Шта је полиетилен ниске густине (ЛДПЕ)?

Издржљив зид посуде за детерџент и глатки, савитљива површина фолије за пријањање може изгледати као да је направљена од веома различитих материјала - онај који је дизајниран за крутост, други за флексибилност. Ипак изненађујуће, оба могу бити произведена од истог свестраног термопласта: Полиетилен ниске густине (ЛДПЕ).

Док је полиетилен један од најчешће коришћених полимера на свету, постоји у разним облицима, сваки је пројектован да испуни специфичне критеријуме перформанси.

ЛДПЕ разликује се својом разгранатом молекуларном структуром, који даје мекоћу,

одлична обрадивост, и висока отпорност на влагу — особине које га чине незаменљивим како у амбалажи тако иу индустријској примени.

У овом чланку, дубоко заронимо у хемију ЛДПЕ-а, производних процеса, материјална својства, и простори за апликације.

Додатно, истражујемо како се ЛДПЕ пореди са другим типовима полиетилена и процењујемо његову еколошку и економску релевантност на данашњем тржишту.

1. Шта је ЛДПЕ?

Полиетилен ниске густине (ЛДПЕ) издваја се као разгранати термопластични полимер унутар експанзивне породице полиетилена.

Синтетизује се полимеризацијом мономера етилена (Ц₂Х₄) под радикалним условима високог притиска, Обиљежје ЛДПЕ-а је његово екстензивно молекуларно гранање.

Сходно томе, постиже се мања кристалност и густина (0.910–0,940 г/цм³) у поређењу са својим колегом високе густине, чиме се постиже изузетна флексибилност, транспарентност, и жилавост.

2. Хемијска структура & Полимеризација

Етилен мономер & Радикална полимеризација

На молекуларном нивоу, ЛДПЕ потиче од етилена, алкен са два угљеника.

Радикални иницијатори (Нпр., органски пероксиди) апстрактни атоми водоника под притисцима од 1,000–3.000 бара и температуре од 150–300 °Ц, покретање ланчаног раста слободних радикала.

Пресудно, реакције преноса ланаца доводе до екстензивног гранања јединственог за ЛДПЕ.

Молецулар Бранцхинг

Ово гранање се манифестује као кратко (метил, етил) и дуги бочни ланци.

У просеку, ЛДПЕ експонати 2–10 филијала по 1,000 Атоми угљеника, што заузврат смањује ланчано паковање и кристалност.

Као резултат, Густина ЛДПЕ-а постоји 0.925 Г / цм³, док се ХДПЕ креће од 0.941–0,965 г/цм³.

Ланчана архитектура вс. Својства

Важно, гранање диктира механичка и термичка својства.

Више гранања снижава тачку топљења (до 105–115 °Ц) и побољшава издужење (до 650 %), док мање гранање подиже затезну чврстоћу (до 25 МПА).

Сходно томе, произвођачи фино подешавају променљиве реактора – притисак, температура, и доза иницијатора—да би се постигао прилагођени учинак.

3. Производни процеси

Реактори за аутоклав високог притиска

Аутоклав (батцх) реактори и даље доминирају у производњи ЛДПЕ, захваљујући њиховој способности да доследно испоручују високо разгранати полимер.

У типичном циклусу, етилен и иницијатор пуни реактор, притисак расте до 2,000 бара, а температура се пење на 200 ° Ц. После полимеризације, талина се испушта на пелетизацију.

Континуирано вс. Батцх Полимеризатион

Алтернативно, континуирани цевасти реактори раде на нешто нижим притисцима и испоручују 20-30 % већа пропусност, иако са ужим дистрибуцијама молекулске масе.

Упркос овоме, континуирани процеси могу смањити потрошњу енергије за 10-15 %, побољшање трошковне ефикасности и смањење отисака гасова стаклене баште.

Пелетирање & Пост-третман

Једном полимеризовано, врући растопљени ЛДПЕ се подвргава пелетизирању нити, праћено сушењем на 80-100 ° Ц за уклањање испарљивих материја.

Након тога, произвођачи уграђују адитиве—УВ стабилизаторе, антиоксиданси, средства за клизање—преко мастербатцх мешања, обезбеђујући хомогену дисперзију и оптималне дугорочне перформансе.

4. Физички, Механички & Термална својства

У овом одељку, истражујемо како се јединствена молекуларна архитектура ЛДПЕ претвара у његово макроскопско понашање.

Разумевањем ових опсега својстава, инжењери и дизајнери могу са сигурношћу изабрати ЛДПЕ за апликације које захтевају прецизну равнотежу флексибилности, снага, и термичке перформансе.

Густина & Кристалност

Прво и најважније, Густина ЛДПЕ-а - обично 0.910–0,940 г/цм³—одражава његову релативно ниску кристалност (грубо 35–55 %).

Сходно томе, ЛДПЕ показује одличну флексибилност и транспарентност.

Како се кристалност смањује, доминирају аморфни региони, омогућавајући филмовима и танким деловима да се савијају и драпирају без пуцања, чак и на температурама испод нуле.

Затезна чврстоћа & Издужење

Штавише, ЛДПЕ комбинује умерену чврстоћу са изузетном дуктилношћу.

Његова крајња затезна чврстоћа (Утс) пада између 10 и 20 МПА, док се издужење при прекиду креће од 200 % до 650 %.

У практичном смислу, то значи да се ЛДПЕ фолије могу растегнути неколико пута од своје првобитне дужине пре пуцања - идеално за растезљиве омоте и флексибилно паковање.

Отпорност на удар & Тврдоћа

Додатно, ЛДПЕ ефикасно апсорбује ударце. Изод вредности утицаја обично достижу 50–100 Ј/м, а тврдоћа по Шору Д мери около 40–55.

Ове бројке показују да ЛДПЕ балансира мекоћу (за удобност руку у врећама за намирнице) са довољно чврстине да издржи убоде и кидање током руковања.

Тхермал Бехавиор

Прелазак на термичка својства, ЛДПЕ се топи између 105 ° Ц и 115 ° Ц, што ограничава његову употребу на апликације на ниским и умереним температурама.

Његова температура отклона топлоте под оптерећењем је близу 45–50 °Ц, а њена топлотна проводљивост је ниска — око 0.33 В / м · к— што га чини ефикасним изолатором за паковање и одређене индустријске облоге.

Барриер Пропертиес

Коначно, ЛДПЕ нуди умерене перформансе баријере.

Просечне брзине преноса кисеоника 600 цм³·мм/м²·дан·атм, распони пропустљивости угљен-диоксида 200–600 цм³·мм/м²·дан·атм, а пренос водене паре остаје низак — приближно 0.3–0,5 г·мм/м²·дан·кПа.

Захваљујући овим стопама, ЛДПЕ пружа адекватну заштиту за многе прехрамбене производе, иако апликације са високим баријерама често захтевају вишеслојне конструкције или алтернативне полимере.

Релевантна својства материјала полиетилена ниске густине:

Имовина	Типичан распон
Густина (Г / цм³)	0.910–0,940
Кристалност (%)	35–55
Затезна чврстоћа (Утс, МПА)	10-20
Издужење на паузи (%)	200-650
Изод Импацт (Ј/м)	50-100
Тврдоћа по Шору Д	40–55
Тачка топљења (° Ц)	105–115
Температура скретања топлоте. (° Ц)	45-50
Топлотна проводљивост (В / м · к)	~0,33
О₂ Пропустљивост (цм³·мм/м²·дан·атм)	~600
ЦО₂ Пропустљивост (цм³·мм/м²·дан·атм)	200-600
ВВТР (г·мм/м²·дан·кПа)	0.3–0,5

5. Технике прераде

Екструзија & Филм Бловинг

У екструзији дуваног филма, ЛДПЕ формира цевасти мехур који, када се правилно охлади и сруши, даје филмове са одличном отпорношћу на цепање и ударце.

Супротно, екструзија ливеног филма обезбеђује строжу контролу дебљине (± ± 2 μм), што га чини идеалним за графику и ламинацију.

Убризгавање

Ињекционо пресовање ЛДПЕ захтева температуре топљења од 180–220 °Ц и температуре калупа од 40–60 °Ц.

Дизајнери одређују допуштења скупљања од 1.5-3 % да се супротстави волуметријској контракцији. Као резултат, делови попут боца за цеђење постижу прецизне димензије и конзистентну дебљину зида.

Блов Молдинг & Ротатионал Молдинг

Екструзионо дување ствара шупље ЛДПЕ контејнере надувавањем растопљеног парисона унутар охлађеног калупа,

док ротационо обликовање користи споро ротацију и топлоту за производњу великих, бешавни делови — до 2 м у пречнику - са уједначеном дебљином зида.

Термоформирање & Вакуумско обликовање

У термоформирању, ЛДПЕ листови (1–5 мм дебљине) су топлоте да 110–120 °Ц а затим превући или усисати у калупе.

Нацртајте односе до 4:1 омогућавају умерено дубоке профиле, корисно за паковање тацне и поклопце.

6. Адитиви, Кополимери & Композити

УВ стабилизатори, Антиоксиданси & Пунила

За борбу против деградације изазване УВ зрачењем, Формулатори укључују УВ апсорбере и ХАЛС ат 0.1–1 мас %.

Антиоксиданси (Нпр., фенолна једињења) у 0.05–0,5 мас % спречити термичку оксидацију, док пунила калцијум карбоната (5–20 мас %) подићи крутост за до 30 %.

ЛДПЕ мешавине & Легуре

Мешање ЛДПЕ са ЛЛДПЕ (линеарне ниске густине) у 20–50 теж % повећава затезну чврстоћу 10-15 % и отпорност на пробијање по 20 %.

И обрнуто, ЛДПЕ/ХДПЕ легуре повећавају крутост и подижу тачку топљења 5–10 °Ц, отварање ширих прозора апликација.

Нанокомпозити & Појачања

Укључујући 1–5 теж % нано-глине или угљеничне наноцеви могу смањити пропустљивост гаса 30-50 % и повећати Јангов модул за 10-20 %, чиме је ЛДПЕ напредовао на тржишту амбалаже са високом баријером и специјалних филмова.

7. Уобичајене примене полиетилена ниске густине (ЛДПЕ)

Захваљујући својој свестраности, ЛДПЕ је истакнуто у:

• Флексибилни филмови: Схринк врап, пољопривредне малч фолије, и облоге за храну.
• Торбе & Паковање: Торбе за намирнице, малопродајне вреће, и прстење од шест комада.
• Контејнери & Боце: Стисните боце, цеви за дозирање, и каде за сладолед.
• Тубинг & Линерс: Медицинске цеви, заштитни омотач каблова, и геомембране.
• Специалти Гоодс: Кућишта обликована у вакууму, протетске утичнице, и одливци са ниским напрезањем.

Надаље, Отпорност ЛДПЕ на киселине, базе, а влага учвршћује своју улогу у захтевним срединама, од облога за хемијску обраду до спољних пољопривредних покривача.

8. Предности & Ограничења полиетилена ниске густине (ЛДПЕ)

Предности

• Изузетна флексибилност: Издужење до 650 % спречава пуцање под великим оптерећењем.
• Хемијски & Отпорност на влагу: Стабилан на већину киселина, базе, и улазак воде.
• Исплативост: Међу најјефтинијим термопластима, са ценама често 25-35 % испод ХДПЕ.
• Рециклирање: Широко прихваћен у програмима на ивичњацима као код смоле „4“, са стопом механичког рециклирања од 20-30 % на развијеним тржиштима.

Ограничења

• Тхермал Цонстраинтс: Топљење изнад 115 ° Ц ограничава апликације са високим температурама.
• Пропустљивост гаса: Повећана трансмисија О₂/ЦО₂ може скратити рок трајања производа осетљивих на кисеоник.
• УВ осетљивост: За спољашњу употребу су потребни стабилизатори, додајући 0.5-1 % на цену формулације.
• Нижа механичка чврстоћа: Затезна чврстоћа (10–20 МПа) стазе ХДПЕ (20–37 МПа), ограничавање употребе тешких терета.

9. Компаративна анализа: ЛДПЕ вс. Остали полиетилени

Да бисте у потпуности схватили позиционирање Полиетилен ниске густине (ЛДПЕ) у оквиру шире породице полиетиленских материјала,

неопходно је упоредити га са његовим структурним сродницима: Полиетилен високе густине (ХДПЕ), Полиетилен средње густине (МДПЕ), и Линеарни полиетилен ниске густине (ЛЛДПЕ).

Док ови полимери деле исту основу етилен мономера, њихов молекуларне архитектуре, густине, а атрибути перформанси се значајно разликују, чиме се дефинише њихова погодност за различите примене.

ЛДПЕ вс. ХДПЕ: Флексибилност вс. Ригидност

Молецулар Струцтуре & Густина

ЛДПЕ карактерише високо разгранати ланци, што доводи до а ниске густине (0.910–0,940 г/цм³) и смањене кристалности (~40–50%).

У супротности, ХДПЕ експонати линеарни ланци са минималним гранањем, што резултира већа густина (0.940–0,970 г/цм³) а кристалност до 80%.

Механичка својства

ХДПЕ понуде већа затезна чврстоћа (20–37 МПа) и побољшана отпорност на удар у поређењу са ЛДПЕ, што га чини идеалним за круте производе као што су резервоари за гориво, цеви, сандуке, и флаше за детерџент.

ЛДПЕ, с друге стране, одржава супериорно издужење при прекиду (200–600%), фаворизовање апликација које захтевају растезљивост и еластичност, као што су филмови и цеви за цеђење.

Термичка и хемијска отпорност

Оба материјала су отпорна на широк спектар хемикалија, али ХДПЕ нуди бољу отпорност на напрезање и термичку стабилност, са а температура отклона топлоте ближе до 60–75 °Ц,

у поређењу са ЛДПЕ 40-50 °Ц. Међутим, ХДПЕ има тенденцију да буде крхкији на ниским температурама осим ако није модификован.

ЛДПЕ вс. МДПЕ: А Баланце Поинт

Интермедиате Пропертиес

Полиетилен средње густине (МДПЕ) премошћује јаз између ЛДПЕ и ХДПЕ. Карактерише га умерено гранање, што доводи до а густине 0,926–0,940 г/цм³.

Његова крутост и отпорност на ударце леже између ЛДПЕ и ХДПЕ, чинећи га погодним за гасне цеви, скупљајућих филмова, и ротационо обликовање.

Отпорност на пуцање од напрезања

МДПЕ генерално експонати повећана отпорност на пуцање на напрезање околине (ВРИТЕ) у поређењу са ЛДПЕ, посебно када су изложени уљима и детерџентима.

Међутим, ЛДПЕ још увек држи ивицу флексибилност и оптичка јасноћа, што је кључно за апликације као што су провидне фолије за паковање.

ЛДПЕ вс. ЛЛДПЕ: Обрадивост вс. Перформансе

Структурне разлике

Док ЛДПЕ има дуголанчано гранање, ЛЛДПЕ (Линеарни полиетилен ниске густине) карактеристике кратколанчано гранање, уведен кополимеризацијом са алфа-олефинима као што је бутен, хексена, или октен.

Ово даје ЛЛДПЕ више униформности у молекуларној тежини и механичким својствима.

Чврстоћа и отпорност на пробијање

ЛЛДПЕ значајно надмашује ЛДПЕ у погледу жилавост, отпорност на пробијање, и снагу кидања— посебно у филмским апликацијама.

На пример, ЛЛДПЕ филмови показују јачину удара стрелице до 2-3 пута већу од еквивалентних разреда ЛДПЕ.

Разматрање обраде и трошкова

Међутим, ЛЛДПЕ захтева ужи прозори за обраду и виши притисци истискивања, што га чини нешто мање опростом од ЛДПЕ-а у дувању филма.

ЛДПЕ такође нуди боља оптичка јасноћа и сјај површине, која остаје драгоцена у амбалажи за храну и производима намењеним потрошачима.

Компромиси између трошкова и учинка

Приликом избора врсте полиетилена, инжењери и стручњаци за набавку морају узети у обзир укупна вредност понуде, не само метрике учинка:

10. Закључак

Укратко, Полиетилен ниске густине (ЛДПЕ) наставља да сидри широку лепезу производа – захваљујући својој неупоредивој флексибилности, хемијска отпорност, и приступачност.

Кроз прецизну контролу полимеризације, прилагођени системи адитива, и напредну обраду, ЛДПЕ испуњава различите захтеве тржишта од амбалаже за храну до медицинских уређаја.

Радујући се, иновације у нанокомпозитима, одрживе сировине, и побољшане технологије рециклаже ће додатно ојачати улогу ЛДПЕ-а у циркуларном промету, ресурсно ефикасна будућност.

Резиме

ДЕЗЕ пружа широк спектар производних могућности, укључујући ЦНЦ обрада, ливење метала, 3Д штампање, убризгавање, и израда лима.

Добијте своју тренутну понуду данас.