материал пэнд что это
Новости
ПНД (HDPE) — что это за материал
Большая часть выпускаемой продукции ЗТИ производится методом выдувного формования из полиэтилена низкого давления, который обозначают как ПНД или HDPE.
Давайте разбираться, что это за материал.
Полиэтилен низкого давления (ПНД) или как его еще обозначают — полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) имеет маркировку 02 и международную классификацию HDPE (High Density Polyethylene). Отличается высокими прочностными характеристиками и химической стойкостью.
ПНД имеет кристаллическую структуру и является легким эластичным термопластичным материалом. Устойчив к действию воды, не реагирует с щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой.
Применяется для производства бутылок для напитков и бытовой химии, «шуршащих» пакетов, пленки, крышек от пластиковых бутылок, канистр для широкого спектра веществ, а также бочек, баков и бидонов.
Историческая справка
Изобретателем полиэтилена считается немецкий инженер Ганс фон Пехманн, который впервые случайно получил этот продукт в 1899 году.
История полиэтилена высокой плотности (ПНД) развивалась с 1920-х годов, когда Карл Циглер начал работы по созданию катализаторов для ионно-координационной полимеризации. В 1954 году технология была в целом освоена, и был получен патент. Позже было начато промышленное производство ПНД.
Начиная с 50-х годов полиэтилен стал активно использоваться в пищевой промышленности как упаковка.
Экологичность
ПНД — экологичный материал, т.к. его отходы поддаются ресайклингу во вторичную гранулу, которые широко используется при изготовлении новых полимерных изделий. Кроме того, изделия из ПНД пригодны для многократного использования, что в значительной степени выделяет его на фоне многих других материалов. Также важно отметить низкие энергозатраты на производство. Низкие энергозатраты = меньше выбросов в атмосферу при производстве энергоресурсов.
По горючести ПНД, также как полипропилен, отнесен, согласно стандарту DIN 4102, к классу В: В1 — трудно возгораемые и В2 — нормально возгораемые. Температура самовоспламенения около 350°С.
По существу в химическом составе полиэтилена содержится только углерод и водород. Поэтому практически единственными веществами, выделяющимися при его горении, являются углекислый газ, монооксид углерода (угарный газ), вода и незначительное количество сажи.
Полиэтилен низкого давления. Характеристики, производство, плюсы и минусы.
В настоящее время известно огромное количество самых разнообразных материалов. Все они имеют свои свойства и особенности применения. Тема данной статьи – материал ПНД (полиэтилен низкого давления). Используется он в основном при строительстве полигонов, на которых происходит переработка отходов, загрязняющих почву, а также для производства различных технических и бытовых предметов.
Особенности материала
Главная особенность ПНД – это высокая химическая стойкость при воздействии на него агрессивных сред (кислая, щелочная и другие). Кроме того, данный материал легко перерабатывается, что является плюсом с позиции экономии средств. Также он имеет повышенную плотность.
Если сравнить ПНД с ПВД (полиэтилен высокого давления), то можно увидеть ряд отличий. Отметим самые важные. В отличие от ПВД, ПНД имеет повышенную твердость и прочность, что сказывается на его прозрачности, а также лучшую стойкость перед различными веществами. Состав материала
ПЭ низкого давления – это синтетический материал, состоящий из атомов водорода и углерода. Это продукт полимеризации углеводорода этилена, который получают при низком давлении и разных температурах.
Технические характеристики ПНД
Полиэтилен низкого давления имеет хорошую пластичность и прочность, чем заслужил широкое применение, ведь он является долговечным материалом. Эти характеристики позволяют использовать его во многих отраслях промышленного производства и не только.
Свойства ПНД
Основные физико-химические свойства ПНД представлены в таблице:
Температура длительного использования
Технологии производства ПНД
Попытки производства полиэтилена известны ещё в XIX веке. Прогресс не стоит на месте, и технологии совершенствуются с каждым днём. Производство полиэтилена разного вида имеет свои особенности и отличия.
Изготовление ПНД возможно только при температуре 100 – 150°C. Основным сырьём является чистый этилен, а в качестве катализатора выступают триэтилат алюминия и тетрахлорид (важное условие, без которого реакция невозможна).
Давление в автоклаве должно быть 0,15 – 2 кг/см². Получают полимер с высокой молекулярной массой. В процессе реакции в осадок выпадает твёрдое вещество. Это и есть полиэтилен низкого давления. Затем его переплавляют в гранулы, засыпают в мешки и отправляют заказчикам.
Требования ГОСТ
ГОСТ 16338-85 Полиэтилен низкого давления.
Формы выпуска
Формы выпуска ПНД имеют несколько видов:
Преимущества и недостатки ПНД
К преимуществам ПНД можно отнести следующие параметры:
Как обычно это бывает, среди множества преимуществ, всегда можно выделить и недостатки.
Области применения ПНД
Сфера применения ПНД просто огромна. Этот материал используется как на крупных промышленных предприятиях, так и на мелком производстве. Его физико-химические свойства позволяют ему иметь достаточно широкую область применения. Ведь в изделиях из полиэтилена удобно хранить различные жидкости, он активно используется в упаковке различного рода товаров. ПНД имеет такое широкое применение не только благодаря своим универсальным характеристикам, но и доступностью. Он не требует больших затрат на производство, товары отличаются низкой стоимостью.
Изделия из ПНД
Благодаря широкой области применения ПНД, появляется возможность создавать большое количество изделий для разных целей.
Товары для дома и быта:
Большое количество упаковочного материала изготавливают из ПНД (плёнка, пакеты и т.д.).
Важно отметить, что большинство коммуникационных систем (водопровод, канализация и т.д.) используют трубы, которые производят из полиэтилена низкого давления. И это неудивительно, ведь данный материал удовлетворяет все требования, применяемые к ним. Труба под раковиной – тоже изготавливается из ПНД, что лишний раз подтверждает, насколько широко его применение. Прочность и долговечность материала позволяет сохранять наши коммуникационные системы в пригодном состоянии на протяжении длительного времени.
Из ПНД изготавливают и баки для хранения воды, которые можно встретить на даче практически у каждого человека. Этот материал также используют для производства дорожных блоков.
Марки полиэтилена
На сегодняшний день известно множество марок полиэтилена. Это:
Полиэтилен низкого давления (ПНД)
Основные характеристики ПНД
Мономер для производства ПНД связывается в плотную полимерную структуру благодаря присутствию катализаторов и стабилизаторов, часть из которых затем становится составной частью полиэтилена. Таким строением и составом объясняются его свойства и возможности, подарившие ему столь высокую популярность.
Свойства
Отличие ПНД от ПВД и ЛПНП
Полиэтилен низкого давления является наиболее жестким полимером среди других пластмасс, получаемых из того же мономера. А для пластика увеличение плотности обычно означает изменение двух самых главных свойств – повышение прочности и химической стойкости. Отсюда следуют отличия его от не менее распространенных полимеров – ПВД и ЛПНП:
ПНД и ПВД. В сравнении с ПВД этот полиэтилен имеет:
ПНД и ЛПНП. Линейный полиэтилен ЛПНП по химическим характеристикам находится между ПНД и ПВД. Он практически не уступает ПЭНД в жесткости и химической инертности, но при этом обладает большей пластичностью и устойчивостью к растрескиваниям и проколу.
ЗНАЙТЕ! При ударе о твердые поверхности изделия из ПНД издают звонкий звук, с помощью которого их можно быстро отличить «на глазок» от предметов, изготовленных из пластмасс других видов. Это отличие может применяться наравне с таким признаком, как более твердая и матовая поверхность (поверхности изделий из ПВД более гладкие и блестящие).
Классификация
Полиэтилен высокой плотности может быть разных видов в зависимости от изменения технологии изготовления. При этом он может содержать в своей массе всевозможные примеси, являющиеся как продуктами проводимой реакции, так и остатками сопутствующих веществ:
ВНИМАНИЕ! Из-за наличия в составе ПЭВП посторонних элементов и веществ (особенно катализаторов) он чаще всего используется в промышленных целях, где прочность является более важным фактором, чем экологичность и нетоксичность.
Применение
Широкое применение ПНД в промышленности и в быту объясняется не только его высокими характеристиками, но также сравнительной дешевизной производства. Легкость придания любой формы в условиях нагревания выше температуры плавления дает возможность изготовления из него различной продукции, поэтому гранулы этого полиэтилена становятся сырьем для изготовления следующих необходимых материалов:
Методом экструзии из ПЭНД производятся:
Из него выдувают емкости для бытовой химии, канистры, бочки и т.п.
Под давлением отливают:
Формируют методом ротора:
Кроме этого, при вспенивании ПЭВП получают качественно новый продукт – пенополиэтилен, который применяется в теплоизоляционных строительных работах.
ИНТЕРЕСНО! Из полиэтилена низкого давления получают наиболее тонкие пленки, напоминающие папиросную бумагу, толщина которых достигает всего 7 мкм. Они выступают альтернативой жиростойким бумагам типа пергаментных, в отличие от которых обладают отличной водостойкостью, а также паро- и аромабарьерными свойствами.
Полиэтилен низкого давления
(высокой плотности)
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД)
Торговые названия ПЭНД:
Обозначение базовых марок ПЭНД:
Композиции на основе базовых марок полиэтиленов обозначаются иначе: название термопласта, первые три цифры показывают базовую марку (без расшифровки), а цифры после тире – номер рецептуры добавки, далее через запятую – цвет и рецептура окрашивания, сорт и стандарт.
Таблица 1: Основные физико-механические свойства полиэтилена низкого давления (ПЭНД)
Наименование показателя | Значение для ПЭНД |
Температура стеклования, °С | –20 |
Температура плавления, °С | 120–135 |
Температура хрупкости, °С | –60…–150 |
Температура размягчения по Вика, °С | 125–128 |
Температура длительной эксплуатации, °С | 50 |
Степень кристалличности, % | 70–85 |
Плотность, кг/м 3 | 948–960 |
Показатель текучести расплава, г/10мин | 0,1–15 |
Морозостойкость, °С | –70 |
Теплостойкость по Мартенсу, °С | 47–60 |
Предел рабочих температур, °С | |
верхний | 70–80 |
нижний | –150…–60 |
Предел текучести при растяжении, МПа | 19–26 |
Разрушающее напряжение, МПа | |
при растяжении | 18–32 |
при изгибе | 20–40 |
при сжатии | 20–36 |
Модуль упругости, МПа | |
при растяжении | 610–750 |
при изгибе | 636–735 |
при сжатии | – |
Относительное удлинение при разрыве, % | 300–800 |
Твердость по Бринеллю, МПа | 45–60 |
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м 2 (без надреза / с надрезом) | Не разр. (без надреза)/ 2 (с надрезом) |
Коэффициент трения по стали | 0,3–0,35 |
Удельное электрическое сопротивление | |
объемное, Ом×м | (0,1–1)×10 15 |
поверхностное, Ом | 10 14 |
Водопоглощение за 24 ч при 23 °С, % | 0,01 |
Удельная теплоемкость, кДж/(кг×K) | 2,3–2,7 |
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×K) | 0,42–0,44 |
Температурный коэффициент линейного расширения, 1/град | (10–55)×10 –5 |
Коэффициент температуропроводности, м 2 /с | 1,9×10 –7 |
Примечание. Показатели представлены по усредненным данным различных источников.
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) имеет кристаллическую структуру и является легким эластичным термопластичным материалом. Устойчив к кислотам, щелочам, растворам солей, минеральным и растительным маслам при высоких температурах, биологически инертен. При комнатной температуре не растворим в органических растворителях. Имеет низкое влагопоглощение.
По сравнению с полиэтиленом высокого давления, ПЭНД характеризуется повышенной жесткостью при сохранении ударопрочности. Свойства ПЭНД сильно зависят от плотности материала. Увеличение плотности приводит к повышению прочности, жесткости, твердости, химической стойкости. В то же время, при увеличении плотности снижается ударопрочность при низких температурах, удлинение при разрыве, проницаемость для газов и паров. Введение антипиренов позволяет придать материалу огнестойкость.
Наиболее широко ПЭНД применяется в производстве товаров широкого потребления – упаковка, одноразовая посуда, контейнеры и емкости, в том числе для пищевых продуктов, крышки и колпачки для флаконов и бутылок, фитинги, игрушки.
Свойства ПЭНД представлены в таблице 1, области применения, способы и параметры переработки – в таблице 2.
В Республике Беларусь ПЭНД не производится.
Концерн IRPC Public Company Limited выпускает полиэтилен низкого давления под торговой маркой Polene HDPE для переработки литьем под давлением, экструзией и раздувом и является крупным производителем данного вида материала.
Трубные марки полиэтилена низкого давления Polene сертифицированы на соответствие ГОСТ 16338–77 и имеют санитарно-эпидемиологическое заключение. Основные свойства полиэтилена марки Polene представлены в таблице 3.
Таблица 2: Характерные свойства, области применения и способы переработки ПЭНД
Таблица 3: Основные характеристики ПЭНД марки Polene
Параметры | Литьевые | Трубные | |
Polene V1160 | Polene R1760 | Polene BM3245PC | |
Плотность, г/см 3 | 0,957 | 0,957 | 0,956 |
Показатель текучести расплава, г/10 мин | |||
190 °С / 2,16кг | 15 | 6 | 0,12 |
190 °С / 5кг | 43 | 17,5 | 0,55 |
Относительное удлинение при разрыве, % | 130 | 1000 | 1700 |
Предел текучести при растяжении, МПа | 29 | 29,5 | 23 |
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | 13,5 | 15 | 36,5 |
Ударная вязкость по Шарпи на образцах с надрезом, кДж/м 2 | 2,5 | 4 | 11,5 |
Твердость по Шору | 65,5 | 65,5 | 64 |
Температура размягчения по Вика, °C | 125 | 125 | – |
Мировой рынок полиэтилена низкого давления (ПЭНД)
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) является одним из самых потребляемых полимерных материалов в мире.
Лидирующие позиции (по региональному принципу) на данном рынке занимают: