El polietileno (PE para abreviar) es una resina termoplástica que se obtiene polimerizando etileno. También incluye copolímeros de etileno con una pequeña cantidad de α-olefina. El polietileno tiene muchas ventajas, como una sensación de cera, inodoro y no tóxico, buena resistencia a las bajas temperaturas, buena estabilidad química y la capacidad de resistir la erosión de la mayoría de los ácidos y álcalis. A temperatura ambiente, es insoluble en disolventes generales, tiene menos absorción de agua y tiene buenas propiedades de aislamiento eléctrico.
El polietileno es un compuesto polimérico semicristalino que se puede polimerizar con monómero de etileno mediante métodos de alta, media y baja presión. Además, se encuentran disponibles métodos de fase de vapor en lecho fluidizado, suspensión y solución para producir polietileno lineal de baja densidad.
Dependiendo de la densidad, el polietileno se puede clasificar en tipos como polietileno de ultrabaja densidad (ULDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de media densidad (MDPE) y polietileno de alta densidad (HDPE). .
Dependiendo del método de síntesis del polímero, el polietileno se puede clasificar en polietileno de alta presión (polietileno fabricado a 101.3354.6 MPa), polietileno de media presión (2.17.1 MPa) y polietileno de baja presión (0.1 a 2.1 MPa).
Dependiendo de la masa molecular relativa, el polietileno se puede dividir en masa molecular relativa media (5.25 millones, común en la industria y utilizado para productos de uso general), masa molecular relativa alta (alrededor de 500,000), masa molecular relativa ultraalta (1,001,500,000). , y masa molecular relativa ultrabaja (alrededor de 10,000, utilizados principalmente como lubricantes y agentes dispersantes para el moldeado de plásticos).
Dependiendo de la estructura de la cadena molecular del polímero, el polietileno se puede clasificar en polietileno lineal (por ejemplo, HDPE, MDPE, LLDPE, VLLDPE, ULLDPE, MLLDPE, EPPE, UHMWPE) y polietileno ramificado (LDPE).
1. Polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE)
El polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE), o ULDPE para abreviar, es un polímero cuyo mecanismo de polimerización es similar al del LLDPE en que tiene una estructura lineal sin ramificaciones de cadena larga. Por esta razón, el ULDPE también se conoce como la segunda generación de LLDPE. En comparación con el LLDPE, el ULDPE tiene más cadenas ramificadas cortas, y las cadenas ramificadas son más cortas y más regulares que las del LDPE, y no contienen ramas de cadena larga. Tiene una distribución de peso molecular más estrecha y una estructura de fase cristalina y un grado de entrelazamiento diferentes que el LDPE. La presencia de una gran cantidad de ramificaciones de cadena corta en las películas de ULDPE debilita la formación de zonas cristalinas en la cadena principal del polímero. Cuando se forman regiones cristalinas, éstas se deforman, dando lugar a defectos. Bajo las mismas condiciones de cristalización, la estructura cristalina del ULDPE es significativamente diferente, lo que da como resultado productos con propiedades físicas y mecánicas muy diferentes a las de otros polietilenos.
La ULDPE se caracteriza por:
- Excelente resistencia a la tracción, resistencia al impacto, resistencia al desgarro y resistencia a la perforación.
- Propiedades térmicas: debido a que el VLPDE y el ULDPE son cristalinos lineales de cadena corta, en comparación con el LDPE ramificado de cadena larga, sus defectos de estructura cristalina son menos pronunciados, de ahí un punto de fusión más alto, aproximadamente 20 °C más alto que el de los copolímeros EVA, lo que resulta en un mayor temperatura de servicio para sus productos.
- Módulo: U/VLDPE tiene un módulo más bajo en comparación con LDPE, LLDPE y HDPE, lo que hace que sus películas sean resistentes, flexibles y suaves al tacto.
- Compatibilidad: U/VLDPE se mezcla bien con otras poliolefinas y muestra buena compatibilidad.
- Otras propiedades: U/VLDPE exhibe una excelente capacidad de reducción de espesor (alcanzando 10-12.7 um), buen aislamiento, propiedades ópticas, resistencia química, resistencia al aceite y sellabilidad.
En términos de aplicaciones:
En términos de equipos de municiones de defensa, debido a que el ULDPE tiene buena resistencia al impacto y una gran capacidad de absorción de energía específica, se puede utilizar para la fabricación de ropa protectora, cascos, materiales balísticos, como helicópteros, tanques y barcos, placas de protección de blindaje, carcasas de protección de radar. cobertura, cobertura de misiles, chalecos antibalas, chalecos antipuñaladas, escudos, paracaídas, etc.
En ingeniería aeroespacial, el ULDPE es adecuado para estructuras de punta de ala de diversos aviones, estructuras de dirigibles y aeronaves boya debido a su peso ligero, alta resistencia y buena resistencia al impacto.
En el sector civil, el ULDPE se puede convertir en cuerdas, cables, velas y aparejos de pesca para ingeniería marina. Bajo peso propio, la longitud de rotura de los cables ULDPE es 8 veces más larga que la de los cables de acero y 2 veces más larga que la de aramida. Los cables se pueden utilizar como cables de anclaje fijos para superpetroleros, plataformas operativas marinas, faros, etc.
En aplicaciones industriales, el ULDPE se puede utilizar como contenedores resistentes a la presión, cintas transportadoras, materiales de filtración, tableros amortiguadores para automóviles, etc.; en el campo de la construcción, se puede utilizar para paredes, estructuras divisorias, etc. En la industria de fabricación de maquinaria, el ULDPE se usa ampliamente para fabricar todo tipo de engranajes, levas, impulsores, rodillos, poleas, cojinetes, tejas de eje, casquillos, clipados. ejes, juntas, juntas de estanqueidad, acoplamientos elásticos, tornillos y otras piezas mecánicas.
En artículos deportivos, el ULDPE se ha convertido en cascos, esquís, tablas de windsurf, cañas de pescar, raquetas, así como bicicletas, tablas deslizantes y piezas de aviones ultraligeras.
En el campo médico, el ULDPE se utiliza en materiales para bandejas dentales, implantes médicos y suturas ortopédicas. Tiene buena biocompatibilidad y durabilidad con alta estabilidad y no provoca reacciones alérgicas. Por tanto, el ULDPE se ha utilizado ampliamente en aplicaciones clínicas. Además, se utiliza en la fabricación de guantes médicos y otras medidas médicas, entre otras.
2. Polietileno de baja densidad (LDPE)
El polietileno de baja densidad (LDPE) es un termoplástico producido por polimerización de radicales libres de etileno a alta presión. Este material se presenta en forma de partículas redondas de color blanco lechoso, no tóxico, insípido, inodoro y con una superficie no brillante. Su densidad oscila entre 0.916 y 0.930 g/cm³. El LDPE tiene propiedades más blandas, así como buena ductilidad, aislamiento eléctrico, estabilidad química, procesabilidad y resistencia a bajas temperaturas (hasta -70°C). Sin embargo, su resistencia mecánica, barrera contra la humedad, barrera contra el aire y resistencia a los disolventes son deficientes. Su estructura molecular no es lo suficientemente regular, su cristalinidad es baja (55%~65%) y su punto de fusión cristalino es bajo (108~126℃).
El LDPE combina algunas características excelentes, como alta transparencia, inercia química, buen cierre y fácil moldeado y procesamiento. Por tanto, se utiliza ampliamente en la industria de los polímeros.
El LDPE es adecuado para diversos procesos de moldeo de termoplásticos, como moldeo por inyección, extrusión, moldeo por soplado, moldeo rotacional, recubrimiento, formación de espuma, termoformado, soldadura con aire caliente, soldadura por calor, etc.
El LDPE se utiliza principalmente para fabricar productos cinematográficos como películas agrícolas, películas para cubrir suelos, películas agrícolas y películas para invernaderos de hortalizas. También se utiliza en películas de embalaje para confitería, verduras, alimentos congelados y más. Además, el LDPE se puede utilizar en películas moldeadas por soplado para envasado de líquidos (por ejemplo, leche, salsa de soja, zumo de frutas, tofu y leche de soja); bolsas resistentes, películas retráctiles, películas elásticas y películas de revestimiento; películas para la construcción, películas de embalaje industrial en general y bolsas de alimentos, etc. El LDPE también se puede utilizar en productos moldeados por inyección, como recipientes pequeños, tapas, artículos de primera necesidad, flores de plástico y recipientes moldeados por inyección y soplado. También se puede utilizar en dispositivos médicos, materiales de envasado de alimentos y productos farmacéuticos, tubos extruidos, placas, envolturas de alambres y cables, perfiles, productos termoformados, etc. Los productos moldeados huecos moldeados por soplado también se pueden fabricar con LDPE, como contenedores de lácteos y mermeladas. , medicamentos, cosméticos, envases de productos químicos, tanques, etc.
3. Polietileno lineal de baja densidad (LLDPE)
El polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) es un plástico producido por la copolimerización de etileno y alfa olefinas superiores como buteno, hexeno u octeno a temperaturas y presiones mucho más bajas. El LLDPE tiene una distribución estrecha de peso molecular y una estructura lineal que le otorga propiedades reológicas diferentes en comparación con el típico polietileno de baja densidad (LDPE).
LLDPE es un gránulo de color blanco lechoso, no tóxico, insípido e inodoro. Su densidad es 0.918~0.935g/cm³. En comparación con el LDPE, el LLDPE tiene temperaturas de ablandamiento y fusión más altas, mejor resistencia, tenacidad, rigidez, resistencia al calor y al frío, y buena resistencia al agrietamiento por tensión ambiental, resistencia al impacto y resistencia al desgarro. Además, el LLDPE también es resistente a ácidos, álcalis y disolventes orgánicos, y se utiliza ampliamente en la industria, la agricultura, la medicina, la salud y las necesidades diarias.
En términos de aplicaciones, el LLDPE se utiliza en una amplia gama de mercados de películas, como la producción de bolsas, bolsas de basura, envoltorios elásticos, revestimientos industriales, revestimientos para toallas y bolsas de compras. Estas aplicaciones aprovechan la resistencia y tenacidad mejoradas de la resina LLDPE. El moldeo por inyección y el moldeo rotacional son las aplicaciones de moldeo más comunes para el LLDPE, y su tenacidad superior y su resistencia al impacto a baja temperatura lo hacen teóricamente adecuado para productos como contenedores de basura, juguetes y aparatos refrigerados.
4. Polietileno de media densidad (MDPE)
El polietileno de media densidad (MDPE) es un plástico entre el polietileno de alta densidad (HDPE) y el polietileno de baja densidad (LDPE), que tiene tanto la rigidez del HDPE como la flexibilidad y resistencia a la fluencia del LDPE, combinando las ventajas de ambos. MDPE es una resina obtenida de la copolimerización de etileno y octeno, con una estructura principal lineal especial de etileno y cadenas ramificadas de octeno, que proporciona una excelente tenacidad y resistencia a la presión del agua a largo plazo.
El proceso sintético para la producción de MDPE adopta el método de LLDPE. Las alfa olefinas comúnmente utilizadas incluyen propileno, 1-buteno, 1-hexeno y 1-octeno, etc. La cantidad de olefina utilizada afecta el tamaño de la densidad, y la cantidad de olefina es generalmente de aproximadamente el 5 % (fracción de masa). El MDPE se puede producir mediante extrusión, inyección, moldeo por soplado, moldeo rotacional, rotacional y en polvo, etc., y los parámetros de su proceso de producción son similares a los del HDPE y LDPE.
El MDPE introduce un promedio de 20 cadenas de metilo o 13 de etilo por cada 1000 átomos de carbono en la cadena principal de la molécula, con diferentes números y longitudes de ramificaciones que afectan el cambio de propiedades. La copolimerización aumenta el número de cadenas que conectan los pequeños trozos de cristal.
El MDPE tiene resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y retención de resistencia a largo plazo. Su densidad relativa es 0.926-0.953 g/cm³, cristalinidad es 70%-80%, peso molecular promedio es 200,000, resistencia a la tracción es 8-24 MPa, alargamiento de rotura es 50%-60%, temperatura de fusión es 126-135° C, el caudal de fusión es de 0.1 a 35 g/10 min y la temperatura de distorsión por calor (0.46 MPa) es de 49 a 74 °C.
El MDPE se puede utilizar en los campos de tuberías, películas, contenedores huecos, etc. Los productos se pueden utilizar para el moldeo a alta velocidad de varias botellas, películas de embalaje automático de alta velocidad, diversos productos de moldeo por inyección, productos de moldeo rotacional, revestimientos de alambres y cables, materiales impermeables, tuberías de agua, tuberías de gas, etc.
5. Polietileno de alta densidad (HDPE)
El polietileno de alta densidad (HDPE) es una partícula blanca no tóxica, inodoro y sin olor, con un punto de fusión de aproximadamente 130 °C y una densidad relativa de 0.941-0.960 g/cm 3. Tiene buena resistencia al calor y al frío. , estabilidad química, así como alta rigidez y tenacidad, buena resistencia mecánica, propiedades dieléctricas y resistencia al agrietamiento por tensión ambiental. La temperatura de fusión es de 120-160°C. Para materiales con moléculas más grandes, el rango de temperatura de fusión recomendado es entre 200 y 250 °C.
El HDPE se produce mediante un proceso de polimerización con un mecanismo de reacción iónico. Dependiendo del iniciador utilizado y de la presión de reacción, se divide en métodos de baja y media presión, lo que da como resultado productos con alto peso molecular, cortos y con pocas ramificaciones, por lo tanto, alta cristalinidad y densidad. Las condiciones de polimerización para el método de baja presión son: presión de 0.1 a 1.5 MPa, temperatura entre 65 y 100 °C, utilizando un iniciador tipo Ziegler-Natta: Al(C2H5)3-TiCl4. El mecanismo de la reacción de polimerización es de naturaleza aniónica coordinativa. El HDPE es adecuado para diversos procesos de moldeo de termoplásticos debido a su buena moldeabilidad, como moldeo por inyección, extrusión, moldeo por soplado, moldeo rotacional, recubrimiento, procesos de formación de espuma, termoformado, soldadura por termosellado, soldadura térmica, etc.
Sus principales ventajas incluyen resistencia a ácidos y álcalis, resistencia a disolventes orgánicos, excelente aislamiento eléctrico y mantenimiento de un cierto nivel de tenacidad a bajas temperaturas. Su dureza superficial, resistencia a la tracción, rigidez y otras resistencias mecánicas son mayores que las del LDPE, cercanas al PP, más resistentes que el PP, pero con un brillo superficial menor que el PP. Las principales desventajas son un rendimiento mecánico deficiente, poca transpirabilidad, tendencia a la deformación, envejecimiento, fragilidad, menor fragilidad que el PP, tendencia a agrietarse por tensión, baja dureza de la superficie y tendencia a rayarse. Es difícil imprimir sobre él, requiere un tratamiento de corona en la superficie para imprimir, no se puede galvanizar y tiene una superficie mate.
Aplicaciones del polietileno HDPE de alta densidad:
- Productos moldeados por inyección: cajas rotativas, tapas de botellas, barriles, tapas, recipientes para alimentos, bandejas, botes de basura, cajas y flores de plástico.
- Productos moldeados por soplado: productos moldeados huecos, como varias series de barriles, contenedores, botellas que contienen productos de limpieza, productos químicos, cosméticos, tanques de gasolina, artículos de primera necesidad, etc. También incluye productos de película como bolsas de embalaje de alimentos, bolsas de compras diversas y revestimientos de fertilizantes. películas, etc
- Productos extruidos: tuberías y accesorios utilizados principalmente en la transmisión de gas, transporte público de agua y productos químicos, como tuberías de drenaje de materiales de construcción, tuberías de gas, tuberías de agua caliente, etc.; Materiales laminados utilizados principalmente para asientos, maletas, manipulación de contenedores, etc.
- Moldeo rotacional: productos moldeados por inyección como grandes contenedores, tanques de almacenamiento, barriles, cajas, etc.
- Puede procesarse en películas, cubiertas de alambres y cables, tuberías, diversos productos huecos, productos moldeados por inyección, fibras, etc. Ampliamente utilizado en agricultura, embalaje, electrónica, maquinaria, automóviles, artículos de primera necesidad y otras áreas.
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