Hva er polyetylen med lav tetthet (LDPE)?

Den holdbare veggen i en vaskemiddelbeholder og glatt, Plagbar overflate av en klamfilmpakke kan se ut til å være laget av enormt forskjellige materialer - en designet for stivhet, den andre for fleksibilitet. Likevel overraskende, Begge kan produseres av den samme allsidige termoplastisk: Polyetylen med lav tetthet (LDPE).

Mens polyetylen er en av de mest brukte polymerene i verden, det eksisterer i forskjellige former, Hver konstruert for å oppfylle spesifikke ytelseskriterier.

LDPE skiller seg gjennom sin forgrenede molekylstruktur, som gir mykhet,

Utmerket prosessbarhet, og høy fuktighetsmotstand - egenskaper som gjør det uunnværlig i både emballasje og industrielle applikasjoner.

I denne artikkelen, Vi tar et dypt dykk i LDPEs kjemi, produksjonsprosesser, materialegenskaper, og applikasjonsrom.

I tillegg, Vi utforsker hvordan LDPE sammenligner med andre polyetylentyper og evaluerer dets miljømessige og økonomiske relevans i dagens marked.

1. Hva er LDPE?

Polyetylen med lav tetthet (LDPE) Skiller seg ut som en forgrenet termoplastisk polymer i den ekspansive polyetylenfamilien.

Syntetisert ved polymeriserende etylenmonomerer (C₂h₄) under høytrykksradikale forhold, LDPEs kjennetegn er dens omfattende molekylære forgrening.

Følgelig, det oppnår en lavere krystallinitet og tetthet (0.910–0,940 g/cm³) Sammenlignet med dens høye tetthetsmotpart, og dermed leverer bemerkelsesverdig fleksibilitet, åpenhet, og seighet.

2. Kjemisk struktur & Polymerisasjon

Etylenmonomer & Radikal polymerisasjon

På molekylært nivå, LDPE stammer fra etylen, En to -karbon alken.

Radikale initiatorer (F.eks., Organiske peroksider) abstrakte hydrogenatomer under trykk av 1,000–3 000 bar og temperaturer på 150–300 ° C., Lansering av frie radikalkjedevekst.

Avgjørende, Kjedeoverføringsreaksjoner gir opphav til den omfattende forgreningen som er unik for LDPE.

Molekylær forgrening

Denne forgreningen manifesterer seg som begge korte (metyl, Etyl) og lange sidekjeder.

I gjennomsnitt, LDPE -utstillinger 2–10 grener per 1,000 karbonatomer, som igjen reduserer kjedepakning og krystallinitet.

Som et resultat, LDPEs tetthet sitter rundt 0.925 g/cm³, mens HDPE varierer fra 0.941–0,965 g/cm³.

Kjedearkitektur vs. Egenskaper

Viktigere, Forgrening dikterer mekaniske og termiske egenskaper.

Mer forgrening senker smeltepunktet (til 105–115 ° C.) og forbedrer forlengelsen (opp til 650 %), Mens mindre forgrening øker strekkfastheten (opp til 25 MPA).

Deretter, Produsenter finjusterte reaktorvariabler - trykk, temperatur, og initiatordose - for å oppnå skreddersydd ytelse.

3. Produksjonsprosesser

Autoklavreaktorer med høyt trykk

Autoklave (batch) Reaktorer fortsetter å dominere LDPE -produksjon, på grunn av deres evne til å levere høyt forgrenet polymer konsekvent.

I en typisk syklus, Etylen og initiator lades reaktoren, Presset stiger til 2,000 bar, og temperaturen klatrer til 200 ° C.. Etter polymerisasjon, smelten slippes ut for pelletering.

Kontinuerlig vs.. Batch -polymerisasjon

Alternativt, Kontinuerlige rørformede reaktorer fungerer ved litt lavere trykk og leverer 20–30 % Høyere gjennomstrømning, om enn med smalere molekylvektfordelinger.

Til tross for dette, Kontinuerlige prosesser kan kutte energiforbruket med 10–15 %, Forbedre kostnadseffektiviteten og redusere klimagassens fotavtrykk.

Pelletering & Etter behandling

En gang polymerisert, Den varme LDPE -smelten gjennomgår strengpelletisering, etterfulgt av tørking på 80–100 ° C. for å fjerne flyktige stoffer.

Deretter, Produsenter inneholder tilsetningsstoffer - UV -stabilisatorer, antioksidanter, Slipagenter - via masterbatch blanding, sikre homogen spredning og optimal langsiktig ytelse.

4. Fysisk, Mekanisk & Termiske egenskaper

I denne delen, Vi undersøker hvordan LDPEs unike molekylære arkitektur oversettes til dens makroskopiske oppførsel.

Ved å forstå disse eiendomsområdene, Ingeniører og designere kan trygt velge LDPE for applikasjoner som krever en presis balanse mellom fleksibilitet, styrke, og termisk ytelse.

Tetthet & Krystallinitet

Først og fremst, LDPEs tetthet - typisk 0.910–0,940 g/cm³- Reflekterer den relativt lave krystalliniteten (omtrent 35–55 %).

Følgelig, LDPE viser utmerket fleksibilitet og åpenhet.

Når krystalliniteten avtar, de amorfe regionene dominerer, slik at filmer og tynne deler kan bøye seg og drapere uten sprekker, selv ved temperaturer under null.

Strekkfasthet & Forlengelse

Dessuten, LDPE kombinerer moderat styrke med ekstraordinær duktilitet.

Dens ultimate strekkfasthet (Uts) faller mellom 10 og 20 MPA, mens forlengelse i brudd varierer fra 200 % til 650 %.

Praktisk sett, Dette betyr.

Effektmotstand & Hardhet

I tillegg, LDPE absorberer sjokk effektivt. IZOD -påvirkningsverdiene når vanligvis 50–100 J/m, og Shore D Hardness måler rundt 40–55.

Disse tallene indikerer at LDPE balanserer mykhet (for håndkomfort i dagligvareposer) med nok seighet til å motstå punkteringer og tårer under håndtering.

Termisk oppførsel

Overgang til termiske egenskaper, LDPE smelter mellom 105 ° C og 115 ° C., som begrenser bruken av bruken til lav- og moderat -temperatur -applikasjoner.

Dens varmeavbøyningstemperatur under belastningen sitter i nærheten 45–50 ° C., og dens termiske konduktivitet er lav - rundt 0.33 W/m · k- noe som gjør det en effektiv isolator for emballasje og visse industriforinger.

Barriereegenskaper

Endelig, LDPE tilbyr moderat barriereytelse.

Oksygenoverføringshastighet gjennomsnitt 600 cm³ · mm/m² · dag · atm, Karbondioksidpermeabilitet spenner 200–600 cm³ · mm/m² · dag · atm, og overføring av vanndamp forblir lav - tilnærmet 0.3–0,5 g · mm/m² · dag · kpa.

Takket være disse prisene, LDPE gir tilstrekkelig beskyttelse for mange matprodukter, Selv om applikasjoner med høy barriere ofte krever flerlagskonstruksjoner eller alternative polymerer.

Relevante materialegenskaper for polyetylen med lav tetthet:

Eiendom	Typisk område
Tetthet (g/cm³)	0.910–0.940
Krystallinitet (%)	35–55
Strekkfasthet (Uts, MPA)	10–20
Forlengelse i pause (%)	200–650
Izod Impact (J/m)	50–100
Land d hardhet	40–55
Smeltepunkt (° C.)	105–115
Varmeavbøyningstemp. (° C.)	45–50
Termisk konduktivitet (W/m · k)	~ 0,33
O₂ permeabilitet (cm³ · mm/m² · dag · atm)	~ 600
CO₂ permeabilitet (cm³ · mm/m² · dag · atm)	200–600
WVTR (g · mm/m² · dag · kpa)	0.3–0,5

5. Behandlingsteknikker

Ekstrudering & Filmblåsing

I blåst filmekstrudering, LDPE danner en rørformet boble som, Når riktig avkjølt og kollapset, gir filmer med utmerket tåre og påvirkningsmotstand.

Derimot, støpt film ekstrudering gir strammere tykkelseskontroll (± 2 µm), gjør det ideelt for grafikk og laminering.

Injeksjonsstøping

Injeksjonsstøping LDPE krever smeltetemperaturer på 180–220 ° C. og muggtemperaturer av 40–60 ° C..

Designere spesifiserer krympingskvoter av 1.5–3 % For å motvirke volumetrisk sammentrekning. Som et resultat, Deler som klemmeflasker oppnår presise dimensjoner og jevn veggtykkelse.

Blåse støping & Rotasjonsstøping

Ekstrudering Blåsestøping skaper hule LDPE -beholdere ved å blåse opp en smeltet parison inne i en avkjølt form,

Mens rotasjonsstøping bruker langsom rotasjon og varme for å produsere stor, sømløse deler - opp til 2 m i diameter - med ensartet veggtykkelse.

Termoforming & Vakuumforming

I termoforming, LDPE -ark (1–5 mm tykk) er varme til 110–120 ° C. og drapes deretter over eller suge inn i muggsopp.

Tegne forholdstall opp til 4:1 Tillat moderat dype profiler, Nyttig for emballasjeskjemaer og lokk.

6. Tilsetningsstoffer, Kopolymerer & Kompositter

UV -stabilisatorer, Antioksidanter & Fyllstoffer

For å bekjempe UV -indusert nedbrytning, Formulatorer inneholder UV -absorbenter og HALS ved 0.1–1 vekt %.

Antioksidanter (F.eks., fenoliske forbindelser) på 0.05–0,5 vekt % forhindre termisk oksidasjon, Mens kalsiumkarbonatfyllstoffer (5–20 vekt %) heve stivheten opp til 30 %.

LDPE -blandinger & Legeringer

Blanding LDPE med LLDPE (Lineær lav -tetthet) på 20–50 vekt % forbedrer strekkfasthet med 10–15 % og punkteringsmotstand av 20 %.

Motsatt, LDPE/HDPE -legeringer øker stivheten og løfter smeltepunktet ved 5–10 ° C., Åpne bredere applikasjonsvinduer.

Nanokompositter & Forsterkninger

Innlemme 1–5 vekt % nano -klær eller karbon nanorør kan redusere gasspermeabiliteten ved 30–50 % og øke Youngs modul av 10–20 %, og dermed fremme LDPE til høye barrieremballasje- og spesialfilmmarkeder.

7. Vanlige anvendelser av polyetylen med lav tetthet (LDPE)

Takket være allsidigheten, LDPE har fremtredende i:

• Fleksible filmer: Krympe wrap, Landbruksmulchfilmer, og matvarekjøringer.
• Poser & Emballasje: Dagligvareposer, detaljhandelssekker, og seks -pakkingsringer.
• Containere & Flasker: Klem flasker, Dispenseringsrør, og iskremkar.
• Rør & Foringer: Medisinsk rør, Beskyttende kabeljakke, og geomembraner.
• Spesialvarer: Vakuumformede hus, protese stikkontakter, og støping av lavstress.

Videre, LDPEs motstand mot syrer, baser, og fuktighet sementerer sin rolle i krevende miljøer, fra kjemiske prosesseringsforinger til utendørs landbruksdeksler.

8. Fordeler & Begrensninger av polyetylen med lav tetthet (LDPE)

Fordeler

• Eksepsjonell fleksibilitet: Forlengelse opp til 650 % forhindrer sprekker under betydelig belastning.
• Kjemisk & Fuktmotstand: Stabil mot de fleste syrer, baser, og vanninntrenging.
• Kostnadseffektivitet: Blant de minst kostbare termoplastene, med priser ofte 25–35 % under HDPE.
• Gjenvinning: Midt akseptert i fortursprogrammer som harpikskode “4”, med mekaniske gjenvinningshastigheter på 20–30 % i utviklede markeder.

Begrensninger

• Termiske begrensninger: Smelter over 115 ° C. begrenser applikasjoner med høy varme.
• Gasspermeabilitet: Forhøyet O₂/CO₂ -overføring kan forkorte holdbarheten til oksygenfølsomme produkter.
• UV -følsomhet: Krever stabilisatorer for utendørs bruk, legge til 0.5–1 % til formuleringskostnad.
• Lavere mekanisk styrke: Strekkfasthet (10–20 MPa) stier HDPE (20–37 MPa), begrense bruk av kraftig belastning.

9. Sammenlignende analyse: LDPE vs.. Andre polyetylener

Å forstå plasseringen av plasseringen fullt ut Polyetylen med lav tetthet (LDPE) Innenfor den bredere familien av polyetylenmaterialer,

Det er viktig å sammenligne det mot dens strukturelle pårørende: Polyetylen med høy tetthet (HDPE), Middels tetthet polyetylen (MDPE), og Lineær polyetylen med lav tetthet (Llde).

Mens disse polymerene deler det samme etylenmonomerfundamentet, deres Molekylære arkitekturer, tettheter, og ytelsesattributter avviker betydelig, dermed definerer deres egnethet for forskjellige applikasjoner.

LDPE vs.. HDPE: Fleksibilitet vs. Stivhet

Molekylær struktur & Tetthet

LDPE er preget av høyt forgrenede kjeder, fører til en lav tetthet (0.910–0,940 g/cm³) og redusert krystallinitet (~ 40–50%).

I kontrast, HDPE -utstillinger Lineære kjeder med minimal forgrening, noe som resulterer i høyere tetthet (0.940–0,970 g/cm³) og krystallinitet opp til 80%.

Mekaniske egenskaper

HDPE tilbyr høyere strekkfasthet (20–37 MPa) og Forbedret påvirkningsmotstand Sammenlignet med LDPE, gjør det ideelt for stive produkter som Drivstofftanker, rør, kasser, og vaskemiddelflasker.

LDPE, På den annen side, opprettholder Overlegen forlengelse ved pause (200–600%), favoriserer applikasjoner som krever Strekkbarhet og spenst, som filmer og klemmer rør.

Termisk og kjemisk motstand

Begge materialene motstår et bredt spekter av kjemikalier, Men HDPE tilbyr Bedre stress sprekkmotstand og termisk stabilitet, med en Varmeavbøyningstemperatur Nærmere 60–75 ° C.,

Sammenlignet med LDPEs 40–50 ° C. Imidlertid, HDPE har en tendens til å være mer sprø ved lave temperaturer med mindre de er endret.

LDPE vs.. MDPE: Et balansepunkt

Mellomegenskaper

Middels tetthet polyetylen (MDPE) broer gapet mellom LDPE og HDPE. Den har funksjoner Moderat forgrening, fører til en Tetthet på 0,926–0,940 g/cm³.

Dens stivhet og påvirkningsmotstand ligger mellom LDPE og HDPE, gjør det egnet for Gassrør, krympe filmer, og rotasjonsstøping.

Stresssprekker motstand

MDPE viser vanligvis Forbedret miljøstresssprekkmotstand (SCR) Sammenlignet med LDPE, Spesielt når de blir utsatt for oljer og vaskemidler.

Imidlertid, LDPE holder fortsatt kanten i Fleksibilitet og optisk klarhet, som er kritisk for applikasjoner som gjennomsiktige emballasjefilmer.

LDPE vs.. Llde: Prosessbarhet vs. Ytelse

Strukturelle forskjeller

Mens LDPE har langkjedet forgrening, Llde (Lineær polyetylen med lav tetthet) funksjoner Kortkjedet forgrening, introdusert via kopolymerisering med alfa-olefiner som butene, heksen, eller octene.

Dette gir LLDPE Mer ensartethet i molekylvekt og mekaniske egenskaper.

Seighet og punkteringsmotstand

LLDPE overgår betydelig LDPE når det gjelder seighet, Punkteringsmotstand, og rive styrke- spesielt i filmapplikasjoner.

For eksempel, LLDPE -filmer viser dartpåvirkningsstyrker opp til 2-3 ganger høyere enn tilsvarende LDPE -karakterer.

Behandling og kostnadshensyn

Imidlertid, Lldpe krever smalere prosesseringsvinduer og Høyere ekstruderingstrykk, gjør det litt mindre tilgivende enn LDPE i filmblåsing.

LDPE tilbyr også Bedre optisk klarhet og overflateglans, som forblir verdifull i matemballasje og forbrukervendte produkter.

Kostnads-ytelse avveininger

Når du velger en polyetylenkarakter, Ingeniører og anskaffelsespersoner må vurdere Total verdiproposisjon, ikke bare ytelsesmålinger:

10. Konklusjon

Oppsummert, Polyetylen med lav tetthet (LDPE) Fortsetter å forankre et stort utvalg av produkter - takket være den uovertrufne fleksibiliteten, Kjemisk motstandskraft, og overkommelighet.

Gjennom presis kontroll av polymerisasjon, Skreddersydde additive systemer, og avansert prosessering, LDPE oppfyller varierte markedskrav fra matemballasje til medisinsk utstyr.

Ser fremover, Innovasjoner innen nanokompositter, Bærekraftige råstoffer, og forbedrede resirkuleringsteknologier vil ytterligere styrke LDPEs rolle i et sirkulært, ressurseffektiv fremtid.

Sammendrag

Deze gir et bredt spekter av produksjonsevner, inkludert CNC -maskinering, metallstøping, 3D -utskrift, injeksjonsstøping, og Plater metallproduksjon.

Få ditt øyeblikkelige sitat i dag.