Расширенное руководство по полимерам. Свойства термопластов. Полиолефины. Полиэтилены. Часть 2. Линейный полиэтилен

Диапазон плотности полиэтиленов составляет от 0,890 до по меньшей мере 0,960 г/см3, что является результатом их кристаллической структуры. Эта разница в плотности объясняется многообразием их типов. Также полезно знать, что снижение кристалличности полиэтилена увеличивает его ударопрочность, холодную текучесть, вязкость, прочность на разрыв, сопротивление растрескиванию под воздействием окружающей среды и диапазон термосварки. Однако происходит снижение жесткости, температуры хрупкости и химической стойкости. Переход в состояние плавления уменьшается от максимума около +135 °С (+275 °F) до уровня около +110 °С (+230 °F) при уменьшении степени кристалличности.

Очень низкая температура стеклования [Tg = -110 °C (-166 °F)] связана с хорошим сохранением механических свойств, включая гибкость и ударопрочность при низких температурах. Марки полиэтилена могут быть классифицированы в соответствии с их вязкостью расплава или индексом расплава, которые сильно отражают молекулярную массу полимера. Это важно для обработки, где разные процессы часто требуют разной вязкости расплава. Например, литье под давлением обычно ассоциируется с легкотекучими типами, в то время как термоформование требует высокой консистенции или вязкости расплава. Молекулярная масса не оказывает прямого влияния на свойства в твердом состоянии, но установлено, что высокая молекулярная масса часто полезна, например, для получения адекватной устойчивости к стрессовым воздействиям окружающей среды.

Теперь приступим к описанию отдельных типов полиэтилена и первым у нас на очереди линейный полиэтилен, который обозначается, как LPE. Эта группа материалов включает полиэтилен сверхнизкой плотности (ULDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), а также полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен с высокой молекулярной массой и высокой плотностью (HMWHDPE) и полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой (UHMWPE). Они полимеризуются в реакторах, поддерживаемых при давлениях, намного ниже, чем те, которые используются для получения разветвленного полиэтилена.

В разветвленном полиэтилене пластичность и плотность варьируются в зависимости от изменения давления и тепла в реакторе. В свою очередь, они связаны с регулярностью (или кристалличностью) длинных полимерных цепей. Однако плотность LPE варьируется в зависимости от количества сомономера, используемого совместно с этиленом. Сомономер образует короткие цепочки разветвлений вдоль этиленовой основной цепи, и закономерность здесь следующая: чем больше количество сомономера, тем ниже плотность пластика.

Полиэтилен низкой плотности (LDPE), который известен у нас не только под аббревиатурой ПЭНП, но и под сокращением ПВД (полиэтилен высокого давления, что отражает способ его производства), был первым из изобретённых полимеров данного типа. Появившийся в 1930-х годах ПЭНП имел хорошую прочность, гибкость, сопротивление низким температурам, прозрачность, электрическую изоляцию (диэлектрические свойства) и относительно низкую теплостойкость, а также хорошую стойкость к химическому воздействию. Полиэтилены низкой плотности более подвержены растрескиванию под напряжением, но проявляют большую гибкость и неплохую технологичность, так как достаточно просты в обработке.

Они проявляют хорошие электрические свойства в широком диапазоне температур. При комнатной температуре ПЭНП нерастворим в большинстве органических растворителей, но подвергается воздействию сильных окислителей. При высоких температурах он становится все более восприимчивым к воздействию ароматических, хлорированных и алифатических углеводородов. ПЭНП чувствительны к воздействию окружающей среды и химическому стрессу. Например, смачивающие агенты, такие как моющие средства, ускоряют растрескивание под напряжением. Некоторые сополимеры ПЭНП доступны с улучшенной стойкостью к растрескиванию под напряжением. В следующей части продолжим рассказ о полиэтиленах этого типа.