Полиэтилен низкого давления (ПЭНД): свойства и применение

Полиэтилен низкого давления (ПНД, ПЭНД или HDPE) — полимер, который отличается высокой твердостью и жесткостью. Материал производится в результате полимеризации этилена под воздействием низкого давления. ПЭНД применяется для изготовления продукции бытового и производственного назначения, включая трубы разного вида и размера.

Химические и физические свойства ПНД

Основная отличительная черта материала — высокая плотность. Этот показатель намного выше, чем у других разновидностей полиэтилена. В некоторых сферах ПНД называют ПВП — полиэтиленом высокой плотности. Такое достоинство обеспечивается особенностями структуры молекулярной клетки с сильными связями между молекулами.

Полимер отличается высокой износостойкостью, устойчивостью к коррозии и другим негативным воздействиям. Материал прочный, но пластичный, поэтому активно используется в разных сферах промышленности.

Основные химические и технические свойства:

• плотность — 0.93–0.96 г/см3;
• диапазон рабочих температур — от -70 °C до +120-150°C (при кратковременном воздействии) и до +40°C (при длительном влиянии);
• показатель относительного удлинения при разрыве — минимум 200%.

Характеристики ПЭ100 по данным производителя

Полиэтилен с плотностью от 0.96 до 0.98 г/см3 и температурой плавления от +125°C выпускается со следующими характеристиками:

• предел текучести при растяжении — до 26 МПа;
• предел прочности растяжения — 1000 часов;
• температура хрупкости — -70°C.

Разновидности материала

Свойства и характеристики полиэтилена зависят от применяемого способа производства и примесей. Для производства применяются три способа полимеризации этилена:

1. Суспензионная. Эта технология подразумевает холодную полимеризацию этилена. В процессе используются неагрессивные кислоты, полимерные спирты, оксиды некоторых металлов.
2. Растворная. Это горячий метод производства материала. Полимеризация этилена происходит в гексане под воздействием высоких температур — до +160-250°C. Этиленовая смесь вступает в реакцию с катализатором под влиянием повышенного давления, затем растворитель испаряется.
3. Газофазная. При этом способе используются остатки эфирных соединений, газов.

Чтобы получить полиэтилен высокого качества, применяется суспензионная технология. Материал, который изготовлен с использованием такого способа, отличается однородным составом и наибольшим показателем плотности. Из суспензионного ПНД изготавливается трубная продукция.

Из растворного полимера преимущественно получают упаковочный материал высокого качества. ПНД отличается высокой плотностью, но обладает не такой однородной структурой, как суспензионный вариант. Газофазный вид используется для выпуска товаров бытового назначения.

Достоинства и недостатки ПНД

Полиэтилен низкого давления отличается широкой сферой применения по многим причинам:

• повышенная твердость и прочность на сжатие, разрыв. ПНД устойчив к механическим воздействиям и считается наиболее жестким из всех типов пластмасс;
• хорошие показатели водо- и паронепроницаемости. Эти свойства обеспечиваются высокой кристаллизацией;
• устойчивость к химически агрессивным соединениям: бензиновому топливу, кислотам, алкогольной продукции, щелочам. ПНД не расщепляется при воздействии органических растворителей, но в некоторых ситуациях возможно точечное набухание;
• высокие диэлектрические свойства. Полиэтилен не проводит электрическую энергию, поэтому он активно применяется в качестве надежного изоляционного материала;
• устойчивость к низким, высоким температурам и перепадам режимов;
• простота обработки. ПНД легко обрабатывать разными способами — резкой, плавлением, во время которого материалу придается любая форма;
• возможность повторной обработки и использования;
• долговечность. Срок службы полиэтилена составляет до 50 лет и более;
• безопасность. ПНД не выделяет вредных для человека и окружающей среды соединений.

Материал легко модифицируется, что позволяет улучшить или ухудшить некоторые технические характеристики: прозрачность, пластичность, устойчивость к высоким температурам, другие свойства.

У ПНД есть и недостатки. При влиянии температуры ниже –70°С полиэтилен становится хрупким и легко деформируется при малейшем механическом воздействии. Материал относится к категории быстро воспламеняемых, поэтому его применение допускается в условиях обеспечения пожарной безопасности. ПНД теряют свои свойства при длительном воздействии ультрафиолетовых лучей. Но улучшить устойчивость помогает внесение в состав при производстве специальных соединений.

Способы обработки сырья и применения

Полиэтилен выпускается в разных формах, от которых зависит конкретная область использования. Производители выпускают четыре вида материала:

1. Выдувной. Из такого полиэтилена получают разные емкости, тару различных форм и размеров, включая бутылки.
2. Литьевой. Материал преимущественно используется для производства деталей, других изделий путем отлития при влиянии определенного давления.
3. Пленочный. Это самый распространенный вид, который используется для производства упаковочного материала, включая полиэтиленовую пленку.
4. Трубный. Такой вид отличается повышенной твердостью, термоустойчивостью и прочностью. Материал используется для производства труб. Изделия из ПНД отличаются идеально гладкой внутренней поверхностью, что обеспечивает хорошую проходимость рабочей среды и исключает риск возникновения заторов.

Полиэтилен высокой плотности используется для производства товаров массового назначения, включая тару: бутылки, канистры, и упаковочных материалов. Он активно применяется для изготовления кухонных изделий, инвентаря для дома и огорода. ПНД необходим для выпуска кабельной изоляции, листов и мембран для организации гидроизоляции, автокомплектующих и другой продукции.