Что такое полиэтилен с низкой плотностью (LDPE)?

Прочная стена контейнера для моющих средств и гладкого, Полезной поверхности обертки липкой пленки может быть сделана из совершенно разных материалов - одна, предназначенная для жесткости, другой для гибкости. Но удивительно, Оба могут быть изготовлены из одной и той же универсальной термопластики: Полиэтилен низкой плотности (LDPE).

В то время как полиэтилен является одним из самых широко используемых полимеров в мире, существует в различных формах, Каждый из них спроектирован для соответствия конкретным критериям производительности.

LDPE отличается через его разветвленную молекулярную структуру, который придает мягкость,

Отличная обработка, и высокая устойчивость к влажности - качества, которые делают его незаменимым как в упаковке, так и в промышленных приложениях.

В этой статье, Мы глубоко погружаемся в химию LDPE, производственные процессы, свойства материала, и пространства применения.

Кроме того, Мы исследуем, как LDPE сравнивается с другими типами полиэтилена и оцениваем его экологическую и экономическую значимость на современном рынке.

1. Что такое LDPE?

Полиэтилен с низкой плотностью (LDPE) выделяется как разветвленный термопластичный полимер в экспансивном семействе полиэтилена.

Синтезируется полимеризующими этиленами мономерами (C₂H₄) Недостаточные радикальные условия, Отличительной чертой LDPE является его обширное молекулярное ветвление.

Следовательно, он достигает более низкой кристалличности и плотности (0.910–0.940 г/см³) по сравнению с его аналогом высокой плотности, тем самым обеспечивая замечательную гибкость, прозрачность, и прочность.

2. Химическая структура & Полимеризация

Этилен мономер & Радикальная полимеризация

На молекулярном уровне, LDPE происходит от этилена, двухглеродный алкен.

Радикальные инициаторы (например, органические пероксиды) абстрактные атомы водорода под давлением 1,000–3000 бар и температура 150–300 ° C., Запуск свободного роста цепей.

Важно, Реакции переноса цепи приводят к обширному ветвлению, уникальному для LDPE.

Молекулярное ветвление

Это ветвление проявляется как короткие (метил, этил) и длинные боковые цепочки.

В среднем, LDPE экспонаты 2–10 филиалов за 1,000 атомы углерода, что, в свою очередь, уменьшает упаковку и кристалличность цепи.

Как результат, Плотность LDPE сидит вокруг 0.925 г/см³, тогда как HDPE варьируется от 0.941–0.965 г/см=.

Цепочка архитектура против. Характеристики

Важно, Ветвление диктует механические и тепловые свойства.

Больше ветвления снижает точку плавления (к 105–115 ° C.) и усиливает удлинение (до 650 %), в то время как меньше разветвления повышает прочность на растяжение (до 25 МПа).

Соответственно, Производители переменные реактора с тонкой, температура, и доза инициатора - для достижения индивидуальной производительности.

3. Производственные процессы

Автоклавские реакторы высокого давления

Автоклав (партия) Реакторы продолжают доминировать в производстве LDPE, из -за их способности постоянно доставлять полимер с высокой разветвленной.

В типичном цикле, этилен и инициатор заряжается реактор, давление поднимается до 2,000 бар, и температура поднимается на 200 °С. После полимеризации, расплава выписывается для пеллета.

Непрерывный против. Партийная полимеризация

Альтернативно, Непрерывные трубчатые реакторы работают при немного более низких давлениях и доставляют 20–30 % более высокая пропускная способность, хотя с более узким молекулярным распределением.

Несмотря на это, Непрерывные процессы могут сокращать потребление энергии 10–15 %, Повышение эффективности затрат и снижение парниковых следов.

Осадка & После лечения

После полимеризации, горячий расплав LDPE подвергается гранулированию пряди, с последующим сушкой в 80–100 ° C. Чтобы удалить летучие вещества.

Впоследствии, Производители включают добавки - УВЕДИТЕЛЬНЫЕ Стабилизаторы, антиоксиданты, скользящие агенты - Via MasterBatch смешивание, обеспечение однородной дисперсии и оптимальной долгосрочной производительности.

4. Физический, Механический & Термические свойства

В этом разделе, Мы исследуем, как уникальная молекулярная архитектура LDPE переводится в его макроскопическое поведение.

Понимая эти диапазоны собственности, Инженеры и дизайнеры могут уверенно выбрать LDPE для приложений, которые требуют точного баланса гибкости, сила, и тепловые характеристики.

Плотность & Кристалличность

В первую очередь, Плотность LDPE - типично 0.910–0.940 г/см³- Повторно его относительно низкую кристалличность (грубо 35–55 %).

Следовательно, LDPE демонстрирует отличную гибкость и прозрачность.

Как кристалличность уменьшается, Аморфные регионы доминируют, включение пленок и тонких деталей сгибаться и драпировать без трещин, Даже при температуре в рамках.

Предел прочности & Удлинение

Более того, LDPE сочетает в себе умеренную прочность с необычной пластичностью.

Его окончательная прочность на растяжение (ОТС) падает между 10 и 20 МПа, во время удлинения в разрыве от 200 % к 650 %.

В практическом плане, Это означает, что пленки LDPE могут несколько раз растянуть их первоначальную длину, прежде чем разорвать - ход для растяжек и гибкой упаковки.

Ударопрочность & Твердость

Кроме того, LDPE эффективно поглощает шоки. Изодные значения воздействия обычно достигают 50–100 J/M., и Shore D твердость измеряет вокруг 40–55.

Эти цифры показывают, что LDPE уравновешивает мягкость (для комфорта рук в продуктовых мешках) с достаточной прочности, чтобы противостоять проколам и слезам во время обработки.

Тепловое поведение

Переход на тепловые свойства, LDPE тает между 105 ° C и 115 °С, который ограничивает его использование приложениями с низким и средней температурой.

Температура его тепла при нагрузке находится рядом 45–50 ° C., и его теплопроводность низкая - приводится в действие 0.33 Вт/м·К- Сделать это эффективным изолятором для упаковки и некоторых промышленных вкладов.

Барьерные свойства

Окончательно, LDPE предлагает умеренную барьерную производительность.

Средние показатели передачи кислорода в среднем 600 CM³ · мм/м² · день · атм, Проницаемость проницаемости углекислого газа проницаемость 200–600 см= мм/м² · день · атм, и передача водяного пара остается низкой - примечательно 0.3–0,5 г · мм/м² · день · кПа.

Благодаря этим ставкам, LDPE обеспечивает адекватную защиту для многих пищевых продуктов, Хотя приложения с высоким уровнем борьбы часто обращаются за многослойными конструкциями или альтернативными полимерами.

Соответствующие свойства материала полиэтилена низкой плотности:

Свойство	Типичный диапазон
Плотность (г/см³)	0.910–0.940
Кристалличность (%)	35–55
Предел прочности (ОТС, МПа)	10–20
Удлинение при разрыве (%)	200–650
Изод воздействие (J/M.)	50–100
Шор Д. Твердость	40–55
Точка плавления (°С)	105–115
Тепловое отклонение температура. (°С)	45–50
Теплопроводность (Вт/м·К)	~ 0,33
O₂ Проницаемость (CM³ · мм/м² · день · атм)	~ 600
Co₂ проницаемость (CM³ · мм/м² · день · атм)	200–600
Wvtr (G · мм/м² · день · кПа)	0.3–0.5

5. Методы обработки

Экструзия & Фильм дует

В выдувном фильме экструзии, LDPE образует трубчатый пузырь, который, При правильном охлаждении и рухне, дает фильмы с отличной слезой и ударом.

Напротив, Изделия из литой пленки обеспечивает более узкий контроль толщины (± 2 мкм), сделать его идеальным для графики и ламинирования.

Литье под давлением

LDPE литья под давлением требует температуры расплава 180–220 ° C. и температура плесени 40–60 ° C..

Дизайнеры указывают пособия на усадку 1.5–3 % противодействовать объемному сокращению. Как результат, Детали, такие как сжатие бутылок, достигают точных размеров и постоянной толщины стенки.

Выдувное формование & Ротационное формование

Выдушевая формование экструзии создает полые контейнеры LDPE, раздувая расплавленную парисон в охлажденную форму,

В то время как вращательное литье использует медленное вращение и нагревание для получения большого, Бесплатные части - до 2 м в диаметре - с одинаковой толщиной стенки.

Термоформование & Вакуумная форма

В термоформе, Листы LDPE (1–5 мм толщиной) тепло до 110–120 ° C. а затем затянуть или всасывать в формы.

Рисовать соотношения до 4:1 Разрешить умеренно глубокие профили, Полезно для упаковочных подносов и крышек.

6. Добавки, Сополимеры & Композиты

УФ -стабилизаторы, Антиоксиданты & Наполнители

Борьба с ультрафиолетовой деградацией, Формуляторы включают в себя ультрафиолетовые поглотители и HALS в 0.1–1 мас %.

Антиоксиданты (например, фенольные соединения) в 0.05–0,5 мас % предотвратить тепловое окисление, В то время как карбонатные наполнители кальция (5–20 мас %) повышать жесткость вплоть до 30 %.

Смеси LDPE & Сплавы

Смешивание LDPE с LLDPE (Линейная низкая плотность) в 20–50 мас % повышает прочность на растяжение 10–15 % и устойчивость к проколам 20 %.

Наоборот, Сплавы LDPE/HDPE повышают жесткость и повышают точку плавления 5–10 ° C., Открытие более широких окон применения.

Нанокомпозиты & Подкрепление

Включение 1–5 мас % нано -глины или углеродные нанотрубки могут снизить проницаемость газа 30–50 % и увеличить модуль Янга 10–20 %, Таким образом, продвижение LDPE в высокопоставленную упаковку и специализированные пленочные рынки.

7. Общие применения полиэтилена низкой плотности (LDPE)

Благодаря его универсальности, LDPE отличается видным в:

• Гибкие фильмы: Сокращающаяся обертка, Сельскохозяйственная мульча, и продовольственные вкладыши.
• Мешки & Упаковка: Продуктовые сумки, Розничные мешки, и шестиэтажные кольца.
• Контейнеры & Бутылки: Сжимать бутылки, распределение трубок, и ледовые ванны.
• Трубка & Лайнеры: Медицинские трубки, Защитная кабельная куртка, и геомембраны.
• Специальные товары: Вакуумные корпусы, Протезные гнезда, и низкоквальные отливки.

Более того, Устойчивость LDPE к кислотам, базы, и влага цементирует свою роль в требовательной среде, От химических вкладышей до наружных сельскохозяйственных покрытий.

8. Преимущества & Ограничения полиэтилена низкой плотности (LDPE)

Преимущества

• Исключительная гибкость: Удлинение до 650 % предотвращает растрескивание при существенном напряжении.
• Химическая & Влагостойкость: Стабильный против большинства кислот, базы, и проникновение воды.
• Экономическая эффективность: Среди наименее дорогих термопластов, с ценой часто 25–35 % ниже HDPE.
• Возможность вторичной переработки: Широко принято в программах Curbside в виде кода смолы «4» с скоростью механической переработки 20–30 % на развитых рынках.

Ограничения

• Тепловые ограничения: Таяние выше 115 °С Ограничивает приложения с высоким жителем.
• Газовая проницаемость: Повышенная передача O₂/Co₂ может сократить срок годности кислорода, чувствительных к кислороду продуктов.
• УФ -чувствительность: Требуются стабилизаторы для наружного использования, добавление 0.5–1 % для составления стоимости.
• Нижняя механическая прочность: Предел прочности (10–20 МПа) Тропы HDPE (20–37 МПа), Ограничение использования тяжелой загрузки.

9. Сравнительный анализ: LDPE против. Другие полиэтилен

Чтобы полностью понять позиционирование Полиэтилен низкой плотности (LDPE) В более широком семействе полиэтиленовых материалов,

Очень важно сравнить его со своими структурными родственниками: Полиэтилен высокой плотности (ПНД), Полиэтилен средней плотности (MDPE), и Линейный полиэтилен низкой плотности (Llde).

В то время как эти полимеры имеют один и тот же фонд этилена мономера, их молекулярные архитектуры, плотность, и атрибуты производительности значительно расходятся, тем самым определяя их пригодность для различных приложений.

LDPE против. ПНД: Гибкость против. Жесткость

Молекулярная структура & Плотность

LDPE характеризуется Высоко разветвленные цепи, ведущий к низкая плотность (0.910–0.940 г/см³) и уменьшенная кристалличность (~ 40–50%).

В отличие, HDPE экспонаты линейные цепи с минимальным ветвлением, в результате чего более высокая плотность (0.940–0.970 г/см=) и кристалличность до 80%.

Механические свойства

HDPE предлагает Более высокая прочность на растяжение (20–37 МПа) и Улучшенная воздействие сопротивления по сравнению с LDPE, сделать его идеальным для жестких продуктов, таких как топливные баки, трубы, ящики, и моющие бутылки.

LDPE, с другой стороны, поддерживает превосходное удлинение при перерыве (200–600%), предпочитая заявки, требующие растяжимость и устойчивость, такие как пленки и пробирки.

Тепловая и химическая стойкость

Оба материала сопротивляются широкому диапазону химических веществ, Но HDPE предлагает Лучшее сопротивление трещин напряжения и термическая стабильность, с тепловая температура ближе к 60–75 ° C.,

по сравнению с LDPE 40–50 ° C. Однако, HDPE имеет тенденцию быть более хрупким при низких температурах, если они не изменены.

LDPE против. MDPE: Баланс

Промежуточные свойства

Полиэтилен средней плотности (MDPE) соединяет разрыв между LDPE и HDPE. Это функционирует Умеренное ветвление, ведущий к Плотность 0,926–0,940 г/смЧ нетерпением.

Его жесткость и воздействие лежат между LDPE и HDPE, сделать его подходящим для газовые трубы, Сокращение фильмов, и ротационное формование.

Устойчивость к растрескиванию стресса

MDPE обычно демонстрирует Увеличенная сопротивление трещин в окружающей среде (Скрипт) по сравнению с LDPE, Особенно при воздействии масла и моющих средств.

Однако, LDPE по -прежнему держит край Гибкость и оптическая ясность, что важно для таких приложений, как прозрачные упаковочные пленки.

LDPE против. Llde: Обрабатываемость против. Производительность

Структурные различия

В то время как LDPE имеет длинную цепочку, Llde (Линейный полиэтилен низкой плотности) функции с короткой цепью ветвление, введено через сополимеризацию с альфа-олефинами, такими как Butene, гексен, или Octene.

Это дает LLDPE больше однородности в молекулярной массе и механических свойствах.

Стойкость и устойчивость к проколам

LLDPE значительно превосходит LDPE с точки зрения прочность, устойчивость к проколам, и силу разрыва- особенно в кино приложениях.

Например, Пленки LLDPE демонстрируют сильные стороны DART в 2–3 раза выше чем эквивалентные оценки LDPE.

Обработка и соображения затрат

Однако, Lldpe требует Более узкая обработка окон и более высокие давления экструзии, Сделать его немного менее прощающим, чем LDPE в фильме «Blowing.

LDPE также предлагает Лучшая оптическая ясность и поверхностное блеск, который остается ценным в упаковке продуктов питания и продуктах, ориентированных на потребителя.

Стоимость-производительность компромиссов

При выборе полиэтилена, Инженеры и специалисты по закупкам должны рассмотреть Общее стоимость предложения, Не только показатели производительности:

10. Заключение

В итоге, Полиэтилен низкой плотности (LDPE) Продолжает закрепить огромный спектр продуктов - спасибо за его непревзойденную гибкость, химическая устойчивость, и доступность.

Через точный контроль полимеризации, Аптированные аддитивные системы, и расширенная обработка, LDPE удовлетворяет различные рыночные потребности от упаковки пищевых продуктов до медицинских устройств.

С нетерпением жду, Инновации в нанокомпозитах, устойчивое сырье, и расширенные технологии утилизации еще больше поддержат роль LDPE в круговой, ресурсное будущее.

Краткое содержание

Deze предоставляет широкий спектр производственных возможностей, включая обработка с ЧПУ, литье металла, 3Д-печать, литье под давлением, и изготовление листового металла.

Получите свою мгновенную цитату сегодня.