الخصائص الأساسية وتطبيقات البولي إيثيلين (PE)

الخصائص الأساسية وتطبيقات البولي إيثيلين (PE)

I. المعلومات الأساسية

الاسم: البولي إيثيلين

الاختصار: PE

الصيغة الكيميائية: (C2H4) ن

نقطة الانصهار: 85 إلى 136 درجة مئوية

قابلية ذوبان المياه: غير قابل للذوبان

الكثافة: 0.91 إلى 0.96 جم/سم 3

المظهر: انخفاض الوزن الجزيئي سائل عديمة اللون ، وزن جزيئي عالي اللون حبيبات شمعية أبيض حليبي أو مسحوق

فلاش نقطة: 270 درجة مئوية

الثاني. تاريخ أبحاث البولي إيثيلين (PE)

بدأت أبحاث البولي إيثيلين في بداية القرن العشرين مع الاكتشاف العرضي للشكل المبكر من قبل العالم الألماني هانز فون بيكمان في عام 1899 ، وإعادة اكتشاف الشركة البريطانية ICI في عام 1933 ، والتي جذبت الانتباه ، وإنتاج البولي إيثيلين منخفضة الكثافة من قبل الشركة البريطانية IGI في أواخر عام 1930 ، وإنتاج البولي إيثيلين العالي من بين السائل. منذ ذلك الحين ، أصبحت الأبحاث أكثر عمقًا في الهيكل والخصائص ، بما في ذلك سلسلة تمديد الجزيئات الكبيرة والألياف عالية الأداء ، وما إلى ذلك ، وتوسع مجال التطبيق.

ثالثا. كيف يتم صنع PE؟

يتم تصنيع البولي إيثيلين من خلال بلمرة الإيثيلين (CH2 = CH2) ، وهي عملية تتضمن ربط جزيئات الإيثيلين لتشكيل سلاسل طويلة من الجزيئات مع وحدات التكرار -CH2 من خلال تفاعلات البلمرة الإضافة. في الإنتاج الصناعي ، غالبًا ما يتم استخدام المحفزات لتحسين كفاءة البلمرة ، على سبيل المثال باستخدام المحفزات مثل ثالث أكسيد الكروم (CR2O3). بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحضير البولي إيثيلين عن طريق تفاعلات البلمرة في ضغوط ودرجات حرارة مختلفة ، مثل طرق الضغط العالي والضغط المتوسط ​​والبلمرة منخفضة الضغط ، والتي تؤثر على كثافة وخصائص البولي إيثيلين.

رابعا. خصائص PE

1. الخصائص الفيزيائية

• لدى PE معدل نقل بخار المياه منخفضة ، ولكن معدل نقل البخار المرتفع للمركبات العضوية. امتصاص الماء صغير جدًا ، حوالي 0.03 ٪.

2. الخصائص الميكانيكية

• PE صلابة وقوة التأثير جيدة ، صلابة ، معامل مرونة وقوة البلاستيك شائع الاستخدام منخفضة ، والكتلة الجزيئية النسبية وتوزيعها ، البلورة والكثافة وما إلى ذلك.

• بلورة البولي إيثيلين عالية الكثافة (HDPE) عالية ، والقوة أفضل ؛ سلسلة البولي إيثيلين منخفضة الكثافة (LDPE) المتفرعة ، وتبلور منخفض ، ولكن قوة التأثير والاستطالة عند الاستراحة أعلى.

3. الخصائص الحرارية

• درجة حرارة حريق PE حوالي 350 ℃ ، درجة حرارة نيران الغبار PE هي 450 ℃.

• تعد مقاومة درجة الحرارة المنخفضة جيدة ، مع زيادة الكتلة الجزيئية النسبية ، كلما كانت أضيق توزيع الكتلة الجزيئية النسبية ، كلما كانت مقاومة درجة الحرارة المنخفضة أفضل.

4. الخصائص الكيميائية

• PE خامل للمياه والكواشف الكيميائية ، غير قابلة للذوبان في المذيبات العضوية العامة في درجة حرارة الغرفة باستثناء بعض المذيبات.

• يمكن حل القطر الدهني ، والضوء العطري ، المليء بالهالوجين بواسطة PE ، وتتجاوز درجة الحرارة 60 ℃ ، جزءًا من المذيبات المذاب.

• قابلة للذوبان في رباعي هيدرونافالين و DeCahydronaphthalene ، الذوبان والبلورة ، الكتلة الجزيئية النسبية.

• مقاومة للحمض المخفف ، محلول الملح القلوي في درجة حرارة الغرفة ، وليس مقاومًا لحمض الأكسدة القوي.

• تختلف مقاومة أكسدة PE الكثافة المختلفة ، ومقاومة أكسدة LDPE أسوأ من HDPE.

• يزداد تأثير الكلور والفلور الغازي على PE مع درجة الحرارة.

• PE وغيرها من البوليمرات غير متوافقة بشكل سيء ، وصعوبة في السندات والطباعة ، وعوامل المؤكسدة القوية والعلاجات الأخرى يمكن أن تحسن التصاق وقابلية الطباعة.

5. الخصائص الكهربائية

• PE لديه عزل كهربائي جيد ، والذي يرتبط بخصائصه الكارهة للماء وخصائصه الهيكلية.

• نوع وكمية الإضافات صغيرة ، وخاصية العزل الكهربائي ممتازة.

• ترتبط القوة النسبية العازلة العازلة والعزل الكهربائي بالكتلة الجزيئية النسبية والبيئة وعوامل أخرى ، في درجة حرارة الغرفة في نطاق تردد محدد ومستقلة للتردد ، ومناسبة لمواد العزل الكهربائية عالية الجهد.

6. مقاومة تكسير الإجهاد البيئي

• ترتبط مقاومة تكسير الإجهاد البيئي PE بالكثافة ، HDPE أكثر حساسية.

• وفقًا للاختبار الوطني GB 1842-80 ، فإن معدل الكسر البالغ 50 ٪ من الوقت F50 (H) لوقت تكسير الإجهاد البيئي ، فإن نتائج الاحتمال اللوغاريتمي لتنسيق طريقة الرسوم البيانية.

7. صحية

• PE غير سامة للجسم البشري ، يمكن استخدامه في مواد تغليف الأغذية ، ولكنه بحاجة إلى الانتباه إلى سمية الإضافات.

V. تصنيف وخصائص PE

البولي إيثيلين عبارة عن لدن بالحرارة يمكن تصنيفها بواسطة الكثافة إلى أنواع مثل البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) ، والبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين منخفض الكثافة الخطي (LLDPE).

يحتوي HDPE على كثافة تتراوح بين 0.94 و 0.97 جم/سم مكعب ويتم إنتاجها بشكل رئيسي في ضغوط الغلاف الجوي أو السفلي ، ولكن يمكن أيضًا إجراءها عند ضغوط عالية. إنه بلوري للغاية وقوي ويستخدم بشكل أساسي في قولبة الحقن وقذف. تعتبر طرق الإنتاج التقليدية مثل طريقة Ziegler وطريقة Philips وطريقة الزيت القياسية فعالة ولكن لها كفاءة محفز منخفضة ، والتي تؤثر على خصائص المنتج.

تتراوح كثافة LDPE من 0.91 إلى 0.935 جم/سم ، وتشمل خصائصها سلسلة قصيرة متفرعة وهياكل السلسلة المتفرعة الطويلة ، والتي تميزها عن HDPE. ترتبط كثافة ودرجة السلسلة المتفرعة من LDPE ارتباطًا وثيقًا بأدائها: زيادة الكثافة تحسن من قوة الدموع والتواء. يؤثر توزيع الوزن الجزيئي على أداء المعالجة والخصائص الفيزيائية والميكانيكية ، وكلما كان التوزيع أوسع ، كلما كانت سيولة المعالجة أفضل ، ولكن قد تقل قوة التأثير ومقاومة تكسير الإجهاد.

في وضع العلامات لإعادة التدوير ، عادة ما يتوافق PE مع رموز إعادة التدوير 2 و 4 ، مما يشير إلى أنه يمكن إعادة تدوير هذه البلاستيك. قد يكون للتطبيقات المختلفة للبولي إيثيلين هياكل بلورية مختلفة ، والتي تؤثر على خصائص أداء المنتج النهائي.

نطاقات الكتلة الجزيئية النسبية لطرق البلمرة المختلفة للبولي إيثيلين

السادس. تعديل

تعديل الكسب غير المشروع

يضيف بلمرة الكسب غير المشروع ، وهي وسيلة لاستقطاب PE ، المونومرات القطبية الوظيفية إلى PE دون تغيير بنية العمود الفقري. تحافظ هذه الطريقة على خصائص PE الأصلية وتضيف وظائف جديدة. تشمل النهج الرئيسية لتطعيم:

• طريقة الحل: يتم إذابة PE والمونومرات والمبادرات في المذيبات مثل التولوين أو الزيلين. استمرار قطبية المذيبات ونقل السلسلة يؤثران بشكل كبير على رد الفعل.

• طريقة المرحلة الصلبة: يتفاعل مسحوق PE مباشرة مع المونومرات والمبادرين. تشمل الفوائد درجة الحرارة المحيطة وتشغيل الضغط ، وصيانة خصائص البوليمر ، وعدم استرداد المذيبات ، والمعالجة البسيطة والفعالة بعد المعالجة.

• طريقة الذوبان: في الحالة المنصهرة ، يتحلل المبادرون حرارياً لإنتاج الجذور الحرة ، التي تحفز البلمرة الكسب غير المشروع ، وربط المونومرات كسلاسل جانبية.

• طريقة تطعيم الإشعاع: γ-ray أو β-ray تشع المادة لإنشاء جذور حرة ، والتي تتفاعل بعد ذلك مع مونومرات لتعديل السطح. وتشمل الأساليب الإشعاع المشترك ، والإشعاع قبل الإشعاع ، والإشعاع بمساعدة بيروكسيد.

الصليب - ربط التعديل

الصليب - ربط تعديل PE يعزز بشكل كبير خصائصه الفيزيائية ، ومقاومة صدع الإجهاد ، ومقاومة التآكل ، وخصائص زحف ، والتأمل ، وتوسيع تطبيقاتها مثل أنابيب PEX. هناك ثلاثة طرق صليب رئيسية:

• الصليب الإشعاعي - الارتباط: أشعة الطاقة العالية (أشعة γ - الأشعة X -) قم بإنشاء جزيئات نشطة في PE ، مما يؤدي إلى تفاعلات كيميائية لتشكيل شبكة متشابكة.

• الصليب الكيميائي - الارتباط: تتفاعل الجذور الحرة من البيروكسيدات أو مركبات AZO مع المواقع غير المشبعة في جزيئات PE ، وتشكل مراكز نشطة تتجاوز - رابط المونومر.

• Silane Cross - الربط: يتم تطعيم Silanes بمجموعات الفينيل غير المشبعة ومجموعات alkoxy القابلة للتحلل على PE. التحلل المائي والتكثيف ثم تشكل - Si - O - Si - عبر الروابط.

تعديل البلمرة ( المزج )

1. البلمرة من PE

من خلال التنسيق copolymerization (مثل EPR ، EPDM) ، والبلميرة الجذرية الحرة (مثل EVA) وبلميرة copolymerization الأيونية (مثل الإيثيلين- (ميث) حمض الأكريليك) ، وما إلى ذلك ، لتغيير خصائص سلسلة PE macromolicular أو إدخال المجموعات الوظيفية التفاعلية وذلك.

2. مزج تعديل PE

• مزج HDPE/LDPE: يجمع بين مرونة LDPE مع قوة HDPE. إضافة LLDPE أو VLDPE تعمل على تحسين الأداء.

• مزج PE/CPE: إضافة البولي إيثيلين المكلور (CPE) يعزز تأخير اللهب ، قابلية الطباعة ، والمتانة. هناك حاجة إلى توافق لتحسين التوافق

• PE/EVA المزج: يعزز المرونة ، الشفافية ، قابلية التنفس ، وقابلية الطباعة ، ولكنها تقلل قليلاً من القوة الميكانيكية.

• مزج PE/المطاط: يحسن بشكل كبير خصائص تأثير HDPE.

• PE/PA المزج: يعزز خصائص حاجز المذيبات الأكسجين والهيدروكربون. مطلوب تحسين التوافق.

تعديل الحشو

يتضمن تعديل الحشو إضافة جزيئات غير عضوية أو عضوية إلى راتنجات بالحرارة للحرارة لتقليل التكاليف أو تغيير خصائص المنتج ، ويمكن تقسيمها إلى حشوة عامة ووظيفية استنادًا إلى الأهداف.

1. الحشوة العامة: يؤثر بشكل أساسي على الخواص الميكانيكية لـ PE. يمكن للحشو غير العضوي مثل كربونات الكالسيوم ومسحوق التلك أن يقلل من التكاليف ، وزيادة الصلابة ، ومقاومة الحرارة ، والاستقرار الأبعاد ، ولكنها قد تؤثر على الخواص الميكانيكية والتدفق. عوامل الاقتران أو طلاء MPEW يمكن أن تعزز الالتصاق البيني. كما أن الحشو العضوي مثل القش والألياف الخشبية شائعة الاستخدام.

2. التعبئة الوظيفية: يهدف إلى تعزيز الأداء في الجوانب البصرية والكهربائية والمغناطيسية والاحتراق.

• PE القابل للتحلل الحيوي: إضافة النشا المعدلة يتيح قابلية التحلل الميكروبي.

• PE الموصل: يتفاقم مع مواد موصلة مثل الكربون الأسود والمسحوق المعدني ينتج عن مواد موصلة لتطبيقات العناصر المضادة للثبات والموصل والتحكم في عناصر التدفئة وتطبيقات التدريع الكهرومغناطيسي.

• PE-Retardant PE: دمج مثبطات لهب الهالوجين ، والأحماض العضوية ، فوسفات الأمونيوم ، tribromobenzene ، أو الحشو غير العضوي المتجه إلى اللهب (مثل ، AL (OH) ₃ ، Mg (OH) ₂) يحقق استئصال الشهرة.

تعديل التعزيز

تعديل التعزيز هو تعزيز أداء PE عن طريق إضافة مواد التعزيز أو طرق صب خاصة. من بينها ، يستفيد تعديل تعزيز الذات لعملية القولبة الخاصة وتصميم القالب لجعل السلاسل الجزيئية PE موجهة بشكل متوازي وتشكل بلورات سلسلة مستقيمة لتحسين الخواص الميكانيكية. يمكن لمواد التعزيز مثل الألياف الزجاجية والألياف الاصطناعية (على سبيل المثال ، بولي أكريلونيتريل ، البولي أميد ، وما إلى ذلك) ، وشعيرات (على سبيل المثال ، كربونات الكالسيوم ، تيتانات البوتاسيوم) تحسين القوة الميكانيكية ومقاومة الحرارة للهروب بشكل كبير وتصبح بلاستيك هندسية. يمكن أن تؤدي إضافة كواشف التفاعل البيني وترقيعها إلى تعزيز خصائص الترابط بين المواد المركبة.

تعديل الجسيمات النانوية

تشير المواد النانوية إلى مواد ذات حجم جسيمات أقل من 100 نانومتر ، والتي يمكن دمجها مع البوليمرات لتشكيل مواد جديدة متعددة الوظائف بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة. أصبحت مواد PE المعدلة النانوية ، بما في ذلك Nano Montmorillonite ، وأكسيد زنك نانو ، وألومينا نانو ، و PE المعدلة في نانو ، من أبحاث علوم المواد.

السابع. مجالات التطبيق

1. تغليف الغذاء والفيلم الزراعي

سيناريوهات التطبيق: أكياس تغليف المواد الغذائية ، أفلام التشبث ، فيلم المهاد الزراعي ، مواد الدفيئة ، إلخ.

الوظائف: توفير أداء جيد لتمديد الختم والحماية لتمديد عمر الطعام للطعام ؛ تحسين محصول المحاصيل وكفاءة إدارة المياه.

2. البناء والغشاء المقاوم للماء

سيناريو التطبيق: غشاء مقاوم للماء للبناء ، تغليف الأسمنت ، إلخ.

الوظيفة: تعزيز الأداء المقاوم للماء للبناء ، حماية هيكل المبنى ؛ ضمان سلامة التخزين للأسمنت ومواد البناء الأخرى.

3. نظام الأنابيب والنقل

السيناريوهات: إمدادات المياه ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، ونقل الغاز الطبيعي ، وأنابيب الري الزراعية ، إلخ.

الوظيفة: قوة شد ممتازة ، مقاومة التآكل والاستقرار الكيميائي لضمان سلامة وكفاءة نقل السوائل.

4. سلك وتصنيع الكابلات

سيناريو التطبيق: طبقة العزل ومواد الغمد للأسلاك والكابلات منخفضة الجهد.

الدور: توفير خصائص عزل ممتازة ومقاومة الطقس لضمان سلامة واستقرار انتقال الطاقة.

5. مواد التغليف والطلاء

سيناريو التطبيق: العبوة الصيدلانية ، طلاء الورق المقوى ، طلاء أفلام البوليستر ، إلخ.

الدور: تحسين ختم وحماية مواد التغليف وتعزيز أداء الركيزة.

6. التطبيقات الطبية الحيوية

سيناريوهات التطبيق: أفلام البوليمر ، والمركبات النانوية ، وأنظمة توصيل الأدوية ومواد هيدروجيل ، إلخ.

الدور: توفير مواد شفافة ودائمة لدعم البحوث والتطبيقات الطبية الحيوية.

7. المنتجات الصناعية والميكانيكية

سيناريو التطبيق: المنتجات المصبوبة بالحقن ، واللوحات ، والتروس ، إلخ.

الوظيفة: مقاومة عالية القوة ومقاومة التآكل ، مناسبة للتطبيقات الصناعية المختلفة.

8. تصنيع قطع غيار السيارات

السيناريوهات: خزانات الوقود ، الأجزاء الداخلية ، إلخ.

الدور: توفير خصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة كيميائية لضمان سلامة وموثوقية أجزاء السيارات.

9. التصنيع اللاصق والطلاء

السيناريوهات: المواد اللاصقة للذوبان الساخن ، والمستحلبات ، والاسفلت المعدل من البوليمر ، والرصف والتسقيف ، وما إلى ذلك.

الدور: توفير التصاق قوي وقابلية الطقس لدعم مجموعة متنوعة من تطبيقات البناء والهندسة.

الثامن. خاتمة

في السنوات الأخيرة ، تم تحسين عمليات إنتاج البولي إيثيلين لتعزيز الكفاءة والجودة. يستمر الطلب العالمي على البولي إيثيلين في النمو ، مع استفادة السوق الصينية من النمو الاقتصادي ودعم السياسة. ستكون الصين المحرك الرئيسي لنمو القدرات في المستقبل ، ولكن هذا قد يؤدي إلى انخفاض الأسعار. مع تعزيز استراتيجية 'الكربون المزدوج' ، تركز الصناعة على حماية البيئة والتنمية المستدامة ، وتعزز إعادة تدوير المواد البلاستيكية النفايات. في قطاعات السوق ، تواصل HDPE ، LDPE ، LLDPE ، إلخ. بشكل عام ، تستهلك صناعة البولي إيثيلين في الفرص والتحديات التي تحركها التكنولوجيا والطلب والقدرة الإنتاجية وحماية البيئة.

عند استكشاف تطبيق مواد PE في الصناعة الحديثة واحتياجاتها المتخلفة ، التزمت Yinsu Flame Sterardant بتطوير حلول مثبطات اللهب الفعالة وصديقة للبيئة. يشتمل خط منتجاتنا على مجموعة متنوعة من مثبطات اللهب لمواد PE ، مثل FRP-950X للكابلات الخالية من الهالوجين الخالية من الدخان ، PEG-131 لأنابيب PE ، وتقلل من تكلفة بروميد Masterbatch PE-TX-20 و PEFP-482 من أجل رغوة PE. لا تحتوي مثبطات اللهب هذه فقط على خصائص مثبطات ممتازة ، ولكن لها أيضًا تشتت جيد وأداء معالجة ، مما قد يعزز بشكل كبير نطاق السلامة والتطبيق لمواد PE. سواء في قطاعات البناء أو النقل أو الطاقة ، يمكن أن توفر لك مثبطات اللهب لدينا حلولًا موثوقة. تعرف على المزيد حول منتجاتنا وتقنياتنا والعمل معًا لدفع الابتكار في صناعة مواد PE.