O polietileno (abreviadamente PE) é uma resina termoplástica produzida pela polimerização do etileno. Também inclui copolímeros de etileno com uma pequena quantidade de α-olefina. O polietileno tem muitas vantagens, como sensação de cera inodora, não tóxica, boa resistência a baixas temperaturas, boa estabilidade química e capacidade de resistir à erosão da maioria dos ácidos e álcalis. À temperatura ambiente, é insolúvel em solventes gerais, tem menor absorção de água e boas propriedades de isolamento elétrico.
O polietileno é um composto polimérico semicristalino que pode ser polimerizado com monômero de etileno por métodos de alta pressão, média pressão e baixa pressão. Além disso, métodos de fase de vapor de leito fluidizado, lama e solução estão disponíveis para produzir polietileno linear de baixa densidade.
Dependendo da densidade, o polietileno pode ser classificado em tipos como polietileno de ultrabaixa densidade (ULDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), polietileno de média densidade (MDPE) e polietileno de alta densidade (HDPE) .
Dependendo do método de síntese do polímero, o polietileno pode ser classificado em polietileno de alta pressão (polietileno produzido a 101.3354.6 MPa), polietileno de média pressão (2.17.1 MPa) e polietileno de baixa pressão (0.1 a 2.1 MPa).
Dependendo da massa molecular relativa, o polietileno pode ser dividido em massa molecular relativa média (5.25 milhões, comum na indústria e usada para produtos de uso geral), massa molecular relativa alta (cerca de 500,000), massa molecular relativa ultra-alta (1,001,500,000) , e massa molecular relativa ultrabaixa (cerca de 10,000, usada principalmente como lubrificantes e agentes dispersantes para moldagem de plásticos).
Dependendo da estrutura da cadeia molecular do polímero, o polietileno pode ser classificado em polietileno linear (por exemplo, HDPE, MDPE, LLDPE, VLLDPE, ULLDPE, MLLDPE, EPPE, UHMWPE) e polietileno ramificado (LDPE).
1. Polietileno de ultrabaixa densidade (ULDPE)
O polietileno de ultrabaixa densidade (ULDPE), ou simplesmente ULDPE, é um polímero cujo mecanismo de polimerização é semelhante ao do LLDPE, pois possui uma estrutura linear sem ramificações de cadeia longa. Por esta razão, o ULDPE também é conhecido como a segunda geração do LLDPE. Comparado ao LLDPE, o ULDPE tem mais cadeias ramificadas curtas, e as cadeias ramificadas são mais curtas e regulares que as do LDPE e não contêm ramificações de cadeia longa. Possui uma distribuição de peso molecular mais estreita e uma estrutura de fase cristalina e grau de emaranhamento diferentes do LDPE. A presença de um grande número de ramificações de cadeia curta em filmes de ULDPE enfraquece a formação de zonas cristalinas na cadeia principal do polímero. Quando regiões cristalinas são formadas, as regiões cristalinas são deformadas, resultando em defeitos. Sob as mesmas condições de cristalização, a estrutura cristalina do ULDPE é significativamente diferente, resultando em produtos com propriedades físicas e mecânicas muito diferentes de outros polietilenos.
ULDPE é caracterizado por:
- Excelente resistência à tração, resistência ao impacto, resistência ao rasgo e resistência à perfuração.
- Propriedades térmicas: Devido ao VLPDE e ao ULDPE serem cristalinos lineares de cadeia curta, em comparação com o LDPE ramificado de cadeia longa, os seus defeitos na estrutura cristalina são menos pronunciados, daí um ponto de fusão mais elevado, cerca de 20°C superior ao dos copolímeros EVA, resultando num maior temperatura de serviço para seus produtos.
- Módulo: U/VLDPE tem um módulo menor em comparação com LDPE, LLDPE e HDPE, tornando seus filmes resistentes, flexíveis e macios ao toque.
- Compatibilidade: U/VLDPE combina bem com outras poliolefinas, apresentando boa compatibilidade.
- Outras propriedades: O U/VLDPE apresenta excelente capacidade de redução (atingindo 10-12.7um), bom isolamento, propriedades ópticas, resistência química, resistência ao óleo e capacidade de vedação.
Em termos de aplicações:
Em termos de equipamentos de munições de defesa, como o ULDPE possui boa resistência ao impacto e grande capacidade específica de absorção de energia, pode ser utilizado para a fabricação de roupas de proteção, capacetes, materiais balísticos, como helicópteros, tanques e navios, placas de proteção de armaduras, escudo de proteção de radar cobertura, cobertura de mísseis, coletes à prova de balas, coletes anti-esfaqueamento, escudos, pára-quedas e assim por diante.
Na engenharia aeroespacial, o ULDPE é adequado para estruturas de pontas de asas de diversas aeronaves, estruturas de dirigíveis e aeronaves de bóia devido ao seu peso leve, alta resistência e boa resistência ao impacto.
No setor civil, o ULDPE pode ser transformado em cordas, cabos, velas e equipamentos de pesca para engenharia naval. Sob peso morto, o comprimento de ruptura dos cabos ULDPE é 8 vezes maior que os cabos de aço e 2 vezes maior que o de aramida. As cordas podem ser usadas como cordas de ancoragem fixas para superpetroleiros, plataformas operacionais offshore, faróis e assim por diante.
Em aplicações industriais, o ULDPE pode ser usado como recipientes resistentes à pressão, correias transportadoras, materiais de filtração, placas de amortecimento automotivo, etc.; no campo da construção, pode ser usado para paredes, estruturas divisórias, etc. Na indústria de fabricação de máquinas, o ULDPE é amplamente utilizado para fazer todos os tipos de engrenagens, cames, impulsores, rolos, polias, rolamentos, telhas de eixo, buchas, clipes eixos, juntas, juntas de vedação, acoplamentos elásticos, parafusos e outras peças mecânicas.
Em artigos esportivos, o ULDPE foi transformado em capacetes, esquis, pranchas de windsurf, varas de pesca, raquetes, bem como bicicletas, pranchas de deslizamento e peças de aeronaves ultraleves.
Na área médica, o ULDPE é utilizado em materiais de moldeiras dentárias, implantes médicos e suturas ortopédicas. Possui boa biocompatibilidade e durabilidade com alta estabilidade e não causa reações alérgicas. Portanto, o ULDPE tem sido amplamente utilizado em aplicações clínicas. Além disso, é utilizado na fabricação de luvas médicas e outras medidas médicas, entre outras.
2. Polietileno de baixa densidade (LDPE)
O polietileno de baixa densidade (LDPE) é um termoplástico produzido pela polimerização radicalar do etileno sob alta pressão. Este material apresenta-se na forma de partículas redondas, brancas leitosas, em forma de esfera, atóxicas, insípidas, inodoras e com superfície não brilhante. Sua densidade varia de 0.916 a 0.930 g/cm³. O PEBD possui propriedades mais macias, além de boa ductilidade, isolamento elétrico, estabilidade química, processabilidade e resistência a baixas temperaturas (até -70°C). No entanto, sua resistência mecânica, barreira à umidade, barreira ao ar e resistência a solventes são fracas. Sua estrutura molecular não é suficientemente regular, sua cristalinidade é baixa (55% ~ 65%) e seu ponto de fusão cristalino é baixo (108 ~ 126 ℃).
O LDPE combina algumas características excelentes, como alta transparência, inércia química, bom fechamento e fácil moldagem e processamento. Portanto, é amplamente utilizado na indústria de polímeros.
O LDPE é adequado para vários processos de moldagem termoplástica, como moldagem por injeção, extrusão, moldagem por sopro, moldagem rotacional, revestimento, formação de espuma, termoformagem, soldagem por ar quente, soldagem por calor e assim por diante.
O LDPE é usado principalmente para fazer produtos cinematográficos, como filmes agrícolas, filmes de cobertura de solo, filmes agrícolas e filmes para estufas vegetais. Também é utilizado em filmes de embalagem para confeitos, vegetais, alimentos congelados e muito mais. Além disso, o LDPE pode ser utilizado em filmes moldados por sopro para embalagens de líquidos (por exemplo, leite, molho de soja, suco de fruta, tofu e leite de soja); sacos resistentes, películas retrácteis, películas elásticas e películas de revestimento; filmes para construção, filmes para embalagens industriais em geral e sacos para alimentos, etc. O LDPE também pode ser usado em produtos moldados por injeção, como pequenos recipientes, tampas, necessidades diárias, flores de plástico e recipientes moldados por sopro e estiramento por injeção. Também pode ser usado em dispositivos médicos, materiais de embalagem farmacêuticos e de alimentos, tubos extrudados, placas, embalagens de fios e cabos, perfis, produtos termoformados, etc. Produtos moldados por sopro também podem ser feitos de LDPE, como recipientes para laticínios e geléias. , medicamentos, cosméticos, recipientes de produtos químicos, tanques e assim por diante.
3. Polietileno linear de baixa densidade (LLDPE)
O polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) é um plástico produzido pela copolimerização de etileno e alfa-olefinas superiores, como buteno, hexeno ou octeno, a temperaturas e pressões muito mais baixas. O LLDPE tem uma distribuição estreita de peso molecular e uma estrutura linear que lhe confere propriedades reológicas diferentes em comparação com o polietileno de baixa densidade típico (LDPE).
LLDPE é um grânulo branco leitoso, não tóxico, insípido e inodoro. Sua densidade é de 0.918~0.935g/cm³. Comparado com o LDPE, o LLDPE tem temperaturas de amolecimento e fusão mais altas, melhor resistência, tenacidade, rigidez, resistência ao calor e ao frio e boa resistência à fissuração por tensão ambiental, resistência ao impacto e resistência ao rasgo. Além disso, o LLDPE também é resistente a ácidos, álcalis e solventes orgânicos, e é amplamente utilizado na indústria, agricultura, medicina, saúde e necessidades diárias.
Em termos de aplicações, o LLDPE é utilizado em uma ampla gama de mercados de filmes, como na produção de sacolas, sacos de lixo, embalagens elásticas, forros industriais, forros de toalhas e sacolas de compras. Essas aplicações aproveitam a resistência e a tenacidade aprimoradas da resina LLDPE. A moldagem por injeção e a rotomoldagem são as aplicações de moldagem mais comuns para o LLDPE, e sua tenacidade superior e resistência ao impacto em baixas temperaturas o tornam teoricamente adequado para produtos como lixeiras, brinquedos e aparelhos refrigerados.
4. Polietileno de média densidade (MDPE)
O polietileno de média densidade (MDPE) é um plástico entre o polietileno de alta densidade (HDPE) e o polietileno de baixa densidade (LDPE), que possui tanto a rigidez do HDPE quanto a flexibilidade e resistência à fluência do LDPE, combinando as vantagens de ambos. MDPE é uma resina feita a partir da copolimerização de etileno e octeno, com uma estrutura linear especial de etileno e cadeias ramificadas de octeno, que proporciona excelente tenacidade e resistência à pressão da água a longo prazo.
O processo sintético para produção de MDPE adota o método do LLDPE. As alfa-olefinas comumente usadas incluem propileno, 1-buteno, 1-hexeno e 1-octeno, etc. A quantidade de olefina usada afeta o tamanho da densidade, e a quantidade de olefina é geralmente cerca de 5% (fração de massa). O MDPE pode ser produzido por extrusão, injeção, moldagem por sopro, moldagem rotacional, rotacional e em pó, etc., e os parâmetros de seu processo de produção são semelhantes aos do HDPE e LDPE.
O MDPE introduz uma média de 20 cadeias metílicas ou 13 cadeias etílicas por 1000 átomos de carbono na cadeia principal da molécula, com diferentes números e comprimentos de ramificações afetando a mudança nas propriedades. A copolimerização aumenta o número de cadeias que conectam os pequenos pedaços de cristal.
O MDPE tem resistência à fissuração por tensão ambiental e retenção de resistência a longo prazo. Sua densidade relativa é 0.926-0.953g/cm³, a cristalinidade é 70%-80%, o peso molecular médio é 200,000, a resistência à tração é 8-24 MPa, o alongamento na ruptura é 50%-60%, a temperatura de fusão é 126-135° C, a taxa de fluxo de fusão é de 0.1-35 g/10 min e a temperatura de distorção térmica (0.46 MPa) é de 49-74°C.
O MDPE pode ser usado nas áreas de tubos, filmes, recipientes ocos e assim por diante. Os produtos podem ser usados para moldagem em alta velocidade de várias garrafas, filmes de embalagem automática de alta velocidade, vários produtos de moldagem por injeção, produtos de rotomoldagem, coberturas de fios e cabos, materiais impermeáveis, canos de água, canos de gás e assim por diante.
5. Polietileno de alta densidade (HDPE)
O polietileno de alta densidade (HDPE) é uma partícula branca não tóxica, não fedorenta e inodora, com ponto de fusão de cerca de 130°C e densidade relativa de 0.941-0.960g/cm 3. Possui boa resistência ao calor e ao frio. , estabilidade química, bem como alta rigidez e tenacidade, boa resistência mecânica, propriedades dielétricas e resistência à fissuração por tensão ambiental. A temperatura de fusão é de 120-160°C. Para materiais com moléculas maiores, a faixa de temperatura de fusão recomendada é entre 200-250°C.
O HDPE é produzido através de um processo de polimerização com mecanismo de reação iônica. Dependendo do iniciador utilizado e da pressão de reação, ela é dividida em métodos de baixa pressão e média pressão, resultando em produtos com alto peso molecular, curtos e com poucas ramificações, portanto alta cristalinidade e densidade. As condições de polimerização para o método de baixa pressão são: pressão 0.1-1.5 MPa, temperatura entre 65-100°C, utilizando um iniciador do tipo Ziegler-Natta: Al(C2H5)3-TiCl4. O mecanismo da reação de polimerização é de natureza aniônica coordenativa. O HDPE é adequado para vários processos de moldagem termoplástica devido à sua boa moldabilidade, como moldagem por injeção, extrusão, moldagem por sopro, rotomoldagem, revestimento, processos de formação de espuma, termoformagem, soldagem por vedação térmica, soldagem térmica, etc.
Suas principais vantagens incluem resistência a ácidos e álcalis, resistência a solventes orgânicos, excelente isolamento elétrico e manutenção de um certo nível de tenacidade em baixas temperaturas. Sua dureza superficial, resistência à tração, rigidez e outras resistências mecânicas são maiores que o LDPE, próximas ao PP, mais tenaz que o PP, mas com menor brilho superficial que o PP. As principais desvantagens são baixo desempenho mecânico, baixa respirabilidade, propenso a deformação, envelhecimento, fragilidade, menor fragilidade que o PP, propenso a fissuras por tensão, baixa dureza superficial, propenso a arranhões. É difícil de imprimir, requer tratamento corona de superfície para impressão, não pode ser galvanizado e tem uma superfície fosca.
Aplicações de polietileno HDPE de alta densidade:
- Produtos moldados por injeção: caixas rotativas, tampas de garrafas, barris, tampas, recipientes para alimentos, bandejas, lixeiras, caixas e flores plásticas.
- Produtos moldados por sopro: produtos moldados ocos, como várias séries de barris, recipientes, garrafas para moldagem por sopro, contendo produtos de limpeza, produtos químicos, cosméticos, tanques de gasolina, necessidades diárias, etc. filmes, etc.
- Produtos extrudados: tubos e acessórios utilizados principalmente na transmissão de gás, água pública e transporte de produtos químicos, como tubos de drenagem de materiais de construção, tubos de gás, tubos de água quente, etc.; materiais em folha utilizados principalmente para assentos, malas, manuseio de contêineres, etc.
- Rotomoldagem: produtos moldados por injeção, como grandes recipientes, tanques de armazenamento, barris, caixas, etc.
- Pode ser processado em filmes, bainhas de fios e cabos, tubos, diversos produtos ocos, produtos moldados por injeção, fibras, etc. Amplamente utilizado na agricultura, embalagens, eletrônicos, máquinas, automóveis, necessidades diárias e outras áreas.
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