Полиэтилен или ПЭ – что это за материал?

Что такое полиэтилен или ПЭ?

Полиэтилен (ПЭ, PE) — один из термопластичных полимеров, который используется во многих отраслях. Это вещество впервые было синтезировано в 1933 году в Англии, с тех пор его производят всё больше, а применяют всё чаще. Полиэтилен входит в состав упаковки, сложных инженерных конструкций и других привычных вещей. 

Универсальность, легкость переработки, сравнительно низкая цена сделали этот полимер основным выбором для многих приложений. В этой статье мы подробно разберем, что такое полиэтиленовое вещество, из чего оно состоит, его свойства, а также сферы применения.

Описание полиэтилена

ПЭ или PE — вид пластмассы, относящийся к термопластам, класс полиолефинов. Химическая формула выглядит так: (C₂H₄)n.

Полиэтилен — что это такое простыми словами? Это полимер этилена — C₂H₄. То есть в основе структуры лежат одинаковые мономерные звенья этилена, образующие цепь.

Описание материала полиэтилен начинается с его характеристик: он может быть очень мягким или совершенно твердым. Это определяется структурой цепей полимеров и условиями производства. Основные преимущества:

• стойкость к действию химических веществ;
• изоляционные свойства;
• легкость, прочность;
• экологичность (подлежит переработке).

По условиям синтеза выделяют несколько видов полимера, различающихся по плотности, механическим, физическим характеристикам.

Состав полиэтилена

Из чего делают полиэтиленовое вещество? Из этилена, который добывают из нефти или природного газа. Химически в составе есть только углерод и водород, так что это чистый в экологическом плане полимер. Для его получения полимеризуют этилен под давлением, величина которого зависит от того, какое сырье требуется.

Этапы производства:

1. этилен очищают и подготавливают;
2. продукт полимеризуют под действием катализаторов — в зависимости от метода это могут быть кислород или органический пероксид, катализаторы Циглера-Натта и другие;
3. конечный продукт формируют в гранулах или порошке.

Добавление стабилизаторов, присадок позволяет модифицировать состав PE, улучшая его свойства, например, устойчивость к УФ-излучению, огню или низким температурам.

Химические свойства полиэтилена

Химический состав ПЭ обеспечивает ему стойкость к большинству агрессивных соединений. Субстанция устойчива к кислотам, щелочам, органическим растворителям. Поэтому PE применяют для хранения и транспортировки агрессивных веществ.

Основные химические свойства полиэтилена:

• низкая полярность, поэтому материал не впитывает влагу;
• высокая химическая инертность, что исключает коррозию или разрушение под воздействием химии;
• при переработке полимера нет значительных изменений структуры.

Эти свойства объясняют, для чего нужен PE в химической и пищевой промышленности.

Физические свойства полиэтилена

Физические свойства полиэтилена зависят от его типа и того, в каких условия его будут применять. Например, полимер низкой плотности (LDPE) отличается гибкостью, а высокой плотности (HDPE) — жесткостью, прочностью.

Физические свойства химического соединения PE следующие::

• Низкая плотность — от 0,91 до 0,96 г/см³.
• Высокая ударопрочность, особенно при низкой температуре.
• Отличные диэлектрические показатели. Полимер относится к высокочастотным диэлектрикам высокого качества. Его диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь остаются практически постоянными, если менять частоту электрического поля, температуру в пределах от –80 °С до 100 °С, влажность.

За счет подобных свойств PE полимер считается оптимальным для упаковочной продукции, трубопроводов и других случаев, когда нужна прочность, устойчивость к внешним факторам.

Технические характеристики полиэтилена

Перейдем к эксплуатационным параметрам данного полимера. Свойства и характеристики PE зависят от его конкретного вида.

Основные показатели PE:

• температура плавления 110–130 °C в зависимости от плотности;
• устойчивость к растяжению 10–50 МПа;
• коэффициент теплопроводности около 0,35 Вт/(м·К);
• плотность 0,91–0,96 г/см³.

Эти параметры определяют, для чего используется ПЭ во многих промышленных отраслях: строительстве, машиностроении, медицине.

Типы полиэтилена

Разберем распространенные типы PE, которые различаются по плотности, структуре, другим характеристикам. 

1. ПЭ низкой плотности (LDPE)
Мягкий эластичный материал с высокой ударопрочностью. Отлично подходит для создания пленок, пакетов, упаковочных материалов, термоусадочной упаковки. То есть для случаев, когда материал и конечный продукт должны получиться гибкими, легкими.

2. ПЭ высокой плотности (HDPE)
Жесткий, прочный материал. Обладает высокой химической стойкостью. Из него создают трубы, канистры, емкости, а также технические детали. Благодаря его устойчивости к нагрузкам, перепадам температур HDPE идеален для работ в строительстве, производстве.

3. ПЭ средней плотности (MDPE)
Промежуточный материал, сочетающий гибкость LDPE и прочность HDPE. Из MDPE производят упаковку, пленки, легкие трубы. Этот вид материала подходит для ниш с умеренными требованиями к механической прочности, устойчивости.

4. Линейный ПЭ низкой плотности (LLDPE)
Имеет улучшенные механические свойства за счет линейной структуры молекул. Применяется для пленок с высокой прочностью и устойчивостью к проколам, что важно в пищевой промышленности, логистике.

5. Сверхвысокомолекулярный ПЭ (UHMWPE)
Особый вид, обладающий исключительной износостойкостью, механической прочностью. Он востребован в машиностроении, медицине (эндопротезы), а также в производстве бронежилетов, спортивного инвентаря.

Какие виды полиэтилена лучше использовать? Это зависит от условий эксплуатации и требований к готовому изделию. Например:

• для гибких упаковок, где важна эластичность, легкость, отлично подойдет LDPE или LLDPE;
• если изделие должно выдерживать высокие нагрузки или контактировать с химическими веществами, то выбирайте HDPE;
• для задач с особыми требованиями к износостойкости (например, скользящие элементы машин) рассмотрите UHMWPE.

При выборе производители учитывают температура эксплуатации, механические нагрузки, требования к экологичности, возможность вторичной переработки. Это позволяет производителям адаптировать материал под свои задачи и минимизировать затраты.

Чем отличается полиэтилен от других материалов?

Полиэтилен имеет свойства, которые выгодно отличают его от других полимеров. Основные конкуренты — это полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ) и АБС-пластик. Чтобы понять, чем отличается полиэтиленовая субстанция от полипропилена и других материалов, важно сравнить их ключевые характеристики.

1. ПЭ vs полипропилен

• Более гибкий, чем полипропилен.
• Обладает лучшей морозостойкостью, так что подходит для использования при низких температурах.
• Полипропилен более термостойкий, его температура плавления выше — до 170°C.

2. ПЭ vs ПВХ

• Химически инертен, а ПВХ может выделять вредные вещества при нагреве.
• Экологичнее, его проще переработать.
• ПВХ жестче, но менее устойчив к низким температурам.

3. ПЭ vs АБС-пластик

• Дешевле в производстве, чем АБС-пластик.
• АБС-пластик прочнее, жестче, но менее устойчив к воздействию химических веществ.

Из сравнения можно сделать вывод, что выбор материала зависит от конкретных условий эксплуатации, требований к изделию. PE — вид материала, достаточно универсального благодаря необычному сочетанию свойств.

Области применения полиэтилена

Перечислим основные области применения ПЭ, хотя их гораздо больше — это практически все сферы промышленности.

• Упаковка: пленки, пакеты, емкости.
• Строительство: PE трубы, изоляционные материалы.
• Медицина: протезы, упаковка для лекарств.
• Пищевая промышленность: контейнеры, пленки, в том числе для хранения продуктов.
• Химическая промышленность: баки, резервуары для хранения агрессивных жидкостей.

Одна из ключевых причин популярности полимера — свойства ПЭ низкого давления, а именно: его высокая прочность, жесткость. Благодаря этому материал прекрасно подходит для того, чтобы создавать трубы, канистры. 

Производимые изделия из полиэтилена

Где применяют то, что изготавливают из полиэтилена? Конечные продукты широко применяются в самых разных отраслях. Их популярность обусловлена долговечностью, стойкостью к внешним повреждениям, экологичностью.

Перечислим примеры изделий из PE:

• Упаковочная продукция: пленки, пакеты, обертки.
• Инженерные решения: трубы, фитинги, кабельная изоляция.
• Емкости: канистры, баки, резервуары.
• Медицинские изделия: шприцы, пробирки, упаковка для стерильных продуктов.

Изделия из ПЭ высокого давления нужны преимущественно в пищевой промышленности, производстве мягкой упаковки. ПЭ низкого давления: изделия такого типа чаще используются для жесткой упаковки и технических конструкций.

Преимущества изделий из этого полимера:

• высокая стойкость к механическим повреждениям;
• устойчивость к воздействию влаги, химических веществ;
• возможность переработки, вторичного использования.

Заключение

Полиэтилен — это уникальное вещество, которое сочетает универсальность, доступность, удобные эксплуатационные свойства. PE применяется практически во всех отраслях промышленности, начиная с упаковки и заканчивая инженерными сооружениями.

В статье мы разобрали основные свойства ПЭ, его виды, их характеристики. Мы также обсудили получение и применение PE продукта, а также его отличия от других материалов. Надеемся, что это поможет вам сделать обоснованный выбор оборудования и материалов для вашего производства.

Если Вы в поисках надежного поставщика оборудования для работы с полимерами, наша компания готова предложить современные решения для их переработки. Свяжитесь с нами, чтобы получить консультацию или подобрать оборудование под Ваши задачи.