ПЭНП (полиэтилен низкой плотности) находит широкое применение в широком спектре процессов формования термопластов, включая такие методы, как литье под давлением, экструзия, выдувное формование, ротационное формование, нанесение различных покрытий, вспенивание, термоформование, сварка горячим воздухом, термосварка и прочее.
Полиолефиновые пленки: история, свойства, добавки и основные виды
В этой статье мы рассмотрим ключевые моменты вебинара, посвященного сырью и добавкам для производства полиолефиновых пленок.
Наши коллеги из компании СИБУР ПолиЛаб регулярно организуют вебинары, на которых обсуждаются технологические нюансы и новшества, применяемые в их деятельности. Вебинар, состоявшийся 20 апреля, был посвящён полиолефиновым пленкам, и его запись можно найти по следующей ссылке.
Краткая история развития пленочных материалов
Пленка — это гибкий полимерный материал, имеющий толщину до 300 мкм, и является относительно новым изобретением, история которого берёт своё начало в середине XIX века. Первоначальные пленки были изготовлены из целлулоида — пластика на основании нитрата целлюлозы, открытого в 1855 году британским металлургом Александром Парксом. Несмотря на свои достоинства, целлулоид также имел множество недостатков, что побудило учёных продолжать поиски более совершенных материалов. Научные достижения быстро развивались, что в конечном итоге привело к созданию множества различных полимеров, подходящих для производства пленок.
История становления пленок
Пленки находят множество применений, включая:
- упаковку для промышленных товаров и промежуточных изделий;
- технические пленки для различных секторов, включая промышленность и сельское хозяйство;
- непищевая упаковка для разнообразных товаров, представленных в розничной торговле;
- пластиковая упаковка для продуктов питания и сырьевых продуктов;
- пленки для упаковки медицинских, гигиенических и фармацевтических товаров.
Основная доля пленок в современных условиях используется для упаковки товаров. Каждому типу товара нужна упаковка с определенными характеристиками. Эти характеристики пленки определяются полимерным материалом, из которого она изготовлена. Давайте подробнее рассмотрим полимеры.
Немного фактов о полимерах
Полимер — это высокомолекулярное соединение с большой молекулярной массой, колеблющейся в диапазоне от нескольких тысяч до нескольких миллионов, которое состоит из множества повторяющихся однотипных или различных по структуре атомных групп — мономеров, соединённых химическими связями в длинные макромолекулы.
Количество мономеров в молекуле полимера принято называть степенью полимеризации. У большинства полимеров, используемых в промышленности, степень полимеризации достигает примерно от 100 до 10000. Примечание: свойства полимера определяются в первую очередь его молекулярной массой и степенью кристаллическости.
Полимеры являются полукристаллическими веществами. Часть из них имеет упорядоченную структуру и образует кристаллическую фазу, в то время как другая часть остаётся неупорядоченной — аморфной. Массовая доля кристаллической фазы называется степенью кристалличности. У полимеров эта степень никогда не достигает 100% и зависит от различных факторов: типа полимера, присутствия сополимеров, а также от катализаторов, применяемых в процессе их синтеза.
Что такое полиолефины и как они используются в пленках?
Полиолефины представляют собой полимеры, образующиеся на основе олефинов — непредельных углеводородов, содержащих двойные связи. Наиболее популярными полиолефинами, используемыми в производстве современных пленок, являются полиэтилен и полипропилен. На их основе изготавливаются основные виды пленок:
- LDPE (полиэтилен низкой плотности);
- LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности);
- HDPE (полиэтилен высокой плотности);
- VLDPE или POP (полиэтилен очень низкой плотности);
- ULDPE или POE (полиэтилен сверхнизкой плотности);
- PP (полипропилен);
- r-PP (статистический сополимер пропилена и этилена или бутена);
- Block-PP (блок-сополимер полипропилена и этилена).
Как характеристики полимеров влияют на свойства пленок
Свойства пленок зависят от характеристик полимеров, из которых они производятся. Теперь подробнее рассмотрим ключевые характеристики полимеров.
Молекулярная масса
Средняя молекулярная масса полимера определяется показателем текучести расплава (ПТР). Этот показатель отражает скорость движения расплавленного полимера через капилляр стандартных размеров при определённых температуре и давлении. ПТР представляется в граммах полимера, выдавливаемого за 10 минут. Низкий ПТР указывает на высокую вязкость и большую молекулярную массу, тогда как высокий ПТР наблюдается при меньшей вязкости и низкой молекулярной массе.
Плотность, разветвленность и температура плавления
Плотность полимера непосредственно связана со степенью кристалличности и определяет его способности к кристаллизации. Полимеры с линейной структурой без разветвлений (например, HDPE) обладают высокой плотностью и степенью кристалличности. При повышении плотности полимера также увеличиваются:
- жесткость;
- прочность на разрыв;
- температура размягчения;
- способность удерживать форму;
- степень скручивания;
- химическая стойкость;
- жаростойкость;
- барьерные свойства.
С другой стороны, полимеры с множеством коротких и (или) длинных разветвлений (например, LDPE) демонстрируют меньшую плотность и степень кристалличности. При понижении плотности наблюдается рост:
- сопротивляемости к разрыву;
- стойкости к проколу;
- ударной вязкости;
- коэффициента трения;
- оптических свойств.
Молекулярно-массовое распределение (ММР)
Синтетические полимеры состоят из молекул с различной массой, что связано со статистическим характером процессов полимеризации. Соотношение различных по молекулярной массе молекул в составе полимера называется молекулярно-массовым распределением или полидисперсностью. Методы гельпроникающей хроматографии или фракционирования часто используются для определения ММР. Однако ММР также можно оценить, определив ПТР при различных нагрузках: чем больше это соотношение, тем более широкий ММР.
Положительные эффекты увеличения ММР:
- улучшение перерабатываемости полимера (снижение давления расплава и нагрузки на привод, поскольку молекулы с менее высокой молекулярной массой выступают в роли смазки);
- увеличение прочности и стабильности расплава;
- сниженная выраженность поверхностных дефектов структуры пленки;
- улучшение ориентационной способности.
Отрицательные эффекты, связанные с увеличением ММР:
- снижение прочности сварного шва;
- ухудшение оптических свойств;
- низкая стойкость к разрывам;
- возможно образование отложений молекул с низкой молекулярной массой на поверхности оборудования.
ПТР — это показатель текучести расплава
ММР — молекулярно-массовое распределение
Бутеновый и гексеновый LLDPE
Бутеновый LLDPE является наиболее распространенным типом полимера, включая российский рынок. Технология сополимеризации этилена с бутеном была одной из первых разработок, что и объясняет относительную дешевизну бутенового полиэтилена.
Производство гексенового LLDPE было освоено позже, и этот материал считается более современным и эффективным. По сравнению с бутеновым, LLDPE C6 демонстрирует более совершенное формирование боковых ветвей. Более длинные ветви LLDPE C6 (на два атома длиннее, чем у LLDPE C4) создают прочные связи между макромолекулами, тогда как короткие ветви бутенового полиэтилена недостаточны для создания таких высокопрочных соединений.
Преимущества гексенового LLDPE
Таким образом, изделия, изготовленные из гексенового LLDPE, демонстрируют повышенную устойчивость к медленному и быстрому образованию трещин, что способствует их высокой прочности и долговечности. Длинные боковые ответвления C6-LLDPE также обеспечивают высокий показатель прочности расплава, что гарантирует равномерное распределение полимера при производстве, тем самым исключая риск образования неоднородностей в толщине изделия.
Кроме того, гексеновые олефины гораздо более экологичны по сравнению с бутенами. Минимальная токсичность гексенового LLDPE делает его оптимальным материалом для производства товаров, используемых в пищевой промышленности.
| Области применения | Преимущества |
|---|---|
| Бочки и тканные мешки для химикатов | Высокая стойкость к растрескиванию под воздействием окружающей среды (ESCR) Более высокая прочность |
| Упаковочные и мусорные пакеты | Повышенная прочность на разрыв Улучшенная прочность клеевого слоя |
| Стрейч-пленки | Повышенная прочность для лучшей стабилизации паллет |
| Ламинирующие пленки | Стойкость к загрязнению Увеличенная прочность на прокол Высокая устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды (ESCR) |
| Высокопрочные мешки для грузов | Увеличенная ударная прочность Увеличенная прочность на разрыв Улучшенная прочность сварного шва |
| Крупногабаритные емкости для химических веществ и воды | Высокая устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды (ESCR) |
| Упаковка для заморозки продуктов | Лучшая функциональность при низких температурах |
| Мульчирующие, сенажные, тепличные пленки | Увеличенная прочность на прокол Выше прочность на разрыв Увеличенная ударная прочность |
Единственный недостаток LLDPE C6 заключается в его более высокой цене по сравнению с LLDPE C4. Однако данный недостаток условен, поскольку популярность гексенового полиэтилена стремительно растет как на международных, так и на отечественных рынках, что обусловлено высокими технологическими и экологическими характеристиками этого материала.
На данный момент большинство переработчиков в Европе и США уже перешли на использование гексенового LLDPE, отказавшись от бутенового аналога. Повышение лояльности переработчиков к C6-LLDPE содействует уменьшению ценового разрыва между гексеновым и бутеновым полимерами.
Виды
Современная промышленность активно использует линейный полиэтилен низкой плотности, в основном для создания различных типов пленок.
- Ротационный ЛПНП отличается химической нейтральностью и в основном используется для производства ёмкостей и баков с повышенными требованиями.
- Плёночный полиэтилен применяется для изготовления различных видов пакетов, отличающихся повышенной эластичностью.
- Для упаковки горячих продуктов используется полиэтилен литьевого типа, который обладает гибкостью и высокой устойчивостью к воздействию влаги и температуры.
- Линейный полиэтилен LLDPE низкой плотности характеризуется структурой, содержащей короткие ветвления, и применяется для производства пленок со средней и низкой прочностью. Он функционирует при температурных диапазонах от 20 до 60°C и демонстрирует хорошую морозостойкость. На его основе создают упаковку для продуктов питания.
ЛПВД (полиэтилен вплотную низкой плотности) имеет меньшую эластичность и большую жесткость.
Такой полиэтилен используется для производства труб, а также промышленных и бытовых ёмкостей, обладающих высокой химической стойкостью.
Сферы применения
Основной областью применения является производство пленок различного назначения, а также использование в качестве добавок к ПЭНП, ПЭВП и концентрированным полимерным красителям. Дополнительно отмечаются и другие сферы применения:
- изготовление труб и шлангов гофрированного и ирригационного типа;
- изготовление тканых и нетканых материалов, нитей и пряжи;
- поливные и выдувные стретч-плёнки;
- кабельная изоляция, геомембраны, вспененные изделия;
- пищевые, сенажные, термоусадочные плёнки, мешки, пакеты;
- литье автодеталей, фитингов, тонкостенных товаров для пищевых и непищевых продуктов.
Сфера применения линейного полиэтилена весьма обширна, и этот продукт химической промышленности по праву считается универсальным, охватывающим различные отрасли.
Вы можете посмотреть краш-тест труб из полиэтилена в следующем видео.
Модели линейного полиэтилена низкой плотности LLDPE для продажи в Chemate
- Сабик ЛПЭНП
- Марлекс ЛПЭНП
- Мунтажат ЛПВД
- Боруж ЛПЭНП
- Эксонмобиль ЛПЭНП
- ДОУ ЛПЭНП
| Сабик ЛПЭНП | Оценки |
| Класс фильма | 118LJ, 118NE, 118NJ, 118NJA, 118NM, 118WJ, 118WJA, 118WM, 118WSJ, 118ZJ, 119NJ, 119ZJ, 120NT, 120WJ, 121WJ, 122NJ, 122WJ, 128 218CNJ, 218B, 218BE, 218BJ, 218NF, 218NJ, 218NJA, 218NT, 218WJ, 218WJA, 219WM, 219NJ, 220ZJ, 220HT, 220NT, 221WT, 222WT, 222NJ, 222WF, 222WJ, 318WT, 318BE, 318BJ, 319BJA, 320BJ, 518BJ, 518НДЖ, 6118НТ, 6118ЛЕ, 6135НСФ, 6318НЕ, 6318БЭ, 6335БДЖ, 6821BE, 6821NE, 726NJ, 920NE, 926NT, 202NT, BX2820, CXNUMXT |
| литье под давлением | М13024Т, М200024, М200024Т, М300024, М500026, М500026Т, М50022Т, МГ200024, МГ500026 |
| Применение экструзии | P438J |
| Трубопроводные приложения | P1600A, R40039E, R50035, R50035E, R50035EE, RG50035 |
7105D, 7109, 7109DJ, 7109DL, 7109FJ, 7109M, 7120B, 7120X, 7308DK, 7308FK
Q1018N, Q1018H, Q2018N, Q2018H, Q2018C, Q3018C
Серия LL 1001, LL 1001.32, Серия LL 1002 Выдутая, LL 1002YB Литая, LL 1002YB Провода и кабели, Серия LL 1107, Серия LL 1236, LL 3001.32 Литая, LL 3001.63, LL 3002.32, Серия LL 3003, Серия LL 3201 , LL 3402.48 Выдувное, LL 3402.48 Литое, LL 3404.48, LL 5002.09, LL 5100.09, LL 6100.17, LL 6201.19, LL 6202.19, LL 6318.17, LL 6407.67, Серия LL 8450, Серия LL 8460, LL Серия 8555
1220p,1648,5401г,1211п,2607,488,1221,2045А, 2045Г, 2045.11Г, 2036П, 2047Г, 2429.01Г, 2645Г, 2645.11Г, 2629УЭ, 2606Г, 2607Г, 2685Г, 2035Г, 2036П, 1210П, 1221П
Хотелось бы цитату
Пожалуйста, оставьте детальную информацию о ваших потребностях, включая желаемые бренды, модели, количества, упаковки, страну производства и другие важные параметры.
Линейный полиэтилен низкой плотности стал основным игроком на большинстве традиционных рынков полиэтилена, охватывая такие области, как пленки (сельскохозяйственные, упаковочные), провода и кабели, трубы, изделия для покрытия, формование и другие. Последнее применение LLDPE включает производство противофильтрационных материалов, используемых для накрытия свалок и прудов для отходов. Примечание: от 65% до 70% гранул LLDPE используется для создания пленок. В связи с постоянным улучшением характеристик LLDPE и расширением его применения спрос на этот вид пластика значительно возрос.
Применения в области тонких пленок. Смола LLDPE с повышенной прочностью и ударной вязкостью может быть использована для производства пакетов, мешков для мусора, эластичной упаковки, промышленных вкладышей, вкладышей для полотенец, сумок для покупок и прочего. Прозрачная пленка. Прозрачные пленки, изготовленные из линейного полиэтилена низкой плотности, демонстрируют стойкость к проникновению и жесткость пленок LDPE без выражительного ухудшения прозрачности.
Процессы литья под давлением и ротационного формования остаются двумя основными направлениями формования. Высокая прочность, низкая температура и ударная вязкость смолы LLDPE делают её подходящей для производства мусорных баков, игрушек и холодильников.
Кроме того, высокая устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды делает LLDPE пригодным для производства крышек, контактирующих с жирной пищей, контейнеров для отходов, полученных ротационным формованием, топливных баков и резервуаров для хранения химикатов.
Существует также ограниченный рынок для применения в трубах, а также в покрытиях проводов и кабелей. Высокая прочность на разрыв и устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды, обеспечиваемая линейным полиэтиленом низкой плотности, позволяют ему удовлетворять всевозможные требования.
Он находит широкое применение на всех традиционных рынках полиэтилена, улучшая характеристики прочности на растяжение, проникновение, удар и разрыв. Отличительная стойкость к растрескиванию под воздействием окружающей среды, ударопрочность при низких температурах и устойчивость к короблению делают LLDPE привлекательным для экструзии труб, листов и всех типов формования.
Полиэтилен средней плотности (ПЭСП).
Полиэтилен средней плотности (MDPE) представляет собой промежуточный пластик между полиэтиленом высокой плотности (HDPE) и полиэтиленом низкой плотности (LDPE). Он сочетает в себе жесткость HDPE и гибкость и стойкость к ползучести LDPE, что обеспечивает ему практические преимущества обеих категорий. MDPE — это смола, полученная путем сополимеризации этилена и октена, обладающая специализированной линейной цепью из этилена и разветвлёнными октеновыми цепями. Именно это придаёт MDPE высокую прочность и длительную устойчивость к давлению воды.
Процесс производства MDPE синтетическим методом использует технологии, аналогичные методам получения LLDPE. Обычно применяемые альфа-олефины включают пропилен, 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Количество используемого олефина влияет на плотность; в среднем это значение составляет около 5% от массы. Производство ПЭВД может осуществляться методами экструзии, литья под давлением, выдувного формования, ротационного формования и другими, с параметрами процесса, аналогичными процессу ПЭВП и ПЭВД.
MDPE имеет в среднем 20 метильных или 13 этильных цепей на 1000 атомов углерода в основной цепи молекулы. Различное количество и длина разветвлений оказывают влияние на изменение его свойств. Сополимеризация приводит к увеличению цепочек, которые соединяют мелкие кристаллы.
MDPE обладает устойчивостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды и сохраняет свои прочностные характеристики на протяжении длительного времени. Его относительная плотность составляет от 0.926 до 0.953 г/см³, кристалличность варьируется от 70% до 80%, средняя молекулярная масса достигает 200,000, а предел прочности составляет от 24 до 50 МПа. Удлинение при разрыве варьируется от 60% до 126%, температура плавления колеблется от 135°C до 0.1°C, скорость текучести расплава составляет 35-10 г/0.46 мин, а температура тепловой деформации (при нагрузке 49 МПа) достигает 74–XNUMX°С.
MDPE находит применение в производстве труб, пленок, полых контейнеров и многих других товаров. Продукция может использоваться для высокоскоростного формования различных бутылок, высокоскоростных автоматических упаковочных пленок, изделий, полученных методом литья под давлением, ротационного формования, а также для создания водонепроницаемых материалов, а также труб для водоснабжения и газоснабжения.
Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) представляет собой нетоксичные, белые не имеющие запаха гранулы с температурой плавления около 130°C и относительной плотностью от 0.941 до 0.960 г/см³. Он демонстрирует отличные характеристики термостойкости и морозостойкости, а также высокую химическую стабильность, жесткость и ударную вязкость. Кроме того, ПЭВП обладает хорошей механической прочностью, диэлектрическими свойствами и способен противостоять растрескиванию под воздействием внешней среды. Его температура плавления варьируется от 120 до 160°C, при больших молекулах рекомендуемый диапазон температур плавления составляет от 200 до 250°C.
ПЭВП получают методом полимеризации, который может иметь ионный механизм реакции. В зависимости от инициатора и давления реакции, его разделяют на методы низкого и среднего давления, в результате чего образуются продукты с высокой молекулярной массой, а также с короткими и минимальным количеством разветвлений, что, соответственно, определяет высокую степень кристалличности и плотности. Условия полимеризации при низком давлении варьируются от 0.1 до 1.5 МПа при температуре от 65 до 100°C и с использованием инициаторов типа Циглера-Натта, таких как Al(C2H5)3-TiCl4. Механизм реакции полимеризации имеет координационный анионный характер. HDPE демонстрирует хорошие формуемость и адаптивность к различным процессам формования термопластов, включая литье под давлением, экструзия, выдувное формование, ротационное формование, нанесение различных покрытий, процессы вспенивания, термоформование, термосварку и термическую сварку.
Основные преимущества ПЭВП заключаются в его устойчивости к кислотам и щелочам, стойкости к органическим растворителям, хороших диэлектрических свойствах и сохранении прочности даже при низких температурах. Его механические свойства, такие как поверхностная твердость, прочность на разрыв и жесткость, превосходят характеристики ПЭВД и близки к таковым ПП, в то время как его прочностные характеристики лучше, чем у ПП, но поверхность имеет меньшую глянцевитость по сравнению с ПП. Недостатками являются низкие механические характеристики, плохая воздухопроницаемость, склонность к деформации, старению, хрупкости и другим негативным свойствам. Уровень хрупкости ниже по сравнению с ПП, но существует склонность к растрескиванию под напряжением. Из-за низкой твердости поверхности он подвержен образованию царапин и его сложно печатать — для печати требуется предварительная обработка анкерием, а гальваника на него не наносится из-за матовой поверхности.
Применение полиэтилена высокой плотности (HDPE):
- Литые изделия: оборотные коробки, крышки для бутылок, бочки, крышки, пищевые контейнеры, подносы, мусорные баки и пластиковые декоративные элементы.
- Изделия, полученные путём выдувного формования: полые изделия, изготовленные методом формования, как, например, различные бочки, контейнеры, бутылки для чистящих средств, химических веществ, косметики, топливных баков, а также предметов первой необходимости.
- Экструдированные изделия: трубы и фитинги, в основном используемые для транспортировки газа, воды и химикатов, например, дренажные трубы строительных материалов, газопроводы и трубы для горячей воды.
- Изделия, произведенные методом ротационного формования: контейнеры, резервуары для хранения, бочки, ящики и т. д.
- Также возможна переработка в пленки, оболочки для проводов и кабелей, трубы и различные полые изделия, продукция, полученная путём литья под давлением, волокна и т. д. ПЭВП широко используется в различных областях, включая сельское хозяйство, упаковку, электронику, машиностроение, автомобилестроение и предметы первой необходимости.
