quality_High_impact_Polystyrene_granule_HIPS_recycleПоказатель текучести расплава

Показатель текучести расплава полиэтилена (ПТР полиэтилена) характеризует его вязкость. Данный показатель определяет, сколько полиэтилена под определенным давлением и заданной температуре за десять минут выдавится через тонкий сосуд — капилляр. Чем выше данный показатель, тем полиэтилен более текучий и менее вязкий. Данный параметр имеет важность для выбора способа переработки полиэтилена. Например, для производства пленки методом экструзии необходимо, чтобы расплав был достаточно вязким, поэтому используют марки полиэтилена с низкими значениями ПТР.

Требования к определению показателя текучести расплава полиэтилена
В различных странах существуют стандарты, в которых расписаны температуры и уровень нагрузки рекомендованные для определения показателя текучести расплава полиэтилена. Для разных видов полиэтилена применяют свои нагрузки и температуры. Поэтому сравнение ПТР полиэтилена низкого давления и ПТР полиэтилена высокого давления является некорректным, поскольку для определения показателя текучести берутся разные показатели нагрузки. Сравнивать можно только ПТР материалов одного вида разных марок.

Страна (группа стран) Наименование стандарта
Россия ГОСТ 11645-73
Германия ВШ 53735
США АСТМВ 1238-73
Европа ИСО 1133-76

Для измерения ПТР полиэтилена обычно используют системы ИИРТ различных модификаций, принцип действия которых основан на действии капиллярного вискозиметра.

Значение показателей текучести расплава различных видов и базовых марок полиэтилена

Базовая марка ПТР, г/10 мин.
Полиэтилен высокого давления плотностью 922-926 кг/м3
марки 2 0,24 — 0,36
марки 6 0,56 – 0,84
марки 13 3,4 – 4,6
марки 69 3 – 5
марки 84 16 — 24
Полиэтилен высокого давления плотностью 917-921 кг/м3
марки 7 и 8 1,7 – 2,3
марки 15 5,95 – 8,05
марки 20 и 21 17 — 23
марки 50 0,14 – 0,26
марки 55 0,3 – 0,5
марки 58, 62 и 64 1,5 – 2,5
марки 66 0,825 – 1,375
марки 68 5,25 – 8,75
марки 74 и 84 16 — 24
марки 75 и 76 0,45 – 0,75
марки 77 0,8 – 1,2
марки 78 1,125 – 1,875
марки 80 2,1 – 3,9
марки 81 2,45 – 4,55
марки 82 4,125 – 6,875
марки 83 9 – 15
Полиэтилен высокого давления плотностью 927-930 кг/м3
марки 63 0,375 – 0,625
марки 60 0,6 – 1
Суспензионный полиэтилен низкого давления плотностью 0,948-0,959 г/см3
марки 1 до 0,1
марки 2 0,1 – 0,3
марки 3 0,3 – 0,6
марки 4 и 5 0,5 – 0,9
марки 6 0,9 – 1,5
марки 7 1,2 – 2
марки 8 1,8 – 3
марки 9 3 – 5
марки 10 5 — 10
Газофазный полиэтилен низкого давления
марки 71 с термостабилизатором неокрашенный или слабоокрашенный 0,45 – 0,65
марки 73 с термо- и светостабилизаторами черного цвета 0,3 – 0,55
марки 73 с термостабилизатором первичной переработки неокрашенный 0,4 – 0,65
марки 73 с термо- и светостабилизаторами, черного цвета стойкий к фотоокислительному старению 0,3 – 0,55
марки 76 2,6 – 3,2
марки 77 17 — 25

Теплопроводность

Теплопроводность представляет собой способность какого-то материала передавать через себя тепловой поток, возникающий от разности температурных показателей на противоположных поверхностях. Разные материалы проводят теплоту по-своему: одни это делают быстрее (к примеру, металлы), другие значительно медленнее (изоляционные материалы).

Понятие теплопроводности исходит из количества теплоты (Дж), которая в течение 1 часа проходит через образец материала имеющего толщину 1 метр, площадь 1 м. кв., с разностью температуры на плоскопараллельных противоположных поверхностях в 1 К. Обозначается теплопроводность буквой А и выражается в Вт/(м К). Материалы имеющие теплопроводность не больше 0,175 Вт/(м • К), среднюю температуру слоя 298 К и влажность, определенную ГОСТами или ТУ относятся к теплоизоляционным.

Теплопроводность напрямую зависит от плотности материала (теплопроводность возрастает при увеличении плотности), его влажности, пористости, структуры и средней температуры слоя. С повышением пористости теплопроводность снижается, а увеличение влажности материала ведет к резкому росту теплопроводности, но снижает теплоизоляционные свойства. В связи с этим теплоизоляционные материалы необходимо хранить в помещении, а в теплоизоляционных конструкциях предусмотрена защита от попадания влаги в виде покровного слоя.

Полиэтилен представляет собой пластический материал, имеющий хорошие диэлектрические свойства. Ударостойкий, не ломается, имеет небольшую поглотительную способность. Обладает низкой газо и паропроницаемостью, не растворяется в органических растворителях. Полиэтилен изготавливается двух видов – высокого давления и низкого давления.

Полиэтилен легко поддается переработке и подвергается модификации. В результате есть возможность улучшения его теплопроводности и химической стойкости. Несмотря на то, что полиэтилен имеет хорошие теплоизоляционные свойства, в подземных трубопроводах теплоизоляционные свойства грунта иногда более значимы, чем те же свойства самой трубы.

Коэффициент теплопроводности полиэтилена составляет 0,36-0,43 Вт/м0К.
Учеными проводятся испытания по получению полимерного материала, который бы отличался более высокой теплопроводностью. Уже достигнуты определенные результаты, позволяющие использовать полиэтиленовые волокна в качестве более дешевой замены металлам.

Удельный вес

Удельный вес (он же — плотность) полиэтилена меняется в незначительных пределах — от 0,91 до 0,976 г/см3.

В то же время, свойства полиэтилена с высоким удельным весом существенно отличаются от свойств материала с низким удельным весом. Происходит это из-за того, что существуют две различные технологии производства полиэтилена. Фактически, синтезируются два разных материала с одинаковым названием и формулой.

Гирьки для измерения удельного весаСинтезом при высоком давлении (100-280 МПа) получают полиэтилен низкой плотности. В России его обозначают аббревиатурами ПЭНП (низкой плотности) и ПВД (высокого давления), а в англоязычном мире — LD PE (Low Density Polyethylene).

Напротив, полиэтилен высокой плотности получают синтезом при низком давлении (0,1-0,5 МПа). За границей этот материал обозначают как HD PE (High Density Polyethylene), а у нас — ПЭВП и ПНД.

Свойства ПВД (LD PE)
Удельный вес этой разновидности полиэтилена — около 0,92 г/см3. Полимерные цепочки имеют сравнительно небольшую длину, но зато обладают значительным количеством поперечных связей. Температура плавления не превышает 110°C. Материал получается пластичным, он легко тянется и не боится механических повреждений.

Свойства ПНД (HD PE)
Удельный вес выше — порядка 0,95 г/см3. Отличие свойств обусловлено более длинными полимерными цепочками: температура плавления выше 130°C, Этот тип полиэтилена менее пластичен, зато он способен выдерживать более высокую нагрузку.

Внешние отличия разных сортов полиэтилена
Если сравнивать плёнки, полученные из ПВД и ПНД, то первые имеют большую толщину, легче растягиваются и на ощупь кажутся слегка жирными. В отличие от них, плёнки из ПНД очень тонкие, более жёсткие и за счёт этого издают характерное шуршание при смятии. К их недостаткам следует отнести так называемый “эффект молнии” — при точечном проколе плёнка из такого материала может практически без усилия разорваться на две половины.

Свойства смесового полиэтилена (ПСД)
Чтобы избавиться от недостатков, присущих этим двум разновидностям полиэтилена, технологи изобрели материал, называющийся смесовым полиэтиленом. Как ясно из названия, он получается путём смешивания гранул ПВД и ПСД при производстве готовых изделий. Кроме того, к композиции добавляют небольшое количество вспомогательных компонентов, улучшающих внешний вид готового изделия. Меняя пропорции ПВД и ПСД, можно получить материал с заданными свойствами — более пластичный или более жёсткий.

Температура плавления

Температура плавления различных сортов полиэтилена составляет от 103 до 137°C.

Анализируя этот показатель, можно разделить все разновидности этого полимера на две большие группы. У представителей первой группы температура плавления находится в пределах от 103 до 110°C, а у второй — от 130 до 137°C. Отличия связаны с тем, что существуют две принципиально отличающиеся технологии производства полиэтилена. Поэтому свойства материалов, полученных по разным технологиям, заметно отличаются.

Плавление полиэтиленаПри давлении 100-288 МПа синтезируют полиэтилен c низким удельным весом. В России чаще всего его обозначают аббревиатурой ПВД (высокого давления), а за рубежом — LDPE (полиэтилен с низкой плотностью, Low Density Polyethylene).

В отличие от первого метода, полиэтилен высокой плотности получают синтезом при невысоком давлении (0,1-0,495 МПа). Международное общепринятое обозначение этого материала — HDPE (полиэтилен с высокой плотностью — High Density Polyethylene), а у нас — ПНД (то есть низкого давления).

На большинстве изделий из полиэтилена, изготовленных в России, присутствует интернациональная маркировка — HDPE либо LDPE. Мы также будем придерживаться терминологии, принятой во всём мире.

Свойства ПВД
Полимерные цепочки этого материала короткие и разветвлённые, за счёт этого материал имеет низкую плотность — около 0,92 г/см3. Температура плавления ПВД низкая. Этот полиэтилен пластичен — легко тянется и устойчив к механическим повреждениям. За счёт низкого удельного веса он имеет меньшую теплопроводность и теплоёмкость. Из LD PE также изготавливают вспененный полиэтилен, являющийся хорошим теплоизолятором.

Свойства ПНД
Удельный вес — выше, чем у LDPE — порядка 0,95 г/см3. На изменение свойств влияют более длинные полимерные цепочки с меньшим количеством устойчивых поперечных связей. Температура его плавления — высокая. Как следствие, этот материал более жёсткий и выдерживает повышенные нагрузки.

Как отличить ПВД от ПНД
Если сравнивать плёнки, полученные из LD PE и PE HD, то заметно, что первые имеют большую толщину и легче растягиваются, имеют характерный блеск и кажутся навощёнными. Напротив, плёнки из HD PE очень тонкие, более жёсткие, издают характерное лёгкое шуршание при смятии. Поверхность изделий из такого материала обычно не глянцевая, а матовая.

Золотая середина
Существует интересная разновидность, именуемая смесовым полиэтиленом. Он получается путём смешивания расплавов LD PE и HD PE при производстве готовых изделий. Для корректировки свойств материала в расплав вводят модифицирующие добавки. Меняя пропорции LD PE и HD PE, можно получить более пластичный или более жёсткий материал.

Как мы уже отмечали, при увеличении количества поперечных межмолекулярных связей (ветвлений) полиэтилен приобретает пластичность и прочность. Для того, чтобы существенно увеличить количество таких связей, при синтезе полиэтилена при высоком давлении материал подвергают воздействию жёсткого ионизирующего излучения. Называют полученный полимер сшитым полиэтиленом. Его прочность настолько высока, что он успешно применяется для производства всевозможных труб, работающих при повышенном давлении.

Полиэтилен и его теплота сгорания

Сгорание полиэтилена. Важнейшей характеристикой теплота сгорания является для различных видов топлива. Чем выше теплота сгорания, тем выше эффективность использования топлива для нагрева, для работы двигателей и тому подобное.

Для технических и производственных нужд различают высшую и низшую теплоту сгорания. Первая включает в себя энергию, выделенную при полном сгорании некоторого объема вещества и плюс энергию, выделяемую при охлаждении продуктов сгорания. Вторая энергию, которая выделяется при охлаждении продуктов сгорания, не учитывает.

Подробнее про полиэтилен
Полиэтилен является термопластичным полимером, продуктом переработки этилена. Широкое применение полиэтилена очевидно, его можно встретить как в простейших бытовых изделиях, так и в качестве конструкционного материала для очень сложного и ответственного промышленного оборудования.

Полиэтилен, как высокого, так и низкого давления, имеет очень высокую удельную теплоту сгорания. Ничего странного в этом нет, так как полиэтилен – это полимеризированный углеводород.

Диапазон теплоты сгорания полиэтилена, в зависимости от марки – от 44,0 до 47,2 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм).

Для сравнения, средняя теплота сгорания бензина — 42 МДж/кг. А теплота сгорания древесины, издревле применяемой в качестве топлива – 13,8 МДж/кг.

Как показатель, теплота сгорания полиэтилена применяется при расчете категории пожаробезопасности. Для такого случая в качестве расчетной принимается величина для полиэтилена в 46,68 МДж/кг. Важными показателями также в таком случае являются температура воспламенения полиэтилена (306 градусов) и температура самовоспламенения (417 градусов). Категорий пожаробезопасности есть достаточно много, а самый негативный вариант развития событий при пожаре учитывают категории «А» и «Б». Если в помещении достаточно много полиэтилена, именно такие категории пожаробезопасности ему главным образом и присваиваются.

Учитывается теплота сгорания полиэтилена также при проектировании технологического оборудования для его переработки. С учетом количества выделяемой энергии при случайном возгорании полиэтилена такие материалы должны выдержать тепловую нагрузку и не разрушиться. Или же, по меньшей мере, должны препятствовать распространению пламени.

Отходы полиэтилена подлежат переработке. Часто они применяются в виде вторичного сырья, но, при невозможности или нецелесообразности повторного использования такого материала в производстве пластиковых изделий его утилизируют. Наилучшим способом утилизации полиэтилена является сжигание, использование в качестве топлива. В таком случае теплота сгорания используется для расчета количества получаемой тепловой энергии.