Co to jest polietylen o niskiej gęstości (LDPE)?

Trwała ściana pojemnika detergentowego i gładka, Giętna powierzchnia folii przylegającej do folii może wydawać się wykonana z bardzo różnych materiałów - zaprojektowana pod kątem sztywności, drugi dla elastyczności. Jednak zaskakujące, Oba mogą być wytwarzane z tego samego wszechstronnego termoplastycznego: Polietylen o niskiej gęstości (LDPE).

Podczas gdy polietylen jest jednym z najczęściej stosowanych polimerów na świecie, istnieje w różnych formach, Każdy zaprojektowany w celu spełnienia określonych kryteriów wydajności.

LDPE rozróżnia się poprzez rozgałęzioną strukturę molekularną, który nadaje miękkość,

Doskonała możliwość przetwarzania, i wysoka odporność na wilgoć - cechy, które sprawiają, że jest niezbędny zarówno w aplikacjach opakowania, jak i przemysłowych.

W tym artykule, Głębokie nurkujemy w chemii LDPE, procesy produkcyjne, właściwości materiału, i przestrzenie aplikacyjne.

Dodatkowo, Badamy, w jaki sposób LDPE porównuje z innymi typami polietylenu i oceniamy jego znaczenie środowiskowe i ekonomiczne na dzisiejszym rynku.

1. Co to jest LDPE?

Polietylen o niskiej gęstości (LDPE) wyróżnia się jako rozgałęziony polimer termoplastyczny w ekspansywnej rodzinie polietylenowej.

Zsyntetyzowane przez polimeryzację monomerów etylenu (C₂h₄) W warunkach radykalnych pod wysokim ciśnieniem, Wspólnie LDPE jest jego rozległe rozgałęzienie molekularne.

Więc, osiąga niższą krystaliczność i gęstość (0.910–0,940 g/cm³) w porównaniu z odpowiednikiem o wysokiej gęstości, w ten sposób zapewniając niezwykłą elastyczność, przezroczystość, i wytrzymałość.

2. Struktura chemiczna & Polimeryzacja

Monomer etylenu & Radykalna polimeryzacja

Na poziomie molekularnym, LDPE wywodzi się z etylenu, Alkene z dwoma węglami.

Radykalni inicjatorzy (np., Organiczne nadtlenki) abstrakcyjne atomy wodoru pod presją 1,000–3000 barów i temperatury 150–300 ° C., Uruchamianie swobodnego wzrostu łańcucha.

Co najważniejsze, Reakcje transferu łańcucha powodują rozległe rozgałęzienie unikalne dla LDPE.

Rozgałęzienie molekularne

To rozgałęzienie objawia się zarówno krótkim (metyl, etyl) i długie łańcuchy boczne.

Średnio, Wykazania LDPE 2–10 Oddziały na 1,000 atomy węgla, co z kolei zmniejsza opakowanie łańcucha i krystaliczność.

W rezultacie, Gęstość LDPE siedzi wokół 0.925 g/cm3, podczas gdy HDPE waha się od 0.941–0,965 g/cm³.

Architektura łańcucha vs.. Właściwości

Co ważne, rozgałęzienie dyktuje właściwości mechaniczne i termiczne.

Więcej rozgałęzienia obniża temperaturę topnienia (Do 105–115 ° C.) i zwiększa wydłużenie (aż do 650 %), podczas gdy mniej rozgałęzione podnosi wytrzymałość na rozciąganie (aż do 25 MPa).

Odpowiednio, Producenci drobne zmienne reaktora - ciśnienie, temperatura, i dawka inicjatora - aby osiągnąć dostosowaną wydajność.

3. Procesy produkcyjne

Reaktory autoklawowe pod wysokim ciśnieniem

Autoklaw (seria) Reaktory nadal dominują w produkcji LDPE, ze względu na ich zdolność konsekwentnego dostarczania wysoce rozgałęzionego polimeru.

W typowym cyklu, etylen i inicjator ładują reaktor, presja wznosi się do 2,000 bar, i temperatura rośnie do 200 °C. Po polimeryzacji, stop jest odpisywany do granulowania.

Ciągły kontra. Polimeryzacja partii

Alternatywnie, Ciągłe reaktory rurowe działają przy nieco niższych ciśnieniach i dostarczają 20–30 % Wyższa przepustowość, choć z węższymi rozkładami masy cząsteczkowej.

Pomimo tego, Ciągłe procesy mogą zmniejszyć zużycie energii przez 10–15 %, Poprawa efektywności kosztowej i zmniejszenie śladów szklarni - GAS.

Granulowanie & Traktowanie

Po polimeryzowanym, Hot LDPE topi się peltyka, a następnie wysuszyć o 80–100 ° C. Aby usunąć smody.

Następnie, Producenci zawierają dodatki - stabilizatory z IV, przeciwutleniacze, Agenci poślizgu - mieszanie Masterbatch Via, Zapewnienie jednorodnej dyspersji i optymalnej długoterminowej wydajności.

4. Fizyczny, Mechaniczny & Właściwości termiczne

W tej sekcji, Badamy, w jaki sposób unikalna architektura molekularna LDPE przekłada się na jej makroskopowe zachowanie.

Rozumiejąc te zakresy własności, Inżynierowie i projektanci mogą śmiało wybrać LDPE do zastosowań, które wymagają precyzyjnej równowagi elastyczności, wytrzymałość, i wydajność termiczna.

Gęstość & Krystaliczność

Przede wszystkim, Gęstość LDPE - typowo 0.910–0,940 g/cm³—Reflects jego stosunkowo niską krystaliczność (mniej więcej 35–55 %).

Więc, LDPE wykazuje doskonałą elastyczność i przezroczystość.

Wraz ze spadkiem krystaliczności, Dominują amorficzne regiony, Włączanie warstw i cienkich części do zginania i drapowania bez pękania, Nawet w temperaturach sub -zerowych.

Wytrzymałość na rozciąganie & Wydłużenie

Ponadto, LDPE łączy umiarkowaną wytrzymałość z niezwykłą plastycznością.

Jego ostateczna wytrzymałość na rozciąganie (UTS) spada między 10 I 20 MPa, podczas gdy wydłużenie w przerwie wynosi 200 % Do 650 %.

W praktyce, Oznacza to, że filmy LDPE mogą rozciągać się kilkakrotnie swoją oryginalną długość przed zerwaniem - idealne na elastyczne opakowania i elastyczne opakowanie.

Odporność na uderzenia & Twardość

Ponadto, LDPE skutecznie pochłania wstrząsy. Wartości wpływu IZOD zwykle osiągają 50–100 J/m, i brzeg d twardość w pobliżu 40–55.

Liczby te wskazują, że LDPE równoważy miękkość (dla wygody dłoni w torbach spożywczych) z wystarczającą wytrzymałością, aby przeciwstawić się nakłuce i łez podczas obsługi.

Zachowanie termiczne

Przejście do właściwości termicznych, LDPE topi się między 105 ° C i 115 °C, który ogranicza jego zastosowanie do aplikacji o niskiej i umiarkowanej temperaturze.

Jego temperatura ugięcia ciepła pod obciążeniem znajduje się w pobliżu 45–50 ° C., a jego przewodność cieplna jest niska - organizacja 0.33 W/m·K—Produkcja skutecznego izolatora dla opakowań i niektórych wkładek przemysłowych.

Właściwości barierowe

Wreszcie, LDPE oferuje umiarkowaną wydajność barierową.

Średnia przenoszenie tlenu 600 cm³ · mm/m² · dzień · atm, rozciąga się przepuszczalność dwutlenku węgla 200–600 cm³ · mm/m² · dzień · atm, a transmisja pary wodnej pozostaje niska - w niesie 0.3–0,5 g · mm/m² · dzień · kPa.

Dzięki tym stawkom, LDPE zapewnia odpowiednią ochronę wielu produktów spożywczych, Chociaż aplikacje o wysokiej zawartości bariery często wymagają konstrukcji wielowarstwowych lub alternatywnych polimerów.

Odpowiednie właściwości materiału polietylenu o niskiej gęstości:

Nieruchomość	Typowy zakres
Gęstość (g/cm3)	0.910–0,940
Krystaliczność (%)	35–55
Wytrzymałość na rozciąganie (UTS, MPa)	10–20
Wydłużenie przy zerwaniu (%)	200–650
IZOD Wpływ (J/m)	50–100
Brzeg d twardość	40–55
Temperatura topnienia (°C)	105–115
Temperatura ugięcia ciepła. (°C)	45–50
Przewodność cieplna (W/m·K)	~ 0,33
O₂ przepuszczalność (cm³ · mm/m² · dzień · atm)	~ 600
Przepuszczalność CO₂ (cm³ · mm/m² · dzień · atm)	200–600
WVTR (G · mm/m² · dzień · kPa)	0.3–0,5

5. Techniki przetwarzania

Wyrzucenie & Wielki film

W wysadzeniu filmu wytłaczającym, LDPE tworzy bąbelek rurkowy, Po prawidłowym schłodzeniu i zapadaniu się, daje filmy z doskonałą łzą i odpornością na uderzenie.

W przeciwieństwie do tego, Odlewane wytłaczanie Film zapewnia ściślejszą kontrolę grubości (± 2 µm), dzięki czemu jest idealny do grafiki i laminowania.

Formowanie wtryskowe

LDPE formowanie wtrysku wymaga temperatur stopu 180–220 ° C. i temperatury pleśni 40–60 ° C..

Projektanci określają dodatki do skurczu 1.5–3 % przeciwdziałać skurczowi objętościowym. W rezultacie, Części takie jak butelki ściskające osiągają precyzyjne wymiary i spójna grubość ściany.

Formowanie z rozdmuchem & Formowanie rotacyjne

Formowanie wytłaczania wytwarza puste pojemniki LDPE poprzez nadmuchanie stopionej parison wewnątrz chłodzonej formy,

podczas gdy formowanie obrotowe wykorzystuje powolny obrót i ciepło do wytwarzania dużych, Bezszwowe części - UP to 2 M o średnicy - z jednolitą grubością ściany.

Termiczne & Formowanie próżni

W termicznym, Arkusze LDPE (1–5 mm grubości) są ciepłem do 110–120 ° C. a następnie drap lub ssanie w formy.

Narysuj wskaźniki do 4:1 Pozwól na umiarkowanie głębokie profile, Przydatne w pakietach i pokrywkach.

6. Dodatki, Kopolimery & Kompozyty

Stabilizatory UV, Przeciwutleniacze & Wypełniacze

W celu zwalczania degradacji indukowanej UV, Formulatory zawierają absorbery UV i hals na 0.1–1 wt %.

Przeciwutleniacze (np., Związki fenolowe) Na 0.05–0,5 Wt % Zapobiegaj utlenianiu termicznym, podczas gdy wypełniacze węglanu wapnia (5–20 wt %) podnieść sztywność do 30 %.

Mieszanki LDPE & Stopy

Mieszanie LDPE z LLDPE (Liniowa niska gęstość) Na 20–50 Wt % zwiększa wytrzymałość na rozciąganie przez 10–15 % i opór nakłucia przez 20 %.

Odwrotnie, Stopy LDPE/HDPE zwiększają sztywność i podniesienie temperatury topnienia 5–10 ° C., Otwarcie szerszych systemów aplikacji.

Nanokompozyty & Posiłki

Włączanie 1–5 wag % nano -klaryi lub nanorurki węglowe mogą zmniejszyć przepuszczalność gazu przez 30–50 % i zwiększ moduł Younga o 10–20 %, w ten sposób przechodząc LDPE do opakowań o wysokiej zawartości i rynku filmów specjalistycznych.

7. Powszechne zastosowania polietylenu o niskiej gęstości (LDPE)

Dzięki jego wszechstronności, LDPE cechy widoczne w:

• Elastyczne filmy: Kurczenie się opakowanie, Filmy rolnicze, i wkładki do gier.
• Mnóstwo & Opakowanie: Torby spożywcze, worki detaliczne, i sześciopak pierścionki.
• Pojemniki & Butelki: Ściśnij butelki, Rurki wydawane, i wanny z lodami.
• Rury & Wkładki: Rurka medyczna, Ochronna kurtka kablowa, i geomembrany.
• Towary specjalne: Obudowy wyformułowane próżniowo, Gniazda protetyczne, i odlewy niskokresowe.

Ponadto, Odporność LDPE na kwasy, bazy, a wilgoć cemtuje swoją rolę w wymagających środowiskach, od chemicznych wkładek do okładek rolniczych na zewnątrz.

8. Zalety & Ograniczenia polietylenu o niskiej gęstości (LDPE)

Zalety

• Wyjątkowa elastyczność: Wydłużenie do 650 % zapobiega pękanie pod znacznym obciążeniem.
• Chemiczny & Odporność na wilgoć: Stabilne przeciwko większości kwasów, bazy, i wnikanie wody.
• Opłacalność: Wśród najtańszych termoplastów, z często cenami 25–35 % poniżej HDPE.
• Możliwość recyklingu: Powszechnie akceptowane w programach krawężnika jako kod żywicy „4”, z mechanicznymi szybkościami recyklingu 20–30 % na rozwiniętych rynkach.

Ograniczenia

• Ograniczenia termiczne: Topnienie powyżej 115 °C Ogranicza aplikacje o wysokim szat.
• Przepuszczalność gazu: Podwyższona transmisja O₂/CO₂ może skrócić okres trwałości produktów wrażliwych na tlen.
• Czułość UV: Wymaga stabilizatorów do użytku na świeżym powietrzu, dodanie 0.5–1 % do kosztu sformułowania.
• Niższa wytrzymałość mechaniczna: Wytrzymałość na rozciąganie (10–20 MPa) Szlaki HDPE (20–37 MPA), Ograniczanie zastosowań ciężkich.

9. Analiza porównawcza: LDPE vs.. Inne polietylen

Aby w pełni uchwycić pozycjonowanie Polietylen o niskiej gęstości (LDPE) w szerszej rodzinie materiałów polietylenowych,

Niezbędne jest porównanie go z krewnymi strukturalnymi: Polietylen o dużej gęstości (HDPE), Polietylen o średniej gęstości (MDPE), I Liniowy polietylen o niskiej gęstości (Llde).

Podczas gdy polimery te mają ten sam fundament monomeru etylenu, ich Architektury molekularne, gęstości, a atrybuty wydajności znacznie się różnią, definiując w ten sposób ich przydatność do różnych aplikacji.

LDPE vs.. HDPE: Elastyczność vs.. Sztywność

Struktura molekularna & Gęstość

LDPE charakteryzuje się bardzo rozgałęzione łańcuchy, prowadzące do niska gęstość (0.910–0,940 g/cm³) i zmniejszona krystaliczność (~ 40–50%).

Dla kontrastu, Eksponaty HDPE łańcuchy liniowe z minimalnym rozgałęzieniem, w wyniku wyższa gęstość (0.940–0,970 g/cm³) i krystaliczność do 80%.

Właściwości mechaniczne

Oferty HDPE Wyższa wytrzymałość na rozciąganie (20–37 MPA) I Poprawiona odporność na uderzenie w porównaniu do LDPE, dzięki czemu jest idealny do sztywnych produktów, takich jak zbiorniki paliwa, kobza, skrzynie, i butelki z detergentami.

LDPE, z drugiej strony, utrzymuje Najwyższe wydłużenie w przerwie (200–600%), faworyzowanie wymaganych aplikacji rozciągliwość i odporność, takie jak filmy i ściskanie rur.

Odporność termiczna i chemiczna

Oba materiały są odporne na szeroki zakres chemikaliów, Ale oferty HDPE lepsza odporność na pęknięcie naprężeń i stabilność termiczna, z Temperatura ugięcia ciepła bliżej 60–75 ° C.,

w porównaniu z 40–50 ° C LDPE. Jednakże, HDPE jest zwykle bardziej kruche w niskich temperaturach, chyba że zmodyfikowano.

LDPE vs.. MDPE: Punkt równowagi

Właściwości pośrednie

Polietylen o średniej gęstości (MDPE) Mosta lukę między LDPE a HDPE. Posiada Umiarkowane rozgałęzienie, prowadzące do Gęstość 0,926–0,940 g/cm³.

Jego sztywność i odporność na uderzenie leżą między LDPE i HDPE, dzięki czemu nadaje się do Rury gazowe, kurczą się filmy, i formowanie obrotowe.

Odporność na pękanie stresu

MDPE ogólnie wykazuje Zwiększona odporność na pęknięcie naprężeń środowiskowych (Scr) w porównaniu do LDPE, zwłaszcza, gdy jest narażony na oleje i detergenty.

Jednakże, LDPE nadal trzyma krawędź elastyczność i jasność optyczna, co ma kluczowe znaczenie dla aplikacji takich jak przezroczyste filmy opakowaniowe.

LDPE vs.. Llde: Zdolność do przetwarzania vs.. Wydajność

Różnice strukturalne

Podczas gdy LDPE ma długie łańcuch rozgałęzione, Llde (Liniowy polietylen o niskiej gęstości) cechy Rozgałęzienie krótkołańcuchowe, Wprowadzone przez kopolimeryzację z alfa-olefinami takimi jak Butene, heksen, lub ośmien.

Daje to LLDPE większa jednorodność masy cząsteczkowej i właściwości mechanicznych.

Odporność na wytrzymałość i nakłucie

LLDPE znacznie przewyższa LDPE pod względem wytrzymałość, Odporność na nakłucie, i siła łez- Zwłaszcza w aplikacjach filmowych.

Na przykład, Filmy LLDPE wykazują mocność uderzenia do 2–3 razy wyższą niż równoważne oceny LDPE.

Rozważania dotyczące przetwarzania i kosztów

Jednakże, LLDPE wymaga Węższe okna przetwarzające I Wyższe ciśnienia wytłaczania, czyniąc to nieco mniej wybaczającym niż LDPE w filmie dmuchania.

Oferuje również LDPE Lepsza jasność optyczna i połysk powierzchni, który pozostaje cenny w opakowaniach żywności i produktach skierowanych do konsumentów.

Kompromisy kosztów

Podczas wybierania klasy polietylenowej, inżynierowie i profesjonaliści ds. Zakupów muszą rozważyć Całkowita propozycja wartości, Nie tylko wskaźniki wydajności:

10. Wniosek

Podsumowując, Polietylen o niskiej gęstości (LDPE) nadal zakotwicza szeroką gamę produktów - dzięki swojej niezrównanej elastyczności, Odporność chemiczna, i przystępność cenowa.

Poprzez precyzyjną kontrolę polimeryzacji, Dostosowane systemy addytywne, i zaawansowane przetwarzanie, LDPE spełnia różne wymagania rynkowe, od opakowania żywności po urządzenia medyczne.

Oczekiwanie na coś, Innowacje w nanokompozytach, Zrównoważone surowce, i ulepszone technologie recyklingu jeszcze bardziej wzmocnią rolę LDPE w okólniku, Przyszłość w zakresie zasobów.

Streszczenie

Deze zapewnia szeroką gamę możliwości produkcyjnych, w tym Obróbka CNC, odlew metalowy, 3Druk D, formowanie wtryskowe, I produkcja blach.

Zdobądź natychmiastową wycenę już dziś.