PE пластмаса: свойства, видове, приложения и как да проектирате

Полиетилен (PE) е универсална синтетична смола, която революционизира ежедневието ни. Това е най -широко използваната пластмаса в света.

Открит през 30 -те години на миналия век, PE измина дълъг път от скромните си начала. Днес това е съществен материал в безброй индустрии.

От опаковане до строителство, PE Plastic играе решаваща роля в нашия съвременен свят. В тази публикация ще изследваме завладяващия свят на PE Plastic.

Ще научите за неговите свойства, видове и приложения, които го правят незаменим в ежедневието ни.

Химичен състав и структура на PE пластмаса

Химическа формула

Полиетиленът (PE) има проста химическа формула: (C2H4) n . Състои се от два въглеродни атома, свързани с четири водородни атома. 'N ' във формулата представлява повтарящите се единици на тази структура. Когато много етиленови молекули (C2H4) се съединят, те образуват дълги вериги, създавайки полиетилен.

Молекулна структура на PE

Процесът зад това се нарича полимеризация . Етиленовите мономери се свързват във верижна реакция, превръщайки се в PE. Този процес може да се случи чрез различни методи, като полимеризация на Ziegler-natta или полимеризация на свободни радикали . Всеки метод леко влияе на крайните свойства на PE.

Молекулярна структура

Молекулярната структура на PE играе ключова роля в нейното изпълнение. Молекулното тегло на PE може да варира значително и това се отразява на силата, гъвкавостта и издръжливостта на пластмасата. По-високото молекулно тегло обикновено означава по-силен материал, което го прави подходящ за тежкотоварни приложения.

Разклоняването е друг важен фактор. PE може да има различни нива на разклоняване в молекулярните си вериги. Повече разклоняване, като в полиетилен с ниска плътност (LDPE) , води до по-мека, по-гъвкава пластмаса. От друга страна, полиетиленът с висока плътност (HDPE) има по-малко клони, което го прави по-строг и по-твърд.

Кристалността също влияе върху поведението на PE. Колкото по -кристален е PE, толкова по -твърд и по -малко прозрачен става. Например, HDPE, който има висока степен на кристалност, се използва в продукти, които изискват сила, като контейнери и тръби. За разлика от тях, LDPE, с по -ниска кристалност, е идеален за пластмасови торбички и гъвкави филми.

Видове PE пластмаса

Полиетилен с ниска плътност (LDPE)

Характеристики и свойства

LDPE е известен със своята гъвкавост и прозрачност. Той е мек, здрав и устойчив на удар.

Ключови свойства:

• Плътност: 0,910-0,925 g/cm³

• Точка на топене: 105-115 ° C.

• Добра химическа устойчивост

• Ниска абсорбция на вода

Процес на производство

LDPE се произвежда с помощта на високо налягане и температура. Процесът включва:

1. Етиленово компресиране на газ

2. Полимеризация в реактор

3. Охлаждане и пелетизиране

Общи приложения

• Пластмасови торбички

• Изстискайте бутилки

• Филми за опаковане на храни

• Тел и кабелна изолация

Полиетилен с висока плътност (HDPE)

Уникални характеристики и предимства

HDPE е по -силен и по -твърд от LDPE. Предлага:

• По -висока якост на опън

• По -добра химическа устойчивост

• Подобрена бариера за влага

Производствени методи

HDPE се произвежда с помощта на ниско налягане и температура. Методите включват:

• Полимеризация на суспензията

• Полимеризация на газовата фаза

Популярни приложения в индустрията

• Кани за мляко и капачки за бутилки

• Тръби за вода и газ

• Резервоари за гориво за превозни средства

• Кошчета за рециклиране

Линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE)

Сравнение с LDPE

LLDPE комбинира характеристики на LDPE и HDPE:

• По -гъвкав от HDPE

• По -силен от LDPE

• По -добра пробивна устойчивост

Техники за производство

LLDPE се произвежда с помощта на:

• Ziegler-natta катализатори

• Металоценови катализатори

Тези методи позволяват прецизен контрол на разклоняването.

Специфични приложения

• Опадение на разтягане

• Селскостопански филми

• Гъвкави тръби

• Кабелни покрития

Ултра-високо молекулно тегло полиетилен (UHMWPE)

Изключителни свойства

Uhmwpe може да се похвали:

• Изключително висока сила на удара

• Нисък коефициент на триене

• Отлична устойчивост на абразия

Предизвикателства за производството

Производството UHMWPE е сложно поради:

• Много високо молекулно тегло

• Трудност при обработката

Често се използват специални техники като формоване на компресия.

Приложения с висока производителност

• Бронежинкови жилетки

• Изкуствени стави в медицината

• Части за индустриални машини

• Високопроизводителни влакна

Кръстосано омрежен полиетилен (PEX)

Предимства на кръстосаното свързване

Кръстосаното свързване подобрява:

• Температурно съпротивление

• Химическа устойчивост

• Механична якост

Процес на производство

PEX се произвежда от:

1. Създаване на HDPE

2. Омрежване с помощта на пероксиди, силан или електронен лъч

Използване във водопровод и строителство

• Лъчезарни отоплителни системи

• Питейни тръби за вода

• Изолация за кабели с високо напрежение

• Геотермален пренос на топлина

Полиетилен със средна плътност (MDPE)

Свойства и характеристики

MDPE предлага баланс между HDPE и LDPE:

• Плътност: 0,926-0,940 g/cm³

• Добра устойчивост на въздействие

• Умерена скованост

Производствени методи

MDPE обикновено се произвежда с помощта на:

• Катализатори на хром/силициев диоксид

• Ziegler-natta катализатори

Приложения в газови тръби и фитинги

• Тръби за разпределение на природен газ

• Фитинги за газови системи

• Тръби за налягане за вода

• Тръби за защита на кабелите

Етиленови съполимери

Видове съполимери

Общите етиленови съполимери включват:

• Етилен винилацетат (EVA)

• Етилен акрилова киселина (EAA)

• Етилен метакрилова киселина (EMAA)

Уникални свойства и предимства

Етиленови съполимери предлагат:

• Подобрена гъвкавост

• Подобрена адхезия

• По -добра яснота

• Повишена здравина

Специфични приложения

• Ева: Пянен подметки в обувки

• EAA: Лепилни слоеве в опаковката

• EMAA: ПОКРИТИ ЗА ГОЛО

• Общи: Лепила за горещи стопилки, уплътнители

Основни свойства на PE пластмасата

Вариации на плътността

PE пластмасите се предлагат в различни плътности. Това свойство значително влияе върху техните характеристики и приложения.

Ето една бърза разбивка:

• LDPE: 0.910-0.925 g/cm³

• LLDPE: 0.915-0.925 g/cm³

• MDPE: 0.926-0.940 g/cm³

• HDPE: 0.941-0.965 g/cm³

По -високата плътност обикновено означава по -голяма якост и скованост. По -ниската плътност предлага повече гъвкавост и устойчивост на въздействие.

Молекулярно въздействие на теглото

Молекулното тегло играе решаваща роля в свойствата на PE. Той влияе върху силата, здравината и обработваемостта.

Ключови точки:

• По -високо молекулно тегло = повишена якост и устойчивост на въздействие

• По -ниско молекулно тегло = по -лесна обработка и по -добър поток

UHMWPE, с изключително високото си молекулно тегло, показва изключителна якост и устойчивост на износване.

Химическа устойчивост

PE пластмасите обикновено проявяват отлична химическа устойчивост. Те са инертни за много вещества.

Съпротивата варира в зависимост от типа PE:

• HDPE: Превъзходна устойчивост на химикали и разтворители

• LDPE: Добра устойчивост, но може да бъде засегната от някои въглеводороди

PE се съпротивлява на киселини, бази и повечето разтворители. Не е устойчив на силни окислителни средства.

Температурна толерантност

PE пластмасите могат да издържат на диапазон от температури. Изпълнението им варира в зависимост от типа и клас.

Общи температурни диапазони:

• LDPE: -50 ° C до +80 ° C

• HDPE: -60 ° C до +120 ° C

• UHMWPE: -200 ° C до +80 ° C

PEX предлага подобрена висока температурна устойчивост, подходяща за тръби за гореща вода.

UV съпротива

Немодифицираният PE е податлив на разграждане на UV. Продължителното излагане на слънце може да причини промени и промени в цвета.

За подобряване на UV съпротивата:

1. Добавете UV стабилизатори

2. Включете Carbon Black (за продуктите от Black PE)

UV-стабилизираните PE намират употреба във външни приложения като селскостопански филми и мебели на открито.

Съображения за безопасност на храните

Много видове PE са одобрени от FDA за контакт с храна. Те са нетоксични и не придават вкус или миризма.

Характеристики на PE-безопасността на храната:

• Ниска миграция на добавки

• Устойчив на растеж на микробите

• Лесно за почистване и стерилизиране

HDPE и LDPE обикновено се използват в опаковането на храни. UHMWPE е подходящ за оборудване за преработка на храни.

Запомнете: Винаги проверявайте конкретни оценки за спазване на безопасността на храните.

Подробно сравнение на собственост на PE типове

свойство	LDPE	LLDPE	MDPE	HDPE	UHMWPE
Плътност (g/cm³)	0.910 - 0.925	0.915 - 0.925	0.926 - 0.940	0.941 - 0.965	0.930 - 0.935
Кристалност	Ниско (40-50%)	Средна (50-60%)	Средно висок	Високо (70-80%)	Много високо (> 85%)
Якост на опън (MPA)	8-12	10-30	20-35	20-40	40-48
Точка на топене (° С)	105 - 115	120 - 130	125 - 135	130 - 137	130 - 135
Гъвкавост	Най -гъвкав	Гъвкав	Умерен	По -малко гъвкав	Най -малко гъвкав
Твърдост	Най -малко твърд	Леко твърд	Умерено твърд	Твърд	Най -твърд
Основни характеристики	Гъвкав, прозрачен	Подобрена сила, устойчива на пункция	Баланс на свойствата	Силен, химически устойчив	Изключително силен, устойчив на износване
Общи приложения	Филми, чанти	Опадение на стрии, тръби	Газови тръби, кабели	Бутилки, тръби	Части с висока производителност

ЗАБЕЛЕЖКА: Точните стойности могат да варират леко в зависимост от конкретни степени и производители.

Техники за обработка на PE

PE пластмасата е универсална. Може да се обработва с помощта на различни методи.

Инжекционно формоване

Инжекционното формоване е популярно за масово производство на PE части. Ето как работи:

1. Пелетите се разтопят.

2. Разтопената пластмаса се инжектира във форма.

3. Мухълът се охлажда, втвърдявайки пластмасата.

4. Готовата част е изхвърлена.

Този метод е чудесен за създаване на сложни форми. Използва се за капачки за бутилки, контейнери и играчки.

Екструзия

Екструзията се използва за създаване на непрекъснати профили. Процесът включва:

1. Топене на пелети.

2. Принуждавайки разтопената пластмаса през матрица.

3. Охлаждане и втвърдяване на екструдираната форма.

Той е идеален за производство на тръби, тръби и телени покрития.

Издухване

Инжекционното формоване е идеално за кухи обекти. Ето процеса:

1. PE тръба (Parison) е екструдирана.

2. Парисонът е притиснат във форма.

3. Въздухът се взривява в парисона, разширява го до формата на формата.

4. Частта се охлажда и се изхвърля.

Тази техника се използва за бутилки, резервоари за гориво и големи контейнери.

Ротационно формоване

Ротационното формоване е чудесно за големи, кухи части. Стъпките са:

1. PE прах се поставя във форма.

2. Мухълът се нагрява и завърта.

3. Прахът се разтопи и покрива интериора на формата.

4. Мухълът се охлажда и частта се отстранява.

Използва се за резервоари, оборудване за детски площадки и каяци.

Компресионно формоване (за UHMWPE)

UHMWPE изисква специална обработка. Често се използва формоване на компресия:

1. UHMWPE прах се поставя в отопляема форма.

2. Налягането се прилага за компресиране на праха.

3. Материалът се нагрява до точката на топене.

4. Частта се охлажда под налягане.

Този метод произвежда части с висока якост като изкуствени стави.

Раздуване на филми

Film Blowing създава тънки PE филми. Процесът:

1. PE се разтопява и се екструдира в тръба.

2. Въздухът се взривява в тръбата, разширява я.

3. Балонът се охлажда и се срива.

4. Филмът е навит на ролки.

Тази техника произвежда пластмасови торбички и опаковъчни филми.

3D печат с PE

3D печат с PE . Появява се Той предлага нови възможности:

• HDPE нишки са достъпни за FDM принтери.

• Той позволява персонализирано производство на малки партиди.

• Може да се използва рециклиран PE, насърчавайки устойчивостта.

Предизвикателствата остават, но това е вълнуваща област на развитие.

Модификации и добавки за PE пластмаса

Омрежване за създаване на PEX

Кръстосано омреженото PE (PEX) предлага подобрени свойства:

• По -висока температурна устойчивост

• По -добра химическа устойчивост

• Повишена сила на удара

PEX се създава чрез три метода:

1. Пероксид (PEX-A)

2. Силан (PEX-B)

3. Електронна греда (PEX-C)

Той е широко използван във водопроводни и лъчезарни отоплителни системи.

Хлориране за получаване на CPE

Хлориран PE (CPE) добавя нови функции:

• Подобрена устойчивост на времето

• Подобрена забавяне на пламъка

• Повишена устойчивост на маслото

CPE се използва в:

• Покривни мембрани

• Тел и кабелни кокинг

• Автомобилни части

Съполимери (EVA, етилен-акрилова киселина)

Кополимерите комбинират PE с други мономери:

Етилен винилацетат (EVA)

• Повишена гъвкавост

• По -добра яснота

• Подобрена устойчивост на въздействие

EVA се използва в:

• Подметки за обувки

• Опаковъчни филми

• Горещи лепила за стопилка

Етилен-акрилова киселина (EAA)

• Подобрени свойства на адхезия

• Подобрена здравина

• По -добра печатаемост

EAA намира приложения в:

• Многослойна опаковка

• Покрития

• Лепила

Металоценски PE (MPE) за подобрени свойства

MPE предлага няколко предимства:

• По -равномерна молекулярна структура

• Подобрена сила и здравина

• По -добри оптични свойства

Използва се в:

• Високопроизводителни филми

• Устойчиви на въздействие продукти

• Медицинска опаковка

Други модификации за конкретни приложения

PE може да бъде модифициран с различни добавки:

на тип	Цел	Приложение за добавка
UV стабилизатори	Предотвратяване на деградацията от слънчева светлина	Продукти на открито
Антиоксиданти	Предотвратяване на окисляването по време на обработката	Всички PE продукти
Оцветители	Добавете цвят	Потребителски стоки
Забавници на пламъка	Намаляване на запалимостта	Строителни материали

Приложения в индустриите

PE пластмасата е невероятно универсална. Използва се в множество индустрии.

Опаковане

Опаковка за храна

PE е идеален за опаковане на храни. Използва се в:

• Пластмасови торбички

• Контейнери за храна

• Капачки на бутилката

LDPE и HDPE са често срещан избор. Те поддържат храната свежа и безопасна.

на магьосникИзточник U-Nuo   HDPE шампоан 16 унции лосион бутилки 

Индустриална опаковка

PE блести и в индустриални опаковки:

• Коулки за доставка

• Барабанни облицовки

• Защитни опаковки

HDPE често се използва за неговата здравина и химическа устойчивост.

Предимства в индустрията за опаковки

PE предлага много предимства:

• Лек

• Устойчив на влага

• Рентабилен

• Рециклируем

Тези качества правят PE най -добър избор за опаковане.

Строителни и строителни материали

Тръби и фитинги

PE тръбите се използват широко. Те са страхотни за:

• Водоснабдяване

• Разпределение на газ

• Канализационни системи

HDPE тръбите са издръжливи и устойчиви на корозия.

Изолационни материали

PE пяна е отличен изолатор. Използва се в:

• Стенна изолация

• Подложка на покрива

• Звуково заглушаване

Той е лек и устойчив на влага.

Геомембрани

PE геомембраните са от решаващо значение в строителството:

• Депани облицовки

• Лайнери за езерце

• Контрол на ерозията

Те осигуряват отлична химическа устойчивост и издръжливост.

Автомобилна индустрия

Резервоари за гориво

Резервоарите за гориво HDPE са често срещани в превозните средства. Те са:

• Лек

• Траен

• Устойчив на проникване на гориво

Това спомага за подобряване на ефективността и безопасността на горивото.

Вътрешни компоненти

PE се използва в много автомобилни интериори:

• Панели на вратите

• Задни седалки

• Притежатели на чаши

Това е рентабилен и лесен за формоване.

Предимства в производството на превозни средства

PE предлага няколко предимства:

• Намаляване на теглото

• Подобрена ефективност на горивото

• По -ниски производствени разходи

• Рециклируемост

Тези предимства правят PE популярни в автомобилното производство.

Земеделие

Парникови филми

LDPE филмите са идеални за оранжерии:

• Светлинна предаване

• Задържане на топлина

• Издръжливост

Те помагат да се създадат идеални условия за отглеждане.

Системи за напояване

PE тръбите се използват широко при напояване:

• Капковидни тръби за напояване

• Системи за спринклер

• Резервоари за съхранение на вода

Те са устойчиви на химикали и UV лъчение.

Приложения за мулчиране

Филмите на PE мулч предлагат предимства:

• Контрол на плевелите

• Задържане на влага

• Регулиране на температурата на почвата

Те спомагат за увеличаване на добивите и качеството на културите.

Здравни и медицински изделия

Медицински клас PE пластмаси

Медицински клас PE е специално формулиран:

• Биосъвместими

• Стерилизируем

• Химически устойчив

Той отговаря на строгите здравни стандарти.

Общи медицински приложения

PE се използва в различни медицински предмети:

• Протетика

• Хирургични импланти

• Фармацевтични опаковки

UHMWPE е особено ценен за съвместни замествания.

Потребителски стоки

Домакински предмети

PE се намира в много домакински продукти:

• Контейнери за съхранение

• Дъски за рязане

• Кошчета за боклук

Той е траен, лесен за почистване и достъпен.

Играчки и развлекателни продукти

PE е идеален за играчки и спортно оборудване:

• Оборудване на детската площадка

• Спортни топки

• Плажни играчки

Той е безопасен, траен и устойчив на въздействие.

Електрическа и електроника

Изолация на кабела

PE е отличен електрически изолатор:

• Захранващи кабели

• Телекомуникационни проводници

• Оптични кабелни якета

Той осигурява защита и издръжливост.

Електронни компоненти

PE се използва в електронното производство:

• Конектори

• Корпуси

• Подземни подземни платки от печатна платка

Той предлага добри електрически свойства и химическа устойчивост

Дизайнерски съображения за полиетиленови продукти

Избор на материали

Когато избирате полиетилен (PE) за дизайн на продукта, трябва да вземете предвид няколко фактора. Те включват механичните свойства , като якостта и гъвкавостта на опън, които варират в различните видове PE. Екологичната устойчивост е от решаващо значение, особено ако продуктът ще се сблъска с UV експозиция или химическа среда. Например, HDPE предлага отлична химическа устойчивост, докато LDPE е по-добър за гъвкави приложения с нисък стрес. И накрая, методът на обработка има значение - независимо дали използвате на инжекционно формоване , екструдиране , или Издухване - защото не всички типове PE работят добре при всеки метод.

Производимост

Гарантирането на производството е от ключово значение за производството на ефективни и рентабилни PE продукти. Дизайнерски елементи като простота намаляват времето и сложността на производството. Поддържането на еднаква дебелина на стената предотвратява дефекти като изкривяване или потъване, които могат да възникнат по време на охлаждане. Ъглите на черновата също са от съществено значение за формоването на инжектиране, което позволява на формованите части лесно да бъдат отстранени от формата. Пропускането на тези съображения може да доведе до увеличени производствени разходи и по -ниско качество на продукта.

на фактор на дизайна	Коефициент
Простота	Намалява сложността и времето за производство
Еднообразна дебелина на стената	Предотвратява изкривяване и потъване
Ъгли на чернова	Улеснява лесното отстраняване от форми

Рециклируемост

Тъй като устойчивостта става по -важна, проектирането на PE продукти за рециклируемост е нарастващ приоритет. Използването на един материал , като чист HDPE или LDPE , прави рециклирането по -лесно. Многоматериалните продукти усложняват процеса и често се оказват на депа. Проектирането на разглобяване е друга стратегия, при която продуктите са изградени, така че да могат лесно да се разделят за рециклиране. Ясното етикетиране на материала също е от решаващо значение - това помага на рециклиращите да идентифицират и сортират ефективно пластмасите.

на ключови рециклируемост	Описание
Употреба на единични материали	Опростява рециклирането
Дизайн за разглобяване	Улеснява по -лесното разбиване на продукта
Ясно етикетиране на материали	Подпомага сортирането за процеси на рециклиране

Тестване и контрол на качеството

Механично тестване

Механичното тестване гарантира, че PE продуктите отговарят на необходимите стандарти за сила и издръжливост. Тестовете за якост на опън измерват колко сила може да издържа на PE материал, преди да се счупи. Това е от решаващо значение за продукти като тръби или бутилки , където има значение структурната цялост. Тестването на въздействието оценява съпротивлението на материала срещу внезапни сили, като гарантира, че той няма да се напука или се разруши при стрес. Междувременно тестовете за якост на гъвкавост оценяват колко огъване може да издържи даден продукт, преди да се провали, което е особено важно в гъвкавите PE материали като LDPE.

Механична тестова	цел	пример приложения
Якост на опън	Измерва устойчивостта на дърпането на сили	Тръби, контейнери
Тестване на въздействието	Тества устойчивостта на материала срещу внезапни въздействия	Опаковка, автомобилни части
Сила на гъвкавост	Оценява колко сила на огъване може да се справи	Гъвкави опаковки, филми

Например горните механични тестове трябва да бъдат включени в Опции за тест за опаковане на бутилки за парфюми .

Термично тестване

За да се гарантира, че PE продуктите се представят добре при различни температури, термичните тестове са от съществено значение. Диференциалната сканираща калориметрия (DSC) анализира как се държи PE при топлина, помагайки да се определи точката на топене и кристалността . Това е от ключово значение за избора на правилния тип PE за среди с висока топка . Друг полезен метод е термогравиметричният анализ (TGA) , който тества термичната стабилност на материала и измерва колко тегло губи, когато се разлага. Това помага на производителите да разберат как материалът ще се държи при екстремни условия.

Химически тестове

Продуктите на PE често срещат тежки химикали, което прави химическите тестове от решаващо значение. Устойчивостта на пукнатина на напрежението на околната среда (ESCR) оценява колко добре PE материалите се противопоставят на напукване при комбинираното влияние на напрежението и излагането на химикали. Това е жизненоважно за продуктите, използвани в химическо съхранение или външна среда , където те могат да влязат в контакт с агресивни вещества. ESCR гарантира дълготрайна производителност, намалявайки риска от материална повреда във времето.

Тест Тип	Цел	ОБЩО УПОТРЕБА
Диференциална сканираща калориметрия	Мерки за топене и кристалност	Приложения с висока топка
Термогравиметричен анализ	Оценява термичната стабилност	Екстремни температурни среди
Екологичен стрес устойчивост на пукнатина	Тества устойчивост на химическо и напрежение	Химическо съхранение, продукти на открито

Заключение: Бъдещето на PE пластмасата

PE пластмасата е универсален материал с многобройни предимства. Неговата издръжливост и адаптивност го правят идеален за различни приложения.

Основните предимства на PE включват:

• Гъвкавост в производството

• Устойчивост на химикали и влага

• Ефективност на разходите

• Рециклируемост

Въпреки това, с увеличените пластмасови отпадъци, балансирането на индустриалната му употреба с екологична отговорност е от решаващо значение. Продължителните иновации в рециклирането и устойчивите алтернативи ще помогнат да се гарантира бъдещето на PE, като същевременно намалява въздействието му върху околната среда.

Съвети: Може би се интересувате от всички пластмаси

Домашен любимец	PSU	PE	PA	Наднича	Стр
Пом	PPO	TPU	Tpe	Сан	PVC
Ps	PC	Pps	ABS	PBT	PMMA