Полиэтилен (PE): важнейшие сведения для специалистов по материалам

Полиэтилен (PE) — переменнокристаллический термопластик, хорошо известный своей универсальностью. Немецкий химик Ханс фон Пекман случайно открыл полиэтилен в 1898 году, пытаясь создать более стабильную версию диазометана. Эрик Фоцетт и Реджинальд Гибсон впервые синтезировали полиэтилен для промышленного использования в 1933 году, и через шесть лет началось крупномасштабное производство полиэтилена низкой плотности. В 1950-х годах были открыты катализаторы, улучшившие аспект полимеризации производства полиэтилена, что дало мощный импульс производству полиэтилена высокой плотности на следующие двадцать лет и далее.

Сегодня полиэтилен — основной материал производственной отрасли, и ежегодно производится более 100 млн тонн. Вот все, что вам нужно знать о полиэтилене, от того, как он делается, до его наиболее подходящих применений.

Как делается полиэтилен?

Полиэтилен изготавливается в процессе полимеризации. Углеводородное топливо перегоняют на более легкие группы, называемые мономерами, которые затем приводят в контакт с катализатором для запуска процесса полимеризации. Координационная полимеризация, включающая хлориды и оксиды металлов, является наиболее распространенной, но полиэтилен также может быть произведен с использованием радикального процесса полимеризации.

Полиэтилен доступен во многих типах, марках и формулировках с разными свойствами. Наиболее распространенные типы полиэтилена можно разделить на разветвленные версии, линейные версии и перекрестно-связанные полиэтилены. Популярные разветвленные версии включают полиэтилен низкой плотности (LDPE) и линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), в то время как популярные линейные версии включают полиэтилен высокой плотности (HDPE) и ультравысокомолекулярный полиэтилен (UHMWPE).

LDPE

Этот полужесткий, гибкий термопластик обладает хорошей погодостойкостью, высокой ударной прочностью и отличными электрическими изолирующими свойствами. Уникальные реологические свойства LDPE делают его идеальным для производства пакетов и пленок. Хотя полиэтилен низкой плотности высокодуктен, у него очень низкая прочность на растяжение, как свидетельствует его растяжимость. Как и HDPE, этот материал имеет низкую теплостойкость — на самом деле, он высокогорюч — что ограничивает его использование в высокотемпературных применениях.

LLDPE

Этот тип полиэтилена гибок, с хорошей стойкостью к напряженному растрескиванию, удару, воздействию химикатов. У него также высокая ударная прочность. LLDPE структурно похож на LDPE и может даже заменять его в некоторых применениях, но LLDPE имеет несколько ключевых преимуществ. Свойства LLDPE можно изменять путем настройки полимерной формулы, и его производство менее трудоемкое, чем LDPE. Этот полиэтилен в основном используется для производства различных видов пленок.

HDPE

В противовес LDPE и LLDPE, полиэтилен высокой плотности имеет линейную структуру и мало или никакого разветвления. Он гибкий, но все же жесткий, погодостойкий и устоен при низких температурах. HDPE имеет хорошую УФ-стойкость и иногда используется в мебели для улицы. У него также более высокая прочность на растяжение, чем у других форм полиэтилена. HDPE часто используется в пластиковых молочных картонных коробках, мусорных баках, досках для нарезки и даже бутылках для стирального порошка. Однако он склонен к напряженному растрескиванию и имеет низкую теплостойкость.

UHMWPE

Это экстремально плотный тип полиэтилена — даже плотнее HDPE. Этот материал можно прядь в нити, прочнее стали, и он часто используется для создания бронежилетов и другого высокопроизводительного оборудования. У него отличные механические свойства и он в основном инертен, что делает его подходящим для использования в самых коррозионных средах.

XLPE

Полиэтилен высокой плотности перекрестно-связанный (XLPE) — это перекрестно-связанный полиэтилен, разработанный специально для критических применений, таких как трубопроводные системы для хранения химикатов и изоляция высоковольтных электрических кабелей. Он гидролизоустойчив, одобрен для питьевой воды с отличной абразивной стойкостью и электрическими свойствами.

Свойства и механические характеристики полиэтилена

В целом, полиэтилены имеют отличную химическую и ударную стойкость, хорошие электрические свойства и низкий коэффициент трения. Они также доступны, легки и высокообрабатываемы. Механические свойства полиэтилена будут варьироваться по типу. Например, механические характеристики для LDPE следующие:

• Прочность на растяжение при 72 °F: 1400 psi
• Модуль упругости на растяжение: 57 000
• Относительное удлинение при разрыве: 100%
• Модуль упругости на изгиб: 29 000 psi
• Твердость по Шору (D): D45

Проектные команды должны знать, что полиэтилен токсичен в жидкой форме. Он может быть очень вреден при вдыхании или всасывании через кожу. Другие недостатки полиэтилена в основном экологические, так как это не самый эко-френдли материал на рынке. Например, LDPE и HDPE не очень биодеградируемы, и поскольку они сделаны из углеводородов и ископаемого топлива, они не устойчивы.

Почему выбрать полиэтилен?

Инженеры и проектные команды из различных отраслей выбирают полиэтилен, когда им нужен невероятно универсальный и полезный товарный пластик. Он доступен, легко обрабатывается и совместим с проверенными производственными процессами, такими как литье под давлением и ЧПУ-обработка.

Полиэтилен также опережает другие пластики, такие как полиуретан, когда речь идет о применениях. От пленок до контейнеров и пластиковых игрушек, полиэтилен можно найти в большинстве потребительских товаров, которые вы используете сегодня. Другие популярные применения включают искусственные суставы в производстве медицинских приборов, автомобильные топливные баки, все виды упаковки и трубы и фитинги.

Начало работы с полиэтиленовым пластиком

Со всеми различными видами полиэтиленового пластика на рынке, вы можете быть уверены, что есть тип PE, который идеален для вашей детали. Все равно есть много вариантов для выбора, и таблицы материалов идут только до определенного предела в помощи вам сделать выбор. Как вы можете убедиться, что принимаете правильное решение? Опытный производственный партнер может пролить так необходимый свет на процесс выбора материала.

Когда вы сотрудничаете с Fast Radius, вы сотрудничаете с производственной командой, которая проведет вас через весь производственный процесс, начиная с выбора материала. Мы помогаем вам определить, какой тип полиэтиленового пластика лучше всего подходит для вашей детали, и предоставляем экспертизу, чтобы вывести вашу деталь на новый уровень. Готовы начать? Свяжитесь с нами сегодня.

Для подробных руководств по выбору материала для литья под давлением, биопластиков PLA, лучших коррозионно-стойких материалов и другим, ознакомьтесь с нашим ресурсным центром.

Готовы изготовить свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости