ПЭВД, ПВД

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД, ПВД) или низкой плотности (ПЭНП, LDPE)

Основные физико-химические свойства

Полиэтилен, получаемый при высоком давлении, называют полиэтиленом высокого давления (ПЭВД, ПВД) или низкой плотности (ПЭНП, LDPE). fiz
Полиэтилен низкой плотности (LDPE) – ПЭ со сравнительно сильно разветвленной макромолекулой и низкой плотностью (0,916–0,935 г/см³). Процесс его изготовления протекает при очень высоком давлении от 100 до 300 мПа и температуре 100–300 °С, поэтому обозначается так же, как полиэтилен высокого давления (ПЭВД).

Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n1000) содержат боковые углеводородные цепи C1—С4, молекулы полиэтилена среднего давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена низкого давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкая кристалличность и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД и ПЭСД.

Показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена, приведены в таблице.

Таблица. Сравнительные показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена

Показатель ПЭВД ПЭНД
Общее число групп СН3 на 1000 атомов углерода: 21,6 5
Число концевых групп СН3 на 1000 атомов углерода: 4,5 2
Этильные ответвления 14,4 1
Общее количество двойных связей на 1000 атомов углерода 0,4—0,6 0,4—0,7
в том числе:    
винильных двойных связей (R-CH=CH2), % 17 43
винилиденовых двойных связей, % 71 32
транс-виниленовых двойных связей (R-CH=CH-R'), % 12 25
Степень кристалличности, % 50-65 75-85
Плотность, г/см3 0,91-0,93 0,95-0,96

 

Структура молекулы ПЭНП влияет на свойства иначе, чем на плотность. Одно из важнейших свойств полимеров - кристалличность. Большая длина полимерных цепей приводит к образованию некоторого количества переплетений, что препятствует формированию плотных кристаллических образований при охлаждении, и таким образом между кристаллитами возникают неупорядоченные области.

Участки, где цепи параллельны и плотно упакованы, в значительной степени кристаллизованы, в то время как неупорядоченные области являются аморфными. Кристаллические области известны как кристаллиты.

Когда расплав полимера медленно охлаждают, кристаллиты могут образовывать сферолиты, состоящие из сферически симметричных образований кристаллитов и аморфного полимера.

Молекулы укладываются одна на другую параллельно с образованием ламелей. Кристаллизация распространяется, когда другие молекулы выстраиваются в том же порядке и складываются. Сферолиты, упомянутые ранее, образуются из-за нерегулярностей в структуре молекулы, которые ведут к росту кристаллитов в нескольких направлениях. Наличие боковых ответвлений приводит к уменьшению возможности упорядоченного расположения и, таким образом, снижает кристалличность.

Кристалличность ПЭНП обычно колеблется в интервале 55-70 % (по сравнению с 75-90% ПЭВП).

Другим важным показателем, на который влияет разветвленность цепи, является температура размягчения. Тот факт, что цепи не могут приблизиться плотно друг к другу, означает, что силы притяжения между ними ослабевают и тепловая энергия, необходимая для их перемещения относительно друг друга, т. е. течения, уменьшаются.

Точка размягчения ПЭНП немного ниже точки кипения воды, поэтому этот материал не может быть использован для контакта с кипящей водой или паром при стерилизации.

Таблица. Физико-химические свойства ПЭВД при 20°

 

Параметр

Значение

Плотность, г/см2

0,918-0,930

Разрушающее напряжение, кгс/см2

 

при растяжении

100-170

при статическом изгибе

120-170

при срезе

140-170

относительное удлинение при разрыве, %

500-600

модуль упругости при изгибе, кгс/см2

1200-2600

предел текучести при растяжении, кгс/см2

90-160

относительное удлинение в начале течения, %

15-20

твёрдость по Бринеллю, кгс/мм2

1,4-2,5

Области применения ПЭВД

ПЭВД по объему производства и применения занимает ведущее место в мире. ПЭВД был впервые использован в электротехнической промышленности, главным образом в качестве изоляционного материала для подводных кабелей и позднее - для радаров. Кристалличность ПЭВД обычно колеблется в интервале 55-70 % (по сравнению с 75-90% ПЭНД).

Сферами применения ПЭВД являются:
- экструзия пленок, труб; 
- производство кабеля; 
- литье пластмасс под давлением; 
- производство выдувных изделий.