas.
• Gāzes caurlaidība: Paaugstināta O₂/CO₂ transmisija var saīsināt skābekļa jutīgu produktu glabāšanas laiku.
• UV jutība: Nepieciešami stabilizatori izmantošanai ārpus telpām, papildinājums 0.5–1 % uz formulēšanas izmaksām.
• Zemāka mehāniskā izturība: Stiepes izturība (10–20 MPa) takas HDPE (20–37 MPa), ierobežojot lielas slodzes lietojumus.

9. Salīdzinošā analīze: LDPE VS. Citi polietilēni

Lai pilnībā izprastu pozicionēšanu Zema blīvuma polietilēns (LDPE) plašākā polietilēna materiālu saimē,

ir svarīgi to salīdzināt ar tā strukturālajiem radiniekiem: Augsta blīvuma polietilēns (HDPE), Vidēja blīvuma polietilēns (MDPE), un Lineārs zema blīvuma polietilēns (Lldde).

Kamēr šiem polimēriem ir vienāds etilēna monomēra pamats, viņu molekulārā arhitektūra, blīvums, un veiktspējas atribūti ievērojami atšķiras, tādējādi definējot to piemērotību dažādām lietojumprogrammām.

LDPE VS. HDPE: Elastība pret. Stingrība

Molekulārā struktūra & Blīvums

LDPE raksturo ļoti sazarotas ķēdes, kas ved uz a zems blīvums (0.910–0,940 g/cm³) un samazināta kristalitāte (~ 40–50%).

Turpretī, HDPE eksponāti lineāras ķēdes ar minimālu sazarošanos, rezultātā lielāks blīvums (0.940–0,970 g/cm³) un kristalitāte līdz 80%.

Mehāniskās īpašības

HDPE piedāvājumi lielāka stiepes izturība (20–37 MPa) un Uzlabota trieciena pretestība salīdzinot ar LDPE, padarot to ideālu tādiem stingriem produktiem kā degvielas tvertnes, pīpes, kaste, un mazgāšanas līdzekļu pudeles.

LDPE, No otras puses, uzturēt augstāks pagarinājums pārtraukumā (200–600%), atbalstot lietojumprogrammas, kurām nepieciešama stiepšanās un izturība, piemēram, filmas un izspiest caurules.

Termiskā un ķīmiskā izturība

Abi materiāli pretojas plašam ķīmisko vielu klāstam, Bet HDPE piedāvājumi labāka stresa plaisas izturība un termiskā stabilitāte, ar a siltuma novirzes temperatūra tuvāk 60–75 ° C,

salīdzinot ar LDPE 40–50 ° C. Lai arī, HDPE mēdz būt trauslāks zemā temperatūrā, ja vien nav modificēts.

LDPE VS. MDPE: Līdzsvara punkts

Starpposma īpašības

Vidēja blīvuma polietilēns (MDPE) piesprauž plaisu starp LDPE un HDPE. Tā funkcija mērena sazarošanās, kas ved uz a blīvums 0,926–0,940 g/cm³.

Tās stīvums un trieciena pretestība ir starp LDPE un HDPE, padarot to piemērotu gāzes caurules, sarukt filmas, un rotācijas formēšana.

Stresa plaisāšanas pretestība

MDPE parasti eksponāti pastiprināta vides stresa plaisas izturība (Scring) salīdzinot ar LDPE, it īpaši, ja tas ir pakļauts eļļām un mazgāšanas līdzekļiem.

Lai arī, LDPE joprojām tur malu elastība un optiskā skaidrība, kas ir kritiska tādām lietojumprogrammām kā caurspīdīgas iepakojuma filmas.

LDPE VS. Lldde: Procesējamība vs. Sniegums

Strukturālās atšķirības

Kamēr LDPE ir sazarota ar garu ķēžu, Lldde (Lineārs zema blīvuma polietilēns) funkcijas īsās ķēdes sazarošana, Ievietots, izmantojot kopolimerizāciju ar alfa-olefīniem, piemēram, butene, heksēns, vai oktena.

Tas dod lldpe molekulmasas un mehānisko īpašību vienveidība.

Izturība un izturība pret punkciju

Lldpe ievērojami pārspēj LDPE izturība, izturība pret punkciju, un asaru spēks— Īpaši filmu lietojumprogrammās.

Piemēram, Lldpe plēvēm ir šautriņu trieciena stiprums līdz 2–3 reizes augstāk nekā līdzvērtīgas LDPE pakāpes.

Apstrāde un izmaksu apsvērumi

Lai arī, LLDPE prasa šaurāki apstrādes logi un augstāks ekstrūzijas spiediens, Padarot to nedaudz mazāk piedodošu nekā LDPE filmu pūš.

Piedāvā arī LDPE Labāka optiskā skaidrība un virsmas spīdums, kas joprojām ir vērtīgs pārtikas iepakojumā un uz patērētājiem vērstos produktos.

Izmaksu un veiktspējas kompromisi

Izvēloties polietilēna pakāpi, Inženieriem un iepirkuma speciālistiem jāapsver Kopējā vērtības piedāvājums, Ne tikai veiktspējas metrika:

10. Secinājums

Kopsavilkumā, Zema blīvuma polietilēns (LDPE) turpina noenkurot plašu produktu klāstu - paldies par nepārspējamo elastību, ķīmiskā izturība, un pieejamība.

Precīzi kontrolējot polimerizāciju, pielāgotas piedevu sistēmas, un uzlabota apstrāde, LDPE atbilst daudzveidīgām tirgus prasībām, sākot no pārtikas iepakojuma līdz medicīnas ierīcēm.

Gaidāms, Jauninājumi nanokompozītēs, Ilgtspējīgas izejvielas, un uzlabotas pārstrādes tehnoloģijas vēl vairāk atbalstīs LDPE lomu apļveida, resursu efektīva nākotne.

Kopsavilkums

Deze nodrošina plašu ražošanas iespēju klāstu, ieskaitot CNC apstrāde, metāla liešana, 3D drukāšana, iesmidzināšana, un loksnes metāla ražošana.

Iegūstiet savu tūlītējo cenu jau šodien.