Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2016 » Август » 2 » ПЭВД и ПЭНД - перспективы конкуренции.
20:42
ПЭВД и ПЭНД - перспективы конкуренции.

     Ранее мы поверхностно сравнили основные особенности полиэтиленов высокого и низкого давления, отметили основные особенности технологий производства и переработки. Сегодня, в свете новых знаний о ММР полиэтиленов и регулировании степени кристалличности ПЭНД, стоит уточнить перспективы конкуренции данных видов полиэтилена.
      В литературе 1970-х – 1980-х годов часто встречается мнение, что ПЭНД и ПЭВД имеют очень близкую стоимость и специфические области применения. Современная промышленность уже не столь гладко вписывается в данную точку зрения.
    Качественное и количественное развитие полимерной промышленности, внедрение аппаратов большой производительности (под давление 2-3 тыс. атм.), а также, увеличение себестоимости ископаемых углеводородов относительно электроэнергии, привели к снижению стоимости ПЭВД относительно ПЭНД. При этом увеличилось различие в качестве ПЭВД и ПЭНД. Рыночная стоимость одного килограмма ПЭВД в России сегодня начинается с 80 р., стоимость 1 кг. ПЭНД примерно с 105 р., разница в себестоимости производства даже больше.
     Главные отличия ПЭВД от ПЭНД заключаются в следующем:
 - более низкая ММ, примерно 50-200 тыс. углеродных единиц против 80-900 тыс. у ПЭНД,
 - меньшая степень кристалличности за счет большего числа боковых ответвлений в основной полимерной цепи, что снижает прочность, но, облегчает переработку за счет повышения ПТР (показателя текучести расплава),
 - меньшее количество двойных связей в ММ, что дополнительно снижает кристалличность, в тоже время, незначительно повышая химическую стойкость и термостойкость,
 - меньшая ширина ММР, особенно, по сравнению с ПЭНД имеющим высокую среднюю ММ.
      Как видим, все ключевые отличия ПЭВД от ПЭНД сводятся к степени кристалличности, у ПЭВД она порядка 70-90%, у ПЭНД примерно 85-98%.

   

     В ряде случаев, низкая степень кристалличности ПЭ необходима для обеспечения легкости переработки материала, кроме того, повышается ударная вязкость и гибкость при низких температурах. Как мы уже сказали ранее, регулировать степень кристалличности можно путем введения сополимерных звеньев пропена-1, бетена-1, и др. гомологов этилена. Этот путь более дорогой, но, он позволяет получать материал с любой ММ и желаемыми свойствами. На практике, ПТР зависит, в первую очередь, от степени кристалличности и ММ полимера, кроме того, от количества полярных группировок в полимере (=С=О, -ОН, -СООН, -СОН, катионы металлов, и пр.), а также, нуклеирующих примесей (полярные примеси, а также, любые неорганические включения с развитой поверхностью).
     Ниже приведены зависимости стойкости к растрескиванию ПЭНД и сополимеров этилена с пропеном, от ПТР.

     

      Чем выше ПТР, тем слабее держатся макромолекулы друг за друга, и тем короче (а значит, подвижнее) макромолекулы. Слабые межмолекулярные связи приводят к низким прочностным показателям материала. Особенно это проявляется для прочностных показателей, связанных с большими степенями деформации (прочность при растяжении, относительное удлинение, стойкость к растрескиванию, и пр.).
     В таблице приведено сравнение прочностных показателей ПЭВД и ПЭНД.

     Следует отметить, что при снижен температуры происходит увеличение прочности межмолекулярных связей в любом веществе (“застывание вещества”). Этот процесс сопровождается снижением подвижности молекул, снижением ударной вязкости, текучести, гибкости и др. аналогичных показателей. Следовательно, влияние высокой молекулярной массы полимера наиболее полно проявляется при высоких температурах, когда так не хватает прочности межмолекулярных связей для обеспечения прочностных свойств материала.
     Одним из наиболее показательных критериев межмолекулярного взаимодействия является удельный объем полимера, то есть, объем, занимаемый единицей материала при данной температуре. Этот показатель связан с коэффициентом теплового расширения материала. На графике представлена зависимость удельного объёма ПЭНД и ПЭВД от температуры.

                              

    Как видим, основные отличия в поведении этих материалов наблюдаются до температуры порядка 135-140*С (для ПЭ со средней ММ = 150-300 тыс. углеродных единиц), то есть, до температуры разрушения последних кристаллитов в ПЭНД. При более высоких температурах в случаях обоих материалов имеем дело с аморфным расплавом.
    В заключение стоит отметить, что большая плотность и кристалличность приводит к повышению химической стойкости (реагентам сложнее “подобраться” к реакционноспособным группам ММ). В то же время, с повышением степени кристалличности растет показатель диэлектрической проницаемости. Для одинаковой средней ММ, при росте плотности с 0,917 гр./см3 до 0,960 гр./см3, диэлектрическая проницаемость растет с 2,30 до 2,45. Это было несущественно в 1960-е годы, но, сегодня, с распространением компактной высокочастотной техники, компоновка печатных плат требует снижения диэлектрической проницаемости изоляционных материалов до минимума.
     На основании всего сказанного выше, можно заключить, что ПЭВД сегодня является весьма конкурентоспособным полимером, главным образом, по причине низкой цены и возможности крупнотоннажного производства на устаревшем оборудовании. В тоже время, ПЭНД имеет обширные перспективы качественного роста, начиная от большей гибкости корректировки свойств материала, и заканчивая возможностью получения ПЭ со средней молекулярной массой до 2-3 миллионов углеродных единиц. Использование сополимеров этилена с его гомологами, применение специфических катализаторов, подбор условий синтеза, реализация механизмов поперечной сшивки, бимодальные полимеры, и др. решения, позволят ПЭНД в ближайшие 20-30 лет полностью вытеснить ПЭВД из высокотехнологичных областей промышленности.

Категория: Полимерные материалы | Просмотров: 286 | Добавил: Chemadm | Рейтинг: 5.0/3
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]