Bức tường bền của hộp đựng chất tẩy và mịn, Bề mặt dễ dãi của bọc màng bám dường như được làm từ các vật liệu khác nhau rất nhiều - một vật liệu được thiết kế cho độ cứng, cái khác cho sự linh hoạt. Tuy nhiên, đáng ngạc nhiên, Cả hai có thể được sản xuất từ cùng một loại nhựa nhiệt dẻo linh hoạt: Polyetylen mật độ thấp (LDPE).
Trong khi polyetylen là một trong những polyme được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới, nó tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau, mỗi người được thiết kế để đáp ứng các tiêu chí hiệu suất cụ thể.
LDPE tự phân biệt thông qua cấu trúc phân tử phân nhánh của nó, mà truyền đạt sự mềm mại,
Khả năng xử lý tuyệt vời, và khả năng chống ẩm cao - những phẩm chất khiến nó không thể thiếu trong cả ứng dụng bao bì và công nghiệp.
Trong bài viết này, Chúng tôi đi sâu vào hóa học LDPE, quá trình sản xuất, tính chất vật chất, và không gian ứng dụng.
Ngoài ra, Chúng tôi khám phá cách so sánh LDPE với các loại polyetylen khác và đánh giá mức độ liên quan đến môi trường và kinh tế của nó trong thị trường ngày nay.
1. LDPE là gì?
Polyetylen mật độ thấp (LDPE) nổi bật như một polymer nhiệt dẻo phân nhánh trong họ polyetylen mở rộng.
Được tổng hợp bằng cách trùng hợp các monome ethylene (C₂H₄) trong điều kiện cấp gốc áp lực cao, Dấu ấn LDPE là phân nhánh phân tử rộng lớn.
Do đó, nó đạt được độ kết tinh và mật độ thấp hơn (0.910Hàng0.940 g/cm³) so với đối tác mật độ cao của nó, do đó mang lại sự linh hoạt đáng chú ý, tính minh bạch, và độ dẻo dai.
2. Cấu trúc hóa học & Trùng hợp
Monome ethylene & Phản ứng trùng hợp gốc
Ở cấp độ phân tử, LDPE bắt nguồn từ ethylene, Một kiềm hai carbon.
Người khởi xướng cấp tiến (ví dụ., Peroxit hữu cơ) các nguyên tử hydro trừu tượng dưới áp lực của 1,000Thanh3.000 thanh và nhiệt độ của 150Mùi300 ° C., Ra mắt sự tăng trưởng chuỗi chính trị miễn phí.
Điều quan trọng, Phản ứng chuyển chuỗi làm phát sinh sự phân nhánh rộng rãi duy nhất cho LDPE.
Phân nhánh phân tử
Phân nhánh này biểu hiện là cả hai ngắn (Methyl, Ethyl) và chuỗi bên dài.
Trung bình, Triển lãm LDPE 2Các chi nhánh 10 mỗi 1,000 nguyên tử cacbon, lần lượt làm giảm đóng gói chuỗi và độ kết tinh.
Kết quả là, Mật độ LDPE LDPE nằm xung quanh 0.925 g/cm³, trong khi HDPE dao động từ 0.941Hàng0.965 g/cm³.
Kiến trúc chuỗi vs. Của cải
Quan trọng, Phân nhánh chỉ ra tính chất cơ học và nhiệt.
Phân nhánh nhiều hơn làm giảm điểm nóng chảy (ĐẾN 105Mạnh115 ° C.) và tăng cường độ giãn dài (lên đến 650 %), Trong khi phân nhánh ít hơn tăng cường độ kéo (lên đến 25 MPa).
Theo đó, nhà sản xuất tốt - các biến lò phản ứng tune, nhiệt độ, và người khởi xướng liều - để đạt được hiệu suất phù hợp.
3. Quy trình sản xuất
Lò phản cảm hấp dẫn áp suất cao
Autoclave (đợt) Lò phản ứng tiếp tục thống trị sản xuất LDPE, do khả năng cung cấp polymer phân nhánh cao một cách nhất quán.
Trong một chu kỳ điển hình, ethylene và bộ khởi tạo sạc cho lò phản ứng, áp lực tăng lên 2,000 thanh, và nhiệt độ leo lên 200 °C. Sau khi trùng hợp, Sự tan chảy được thải ra để viên.
Liên tục vs. Phản ứng trùng hợp hàng loạt
Ngoài ra, Các lò phản ứng hình ống liên tục hoạt động ở áp suất thấp hơn một chút và cung cấp 20–30 % thông lượng cao hơn, mặc dù có phân phối trọng lượng phân tử hẹp hơn.
Mặc dù vậy, Các quy trình liên tục có thể cắt giảm tiêu thụ năng lượng bằng cách 10–15 %, Cải thiện hiệu quả chi phí và giảm dấu chân nhà kính.
Viên & Sau điều trị
Sau khi trùng hợp, LDPE nóng tan chảy, tiếp theo là làm khô tại 80Mạnh100 ° C. để loại bỏ các chất bay hơi.
Sau đó, Các nhà sản xuất kết hợp các chất phụ gia ổn định UV, Chất chống oxy hóa, Đại lý trượt - Via Masterbatch pha trộn, Đảm bảo phân tán đồng nhất và hiệu suất dài hạn tối ưu.
4. Thuộc vật chất, Cơ khí & Tính chất nhiệt
Trong phần này, Chúng tôi kiểm tra cách kiến trúc phân tử độc đáo của LDPE chuyển thành hành vi vĩ mô của nó.
Bằng cách hiểu các phạm vi tài sản này, Các kỹ sư và nhà thiết kế có thể tự tin chọn LDPE cho các ứng dụng đòi hỏi sự cân bằng chính xác về tính linh hoạt, sức mạnh, và hiệu suất nhiệt.
Tỉ trọng & Kết tinh
Đầu tiên và quan trọng nhất, Mật độ LDPE từ ngữ 0.910Hàng0.940 g/cm³—Có kết hợp với độ kết tinh tương đối thấp của nó (đại khái 35–55 %).
Do đó, LDPE thể hiện sự linh hoạt và minh bạch tuyệt vời.
Khi độ kết tinh giảm, các vùng vô định hình chiếm ưu thế, cho phép phim và các bộ phận mỏng bị uốn cong và treo lên mà không bị nứt, Ngay cả ở nhiệt độ dưới:.
Độ bền kéo & Độ giãn dài
Hơn thế nữa, LDPE kết hợp sức mạnh vừa phải với độ dẻo phi thường.
Độ bền kéo cuối cùng của nó (UTS) rơi giữa 10 Và 20 MPa, trong khi độ giãn dài ở mức phá vỡ từ 200 % ĐẾN 650 %.
Về mặt thực tế, Điều này có nghĩa là phim LDPE có thể kéo dài nhiều lần chiều dài ban đầu của chúng trước khi vỡ lý tưởng cho kết thúc kéo dài và bao bì linh hoạt.
Chống va đập & độ cứng
Ngoài ra, LDPE hấp thụ các cú sốc một cách hiệu quả. Giá trị tác động của izod thường đạt được 50Mùi100 j/m, và các biện pháp độ cứng của bờ xung quanh 40–55.
Những con số này chỉ ra rằng LDPE cân bằng độ mềm (Để có sự thoải mái trong tay trong túi tạp hóa) với đủ độ dẻo dai để chống lại vết thủng và nước mắt trong quá trình xử lý.
Hành vi nhiệt
Chuyển sang tính chất nhiệt, LDPE tan chảy giữa 105 ° C và 115 °C, trong đó hạn chế việc sử dụng nó cho các ứng dụng nhiệt độ thấp và trung bình.
Nhiệt độ độ lệch nhiệt của nó dưới tải nằm gần 4550 ° C., và độ dẫn nhiệt của nó thấp - xung quanh 0.33 W/m·K- Làm cho nó một chất cách điện hiệu quả cho bao bì và một số lớp lót công nghiệp.
Thuộc tính rào cản
Cuối cùng, LDPE cung cấp hiệu suất rào cản vừa phải.
Tốc độ truyền oxy trung bình 600 cm³ · mm/m -m² · ngày · atm, Khung thấm khí carbon dioxide 200Mạnh600 cm³ · mm/m² · ngày · atm, và truyền hơi nước vẫn thấp - gần đúng 0.3Hàng0,5 g · mm/m -m² · ngày · kPa.
Cảm ơn những mức giá này, LDPE cung cấp sự bảo vệ đầy đủ cho nhiều sản phẩm thực phẩm, Mặc dù các ứng dụng lớn nhất thường kêu gọi các công trình đa lớp hoặc polyme thay thế.
Tính chất vật liệu liên quan của polyetylen mật độ thấp:
| Tài sản | Phạm vi điển hình |
|---|---|
| Tỉ trọng (g/cm³) | 0.910Cấm0.940 |
| Kết tinh (%) | 35–55 |
| Độ bền kéo (UTS, MPa) | 10–20 |
| Độ giãn dài khi đứt (%) | 200Mạnh650 |
| Tác động của Izod (J/m) | 50Mạnh100 |
| Bờ d cứng | 40–55 |
| điểm nóng chảy (°C) | 105Mạnh115 |
| Nhiệt độ lệch nhiệt. (°C) | 45550 |
| Độ dẫn nhiệt (W/m·K) | ~ 0,33 |
| O₂ tính thấm (cm³ · mm/m -m² · ngày · atm) | ~ 600 |
| Tính thấm (cm³ · mm/m -m² · ngày · atm) | 200Mạnh600 |
| WVTR (g · mm/m -m² · ngày · kPa) | 0.3Tiết0.5 |
5. Kỹ thuật xử lý
Phun ra & Phim thổi
Trong phim Blown đùn, LDPE tạo thành một bong bóng hình ống, Khi được làm mát chính xác và sụp đổ, Sản lượng phim có khả năng chống nước mắt và tác động tuyệt vời.
Ngược lại, Cast Film Indrusion cung cấp kiểm soát độ dày chặt chẽ hơn (± 2 ừm), làm cho nó trở nên lý tưởng cho đồ họa và lớp phủ.
ép phun
LDPE đúc phun đòi hỏi nhiệt độ tan chảy của 180Mùi220 ° C. và nhiệt độ khuôn của 40Mạnh60 ° C..
Nhà thiết kế chỉ định các khoản phụ cấp co rút của 1.5–3 % để chống lại sự co thắt thể tích. Kết quả là, Các bộ phận như Squeeze Chai đạt được kích thước chính xác và độ dày tường nhất quán.
Đúc thổi & Đúc quay
Đất ép ép tạo ra các thùng chứa LDPE rỗng bằng cách bơm một parison nóng chảy bên trong khuôn được làm mát,
trong khi đúc quay sử dụng xoay chậm và nhiệt để tạo ra lớn, Các bộ phận liền mạch, lên đến 2 tôi đường kính - với độ dày tường đồng đều.
Thermoforming & Hình thành chân không
Trong thermoforming, Tấm LDPE (1Dày 5 mm) là nhiệt để 110Mạnh120 ° C. và sau đó treo lên hoặc hút vào khuôn.
Vẽ tỷ lệ lên đến 4:1 Cho phép các cấu hình sâu vừa phải, hữu ích cho các khay và nắp đóng gói.
6. phụ gia, Copolyme & vật liệu tổng hợp
Ổn định UV, Chất chống oxy hóa & Chất làm đầy
Để chống lại sự xuống cấp do tia cực tím, các công thức kết hợp các chất hấp thụ tia cực tím và HALS tại 0.1Cấm1 WT %.
Chất chống oxy hóa (ví dụ., Các hợp chất phenolic) Tại 0.05Cấm0,5 wt % Ngăn chặn quá trình oxy hóa nhiệt, Trong khi chất độn canxi cacbonat (52020 WT %) tăng độ cứng bằng lên đến 30 %.
Hỗn hợp LDPE & Hợp kim
Pha trộn LDPE với LLDPE (mật độ thấp tuyến tính) Tại 205050 wt % tăng cường sức mạnh kéo bằng cách 10–15 % và sức đề kháng thủng bởi 20 %.
Ngược lại, Hợp kim LDPE/HDPE tăng cường độ cứng và tăng điểm nóng chảy bằng cách 510 ° C., Mở cửa sổ ứng dụng rộng hơn.
Nanocomposites & Quân tiếp viện
Kết hợp 1 trận5 wt % Nano - clays hoặc ống nano carbon có thể làm giảm tính thấm khí bằng cách 30550 % và tăng mô đun Young từ 10–20 %, do đó tiến hành LDPE vào bao bì cao cấp và thị trường phim đặc biệt.
7. Các ứng dụng phổ biến của polyetylen mật độ thấp (LDPE)
Nhờ tính linh hoạt của nó, Các tính năng LDPE nổi bật trong:
- Phim linh hoạt: Thu nhỏ bọc, phim mù nông nghiệp, và thực phẩm - lớp lót cấp.
- Túi & Bao bì: Túi tạp hóa, bao tải bán lẻ, và sáu chiếc nhẫn gói.
- Container & Chai: Vắt chai, phân phối ống, và ICE - Cream Tub.
- Ống & Lớp lót: Ống y tế, Áo khoác cáp bảo vệ, và geomembranes.
- Hàng hóa đặc sản: Vỏ chân không, ổ cắm chân giả, và các vật đúc thấp.
Hơn nữa, LDPE có khả năng chống axit, căn cứ, và độ ẩm đóng vai trò của nó trong môi trường đòi hỏi, Từ lớp lót xử lý hóa học đến bìa nông nghiệp ngoài trời.
8. Thuận lợi & Hạn chế của polyetylen mật độ thấp (LDPE)
Thuận lợi
- Tính linh hoạt đặc biệt: Độ giãn dài lên đến 650 % Ngăn chặn vết nứt dưới sự căng thẳng đáng kể.
- Hóa chất & Chống ẩm: Ổn định chống lại hầu hết các axit, căn cứ, và nước xâm nhập.
- Hiệu quả chi phí: Trong số các loại nhựa nhiệt dẻo ít tốn kém nhất, với giá cả thường xuyên 25–35 % Dưới đây HDPE.
- Khả năng tái chế: Được chấp nhận rộng rãi trong các chương trình lề đường như mã nhựa 4, với tỷ lệ tái chế cơ học của 20–30 % trong các thị trường phát triển.
Hạn chế
- Hạn chế nhiệt: Tan chảy ở trên 115 °C Giới hạn các ứng dụng sinh cao.
- Tính thấm khí: Truyền tăng O₂/Co₂ có thể rút ngắn thời hạn sử dụng của các sản phẩm nhạy cảm với oxy.
- Độ nhạy UV: Yêu cầu các chất ổn định để sử dụng ngoài trời, Thêm 0.5–1 % để công thức chi phí.
- Sức mạnh cơ học thấp hơn: Độ bền kéo (10MP20 MPA) Đường mòn HDPE (20Mạnh37 MPa), Hạn chế sử dụng tải nặng.
9. Phân tích so sánh: LDPE vs. Các polyethylen khác
Để nắm bắt hoàn toàn định vị của Polyetylen mật độ thấp (LDPE) Trong gia đình vật liệu polyetylen rộng lớn hơn,
điều cần thiết là so sánh nó với những người thân cấu trúc của nó: Polyethylene mật độ cao (HDPE), Polyetylen mật độ trung bình (MDPE), Và Polyetylen mật độ thấp tuyến tính (Llde).
Trong khi các polyme này có chung nền tảng ethylene monome, của họ Kiến trúc phân tử, mật độ, và các thuộc tính hiệu suất khác nhau đáng kể, do đó xác định sự phù hợp của chúng cho các ứng dụng khác nhau.
LDPE vs. HDPE: Tính linh hoạt so với. Độ cứng
Cấu trúc phân tử & Tỉ trọng
LDPE được đặc trưng bởi chuỗi phân nhánh cao, dẫn đến a mật độ thấp (0.910Hàng0.940 g/cm³) và giảm độ kết tinh (~ 40 …50%).
Ngược lại, Triển lãm HDPE chuỗi tuyến tính với phân nhánh tối thiểu, dẫn đến Mật độ cao hơn (0.940Hàng0.970 g/cm³) và kết tinh lên đến 80%.
Tính chất cơ học
Cung cấp HDPE Độ bền kéo cao hơn (20Mạnh37 MPa) Và cải thiện sức đề kháng tác động So với LDPE, Làm cho nó trở nên lý tưởng cho các sản phẩm cứng nhắc như thùng nhiên liệu, đường ống, thùng, và chai chất tẩy rửa.
LDPE, mặt khác, duy trì độ giãn dài vượt trội khi nghỉ (200–600%), Lợi ích các ứng dụng yêu cầu khả năng kéo dài và khả năng phục hồi, chẳng hạn như phim và ống siết.
Điện trở nhiệt và hóa học
Cả hai vật liệu đều chống lại một loạt các hóa chất, Nhưng HDPE cung cấp Điện trở vết nứt căng thẳng tốt hơn và sự ổn định nhiệt, với a Nhiệt độ lệch nhiệt Gần hơn với 60Mùi75 ° C.,
so với LDPE từ 40 nhiệt độ 50 ° C. Tuy nhiên, HDPE có xu hướng giòn hơn ở nhiệt độ thấp trừ khi được sửa đổi.
LDPE vs. MDPE: Một điểm cân bằng
Tính chất trung gian
Polyetylen mật độ trung bình (MDPE) thu hẹp khoảng cách giữa LDPE và HDPE. Nó có tính năng Phân nhánh vừa phải, dẫn đến a Mật độ 0,926 bóng0,940 g/cm³.
Độ cứng và khả năng chống va đập của nó nằm giữa LDPE và HDPE, làm cho nó phù hợp với Ống khí, Phim thu nhỏ, và đúc quay.
STRECT IRCEPING SỨC KHỎE
MDPE thường trưng bày Tăng cường khả năng chống crack căng thẳng môi trường (Scr) So với LDPE, đặc biệt là khi tiếp xúc với dầu và chất tẩy rửa.
Tuy nhiên, LDPE vẫn giữ cạnh Tính linh hoạt và rõ ràng quang học, Điều quan trọng đối với các ứng dụng như phim bao bì trong suốt.
LDPE vs. Llde: Khả năng xử lý so với. Hiệu suất
Sự khác biệt về cấu trúc
Trong khi LDPE có phân nhánh chuỗi dài, Llde (Polyetylen mật độ thấp tuyến tính) đặc trưng Phân nhánh chuỗi ngắn, được giới thiệu thông qua copolyme hóa với alpha-olefins như butene, Hexene, hoặc octene.
Điều này cho LLDPE tính đồng nhất hơn về trọng lượng phân tử và tính chất cơ học.
Độ bền và sức đề kháng thủng
LLDPE vượt trội so với LDPE về mặt sự dẻo dai, Kháng đâm, và sức mạnh nước mắt"Đặc biệt trong các ứng dụng phim.
Ví dụ, Phim LLDPE thể hiện cường độ tác động phi tiêu cao hơn 2 lần 3 lần các lớp LDPE tương đương.
Xử lý và xem xét chi phí
Tuy nhiên, LLDPE yêu cầu cửa sổ xử lý hẹp hơn Và Áp lực đùn cao hơn, Làm cho nó ít tha thứ hơn LDPE trong phim thổi.
LDPE cũng cung cấp Độ trong quang học và độ bóng bề mặt tốt hơn, vẫn có giá trị trong bao bì thực phẩm và các sản phẩm đối mặt với người tiêu dùng.
Chi phí đánh đổi hiệu suất
Khi chọn cấp độ polyetylen, các kỹ sư và chuyên gia mua sắm phải xem xét Tổng đề xuất giá trị, Không chỉ các số liệu hiệu suất:
| Thuộc tính/tính năng | LDPE | HDPE | MDPE | Llde |
|---|---|---|---|---|
| Tỉ trọng (g/cm³) | 0.910Cấm0.940 | 0.940Cấm0.970 | 0.926Cấm0.940 | 0.915Cấm0.940 |
| Độ bền kéo (MPa) | 10–20 | 20Mạnh37 | 15–30 | 15–30 |
| Độ giãn dài khi đứt (%) | 200Mạnh600 | 100Cấm300 | 300Mạnh600 | 500Mạnh800 |
| Nhiệt độ lệch nhiệt (°C) | 40550 | 60Mạnh75 | 55Mạnh65 | 50Mạnh70 |
| Minh bạch | Cao | Thấp | Trung bình | Trung bình thấp |
| Khả năng xử lý | Xuất sắc | Tốt | Tốt | Vừa phải |
| Chi phí tương đối | Thấp | Thấp | Thấp trung bình | Thấp trung bình |
10. Phần kết luận
Tóm lại, Polyetylen mật độ thấp (LDPE) tiếp tục neo một loạt các sản phẩm lớn, cảm ơn sự linh hoạt chưa từng có của nó, Khả năng hóa học, và khả năng chi trả.
Thông qua kiểm soát chính xác sự trùng hợp, Hệ thống phụ gia được thiết kế riêng, và xử lý nâng cao, LDPE đáp ứng nhu cầu thị trường khác nhau từ bao bì thực phẩm đến các thiết bị y tế.
Mong chờ, Đổi mới trong nanocomposites, Nguyên liệu bền vững, và các công nghệ tái chế nâng cao sẽ tăng thêm vai trò của LDPE trong một vòng tròn, Tài nguyên Tương lai hiệu quả.
Bản tóm tắt
Deze cung cấp một loạt các khả năng sản xuất, bao gồm gia công CNC, đúc kim loại, 3in D, ép phun, Và chế tạo kim loại tấm.
Nhận báo giá ngay lập tức của bạn ngay hôm nay.
