Le polyéthylène (PE en abrégé) est une résine thermoplastique obtenue par polymérisation d'éthylène. Il comprend également des copolymères d'éthylène avec une petite quantité d'α-oléfine. Le polyéthylène présente de nombreux avantages, tels qu'un toucher inodore et non toxique semblable à celui de la cire, une bonne résistance aux basses températures, une bonne stabilité chimique et la capacité de résister à l'érosion de la plupart des acides et des alcalis. À température ambiante, il est insoluble dans les solvants généraux, absorbe moins d'eau et possède de bonnes propriétés d'isolation électrique.
Le polyéthylène est un composé polymère semi-cristallin qui peut être polymérisé avec le monomère d'éthylène par des méthodes à haute, moyenne et basse pression. De plus, des méthodes en phase vapeur, en suspension et en solution en lit fluidisé sont disponibles pour produire du polyéthylène linéaire basse densité.
Selon la densité, le polyéthylène peut être classé en types tels que le polyéthylène ultra-basse densité (ULDPE), le polyéthylène basse densité (LDPE), le polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE), le polyéthylène moyenne densité (MDPE) et le polyéthylène haute densité (HDPE). .
Selon la méthode de synthèse des polymères, le polyéthylène peut être classé en polyéthylène haute pression (polyéthylène fabriqué à 101.3354.6 MPa), polyéthylène moyenne pression (2.17.1 MPa) et polyéthylène basse pression (0.1 à 2.1 MPa).
En fonction de la masse moléculaire relative, le polyéthylène peut être divisé en masse moléculaire relative moyenne (5.25 millions, courante dans l'industrie et utilisée pour les produits à usage général), masse moléculaire relative élevée (environ 500,000 1,001,500,000), masse moléculaire relative ultra-élevée (10,000 XNUMX XNUMX XNUMX). , et une masse moléculaire relative ultra faible (environ XNUMX XNUMX, principalement utilisée comme lubrifiants et agents dispersants pour le moulage des plastiques).
Selon la structure de la chaîne moléculaire du polymère, le polyéthylène peut être classé en polyéthylène linéaire (par exemple HDPE, MDPE, LLDPE, VLLDPE, ULLDPE, MLLDPE, EPPE, UHMWPE) et en polyéthylène ramifié (LDPE).
1. Polyéthylène ultra basse densité (ULDPE)
Le polyéthylène ultra-basse densité (ULDPE), ou ULDPE en abrégé, est un polymère dont le mécanisme de polymérisation est similaire à celui du LLDPE dans la mesure où il présente une structure linéaire sans branches à longue chaîne. Pour cette raison, l'ULDPE est également connu comme la deuxième génération de LLDPE. Comparé au LLDPE, l'ULDPE a des chaînes ramifiées plus courtes, et les chaînes ramifiées sont plus courtes et plus régulières que celles du LDPE, et ne contiennent pas de branches à chaîne longue. Il a une distribution de poids moléculaire plus étroite et une structure de phase cristalline et un degré d'enchevêtrement différents de ceux du LDPE. La présence d'un grand nombre de branches à chaîne courte dans les films ULDPE affaiblit la formation de zones cristallines dans la chaîne principale du polymère. Lorsque des régions cristallines se forment, elles sont déformées, entraînant des défauts. Dans les mêmes conditions de cristallisation, la structure cristalline de l'ULDPE est très différente, ce qui donne des produits aux propriétés physiques et mécaniques très différentes de celles des autres polyéthylènes.
L'ULDPE se caractérise par :
- Excellente résistance à la traction, résistance aux chocs, résistance à la déchirure et résistance à la perforation.
- Propriétés thermiques : étant donné que le VLPDE et l'ULDPE sont cristallins linéaires à chaîne courte, par rapport au LDPE ramifié à longue chaîne, leurs défauts de structure cristalline sont moins prononcés, d'où un point de fusion plus élevé, environ 20 °C plus élevé que celui des copolymères EVA, ce qui entraîne un température de service plus élevée pour leurs produits.
- Module : U/VLDPE a un module inférieur à celui du LDPE, du LLDPE et du HDPE, ce qui rend ses films résistants, flexibles et doux au toucher.
- Compatibilité : U/VLDPE se mélange bien avec d'autres polyoléfines, montrant une bonne compatibilité.
- Autres propriétés : U/VLDPE présente une excellente capacité de réduction de calibre (atteignant 10-12.7 um), une bonne isolation, des propriétés optiques, une résistance chimique, une résistance à l'huile et une scellabilité.
En termes d'applications :
En ce qui concerne les équipements de munitions de défense, l'ULDPE ayant une bonne résistance aux chocs et une grande capacité d'absorption d'énergie spécifique, peut être utilisé pour la fabrication de vêtements de protection, de casques, de matériaux balistiques, tels que des hélicoptères, des chars et des navires, des plaques de protection blindées, des coques de protection radar. couverture, couverture de missile, gilets pare-balles, gilets anti-coups de couteau, boucliers, parachutes, etc.
Dans l'ingénierie aérospatiale, l'ULDPE convient aux structures de bout d'aile de divers avions, structures de dirigeables et avions bouées en raison de son poids léger, de sa haute résistance et de sa bonne résistance aux chocs.
Dans le secteur civil, l'ULDPE peut être transformé en cordes, câbles, voiles et engins de pêche pour l'ingénierie maritime. Sous poids mort, la longueur de rupture des câbles ULDPE est 8 fois plus longue que celle des câbles en acier et 2 fois plus longue que celle de l'aramide. Les cordes peuvent être utilisées comme cordes d'ancrage fixes pour les superpétroliers, les plates-formes d'exploitation offshore, les phares, etc.
Dans les applications industrielles, l'ULDPE peut être utilisé comme conteneurs résistant à la pression, bandes transporteuses, matériaux de filtration, panneaux de rembourrage pour automobiles, etc. ; dans le domaine de la construction, il peut être utilisé pour les murs, les structures de séparation, etc. Dans l'industrie de fabrication de machines, l'ULDPE est largement utilisé pour fabriquer toutes sortes d'engrenages, cames, roues, rouleaux, poulies, roulements, tuiles d'essieu, bagues, clipsés. arbres, joints, joints d'étanchéité, accouplements élastiques, vis et autres pièces mécaniques.
Dans les articles de sport, l'ULDPE a été transformé en casques, skis, planches à voile, cannes à pêche, raquettes, ainsi qu'en vélos, planches à voile et pièces d'avion ultra-légères.
Dans le domaine médical, l'ULDPE est utilisé dans les matériaux des gouttières dentaires, les implants médicaux et les sutures orthopédiques. Il présente une bonne biocompatibilité et durabilité avec une grande stabilité et ne provoque pas de réactions allergiques. Par conséquent, l’ULDPE a été largement utilisé dans les applications cliniques. De plus, il est utilisé, entre autres, dans la fabrication de gants médicaux et d’autres mesures médicales.
2. Polyéthylène basse densité (LDPE)
Le polyéthylène basse densité (LDPE) est un thermoplastique produit par polymérisation radicalaire de l'éthylène sous haute pression. Ce matériau se présente sous la forme de particules rondes d’un blanc laiteux, non toxiques, insipides, inodores et présentant une surface non brillante. Sa densité varie de 0.916 à 0.930 g/cm³. Le LDPE a des propriétés plus douces, ainsi qu'une bonne ductilité, isolation électrique, stabilité chimique, aptitude au traitement et résistance aux basses températures (jusqu'à -70°C). Cependant, sa résistance mécanique, sa barrière contre l’humidité, son pare-air et sa résistance aux solvants sont médiocres. Sa structure moléculaire n'est pas assez régulière, sa cristallinité est faible (55 % ~ 65 %) et son point de fusion cristalline est faible (108 ~ 126 ℃).
Le LDPE combine d'excellentes caractéristiques, telles qu'une transparence élevée, une inertie chimique, une bonne fermeture et un moulage et un traitement faciles. Il est donc largement utilisé dans l’industrie des polymères.
Le LDPE convient à divers procédés de moulage thermoplastique, tels que le moulage par injection, l'extrusion, le moulage par soufflage, le rotomoulage, le revêtement, le moussage, le thermoformage, le soudage à air chaud, le soudage thermique, etc.
Le LDPE est principalement utilisé pour fabriquer des films tels que des films agricoles, des films couvre-sol, des films agricoles et des films pour serres végétales. Il est également utilisé dans les films d’emballage de confiseries, de légumes, de surgelés, etc. De plus, le LDPE peut être utilisé dans des films moulés par soufflage pour l'emballage de liquides (par exemple le lait, la sauce soja, les jus de fruits, le tofu et le lait de soja) ; sacs résistants, films rétractables, films élastiques et films de doublure ; films pour la construction, films d'emballage industriel général et sacs alimentaires, etc. Le LDPE peut également être utilisé dans des produits moulés par injection tels que des petits récipients, des couvercles, des produits de première nécessité, des fleurs en plastique et des récipients moulés par injection-étirage-soufflage. Il peut également être utilisé dans les dispositifs médicaux, les matériaux d'emballage pharmaceutiques et alimentaires, les tuyaux extrudés, les plaques, l'emballage de fils et de câbles, les profilés, les produits thermoformés, etc. Les produits moulés par soufflage creux peuvent également être fabriqués à partir de LDPE, tels que les contenants de produits laitiers et de confiture. , médicaments, cosmétiques, conteneurs de produits chimiques, réservoirs, etc.
3. Polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE)
Le polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE) est un plastique produit par copolymérisation d'éthylène et d'alpha-oléfines supérieures telles que le butène, l'hexène ou l'octène à des températures et des pressions beaucoup plus basses. Le LLDPE a une distribution de poids moléculaire étroite et une structure linéaire qui lui confère des propriétés rhéologiques différentes par rapport au polyéthylène basse densité (LDPE) typique.
Le LLDPE est un granulé blanc laiteux, non toxique, insipide et inodore. Sa densité est de 0.918~0.935g/cm³. Comparé au LDPE, le LLDPE a des températures de ramollissement et de fusion plus élevées, une meilleure résistance, ténacité, rigidité, résistance à la chaleur et au froid, et une bonne résistance à la fissuration sous contrainte environnementale, à la résistance aux chocs et à la déchirure. De plus, le LLDPE est également résistant aux acides, aux alcalis et aux solvants organiques et est largement utilisé dans l'industrie, l'agriculture, la médecine, la santé et les nécessités quotidiennes.
En termes d'applications, le LLDPE est utilisé dans un large éventail de marchés de films, tels que la production de sacs, de sacs poubelles, d'emballages élastiques, de doublures industrielles, de doublures pour serviettes et de sacs à provisions. Ces applications tirent parti de la résistance et de la ténacité améliorées de la résine LLDPE. Le moulage par injection et le moulage par rotation sont les applications de moulage les plus courantes du LLDPE, et sa ténacité supérieure et sa résistance aux chocs à basse température le rendent théoriquement adapté aux produits tels que les poubelles, les jouets et les appareils réfrigérés.
4. Polyéthylène moyenne densité (MDPE)
Le polyéthylène moyenne densité (MDPE) est un plastique situé entre le polyéthylène haute densité (HDPE) et le polyéthylène basse densité (LDPE), qui possède à la fois la rigidité du HDPE et la flexibilité et la résistance au fluage du LDPE, combinant les avantages des deux. Le MDPE est une résine issue de la copolymérisation d'éthylène et d'octène, avec un squelette linéaire spécial en éthylène et des chaînes ramifiées d'octène, qui offre une excellente ténacité et une résistance à la pression de l'eau à long terme.
Le processus de synthèse pour la production de MDPE adopte la méthode du LLDPE. Les alpha-oléfines couramment utilisées comprennent le propylène, le 1-butène, le 1-hexène et le 1-octène, etc. La quantité d'oléfine utilisée affecte la taille de la densité et la quantité d'oléfine est généralement d'environ 5 % (fraction massique). Le MDPE peut être produit par extrusion, injection, moulage par soufflage, moulage par rotation, rotation et poudre, etc., et les paramètres de son processus de production sont similaires à ceux du PEHD et du LDPE.
Le MDPE introduit en moyenne 20 chaînes méthyle ou 13 chaînes éthyle pour 1000 XNUMX atomes de carbone dans la chaîne principale de la molécule, avec différents nombres et longueurs de branches affectant le changement de propriétés. La copolymérisation augmente le nombre de chaînes reliant les petits morceaux de cristal.
Le MDPE résiste à la fissuration sous contrainte environnementale et conserve sa résistance à long terme. Sa densité relative est de 0.926 à 0.953 g/cm³, sa cristallinité est de 70 à 80 %, son poids moléculaire moyen est de 200,000 8, sa résistance à la traction est de 24 à 50 MPa, son allongement à la rupture est de 60 à 126 %, sa température de fusion est de 135 à 0.1°. C, l'indice de fusion est de 35 à 10 g/0.46 min et la température de déformation thermique (49 MPa) est de 74 à XNUMX °C.
Le MDPE peut être utilisé dans les domaines des tuyaux, des films, des conteneurs creux, etc. Les produits peuvent être utilisés pour le moulage à grande vitesse de diverses bouteilles, des films d'emballage automatiques à grande vitesse, divers produits de moulage par injection, des produits de rotomoulage, des revêtements de fils et de câbles, des matériaux imperméables, des conduites d'eau, des conduites de gaz, etc.
5. Polyéthylène haute densité (HDPE)
Le polyéthylène haute densité (HDPE) est une particule blanche non toxique, inodore et inodore, avec un point de fusion d'environ 130 °C et une densité relative de 0.941 à 0.960 g/cm 3. Il a une bonne résistance à la chaleur et au froid. , stabilité chimique, ainsi qu'une rigidité et une ténacité élevées, une bonne résistance mécanique, des propriétés diélectriques et une résistance à la fissuration sous contrainte environnementale. La température de fusion est de 120-160°C. Pour les matériaux contenant des molécules plus grosses, la plage de température de fusion recommandée se situe entre 200 et 250°C.
Le PEHD est produit par un processus de polymérisation avec un mécanisme de réaction ionique. En fonction de l'initiateur utilisé et de la pression de réaction, il est divisé en méthodes à basse pression et à moyenne pression, ce qui donne des produits à poids moléculaire élevé, avec des branches courtes et peu nombreuses, donc une cristallinité et une densité élevées. Les conditions de polymérisation pour le procédé basse pression sont : pression 0.1-1.5 MPa, température comprise entre 65 et 100°C, en utilisant un initiateur de type Ziegler-Natta : Al(C2H5)3-TiCl4. Le mécanisme de réaction de polymérisation est de nature anionique de coordination. Le PEHD convient à divers procédés de moulage thermoplastique en raison de sa bonne aptitude au moulage, tels que le moulage par injection, l'extrusion, le moulage par soufflage, le rotomoulage, le revêtement, les procédés de moussage, le thermoformage, le soudage par thermoscellage, le soudage thermique, etc.
Ses principaux avantages comprennent la résistance aux acides et aux alcalis, la résistance aux solvants organiques, une excellente isolation électrique et le maintien d’un certain niveau de ténacité à basses températures. Sa dureté de surface, sa résistance à la traction, sa rigidité et ses autres résistances mécaniques sont supérieures à celles du LDPE, proches du PP, plus résistantes que le PP, mais avec un brillant de surface inférieur à celui du PP. Les principaux inconvénients sont de mauvaises performances mécaniques, une mauvaise respirabilité, sujet à la déformation, au vieillissement, à la fragilité, une fragilité inférieure à celle du PP, sujette à la fissuration sous contrainte, une faible dureté de surface, sujette aux rayures. Il est difficile à imprimer, nécessite un traitement corona de surface pour l'impression, ne peut pas être galvanisé et a une surface mate.
Applications du polyéthylène haute densité HDPE :
- Produits moulés par injection : cartons, capsules de bouteilles, fûts, capsules, contenants alimentaires, plateaux, poubelles, boîtes et fleurs en plastique.
- Produits moulés par soufflage : produits moulés creux tels que diverses séries de barils, conteneurs, bouteilles contenant des nettoyants, des produits chimiques, des cosmétiques, des réservoirs d'essence, des nécessités quotidiennes, etc. Comprend également des produits en film comme des sacs d'emballage alimentaire, des sacs à provisions divers, des doublures d'engrais. des films, etc
- Produits extrudés : tuyaux et raccords principalement utilisés dans le transport de gaz, le transport public d'eau et de produits chimiques, tels que les tuyaux de drainage de matériaux de construction, les conduites de gaz, les conduites d'eau chaude, etc. ; matériaux en feuilles principalement utilisés pour les sièges, les valises, les conteneurs de manutention, etc.
- Rotomoulage : produits moulés par injection tels que grands conteneurs, réservoirs de stockage, fûts, caisses, etc.
- Il peut être transformé en films, gaines de fils et de câbles, tuyaux, divers produits creux, produits moulés par injection, fibres, etc. Largement utilisé dans l'agriculture, l'emballage, l'électronique, les machines, les automobiles, les nécessités quotidiennes et d'autres domaines.
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