состав пнд что это
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД)
Торговые названия ПЭНД:
Обозначение базовых марок ПЭНД:
Композиции на основе базовых марок полиэтиленов обозначаются иначе: название термопласта, первые три цифры показывают базовую марку (без расшифровки), а цифры после тире – номер рецептуры добавки, далее через запятую – цвет и рецептура окрашивания, сорт и стандарт.
Таблица 1: Основные физико-механические свойства полиэтилена низкого давления (ПЭНД)
| Наименование показателя | Значение для ПЭНД |
| Температура стеклования, °С | –20 |
| Температура плавления, °С | 120–135 |
| Температура хрупкости, °С | –60…–150 |
| Температура размягчения по Вика, °С | 125–128 |
| Температура длительной эксплуатации, °С | 50 |
| Степень кристалличности, % | 70–85 |
| Плотность, кг/м 3 | 948–960 |
| Показатель текучести расплава, г/10мин | 0,1–15 |
| Морозостойкость, °С | –70 |
| Теплостойкость по Мартенсу, °С | 47–60 |
| Предел рабочих температур, °С | |
| верхний | 70–80 |
| нижний | –150…–60 |
| Предел текучести при растяжении, МПа | 19–26 |
| Разрушающее напряжение, МПа | |
| при растяжении | 18–32 |
| при изгибе | 20–40 |
| при сжатии | 20–36 |
| Модуль упругости, МПа | |
| при растяжении | 610–750 |
| при изгибе | 636–735 |
| при сжатии | – |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 300–800 |
| Твердость по Бринеллю, МПа | 45–60 |
| Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м 2 (без надреза / с надрезом) | Не разр. (без надреза)/ 2 (с надрезом) |
| Коэффициент трения по стали | 0,3–0,35 |
| Удельное электрическое сопротивление | |
| объемное, Ом×м | (0,1–1)×10 15 |
| поверхностное, Ом | 10 14 |
| Водопоглощение за 24 ч при 23 °С, % | 0,01 |
| Удельная теплоемкость, кДж/(кг×K) | 2,3–2,7 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×K) | 0,42–0,44 |
| Температурный коэффициент линейного расширения, 1/град | (10–55)×10 –5 |
| Коэффициент температуропроводности, м 2 /с | 1,9×10 –7 |
Примечание. Показатели представлены по усредненным данным различных источников.
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) имеет кристаллическую структуру и является легким эластичным термопластичным материалом. Устойчив к кислотам, щелочам, растворам солей, минеральным и растительным маслам при высоких температурах, биологически инертен. При комнатной температуре не растворим в органических растворителях. Имеет низкое влагопоглощение.
По сравнению с полиэтиленом высокого давления, ПЭНД характеризуется повышенной жесткостью при сохранении ударопрочности. Свойства ПЭНД сильно зависят от плотности материала. Увеличение плотности приводит к повышению прочности, жесткости, твердости, химической стойкости. В то же время, при увеличении плотности снижается ударопрочность при низких температурах, удлинение при разрыве, проницаемость для газов и паров. Введение антипиренов позволяет придать материалу огнестойкость.
Наиболее широко ПЭНД применяется в производстве товаров широкого потребления – упаковка, одноразовая посуда, контейнеры и емкости, в том числе для пищевых продуктов, крышки и колпачки для флаконов и бутылок, фитинги, игрушки.
Свойства ПЭНД представлены в таблице 1, области применения, способы и параметры переработки – в таблице 2.
В Республике Беларусь ПЭНД не производится.
Концерн IRPC Public Company Limited выпускает полиэтилен низкого давления под торговой маркой Polene HDPE для переработки литьем под давлением, экструзией и раздувом и является крупным производителем данного вида материала.
Трубные марки полиэтилена низкого давления Polene сертифицированы на соответствие ГОСТ 16338–77 и имеют санитарно-эпидемиологическое заключение. Основные свойства полиэтилена марки Polene представлены в таблице 3.
Таблица 2: Характерные свойства, области применения и способы переработки ПЭНД
Таблица 3: Основные характеристики ПЭНД марки Polene
| Параметры | Литьевые | Трубные | |
| Polene V1160 | Polene R1760 | Polene BM3245PC | |
| Плотность, г/см 3 | 0,957 | 0,957 | 0,956 |
| Показатель текучести расплава, г/10 мин | |||
| 190 °С / 2,16кг | 15 | 6 | 0,12 |
| 190 °С / 5кг | 43 | 17,5 | 0,55 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 130 | 1000 | 1700 |
| Предел текучести при растяжении, МПа | 29 | 29,5 | 23 |
| Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | 13,5 | 15 | 36,5 |
| Ударная вязкость по Шарпи на образцах с надрезом, кДж/м 2 | 2,5 | 4 | 11,5 |
| Твердость по Шору | 65,5 | 65,5 | 64 |
| Температура размягчения по Вика, °C | 125 | 125 | – |
Мировой рынок полиэтилена низкого давления (ПЭНД)
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) является одним из самых потребляемых полимерных материалов в мире.
Лидирующие позиции (по региональному принципу) на данном рынке занимают:
Полиэтилен низкого давления (ПНД)
Преимущества ПНД
К преимуществам ПНД относятся:
— высокая износостойкость;
— неподтверженность коррозии;
— инертность к большому количеству химикатов;
— повышенная гибкость;
— устойчивость к температурным перепадам;
— высокие показатели ударной прочности;
— высокие диэлектрические свойства.
Технологии производства ПНД
Существует 3 метода изготовления ПВП. Первый это суспензионная полимеризация гранул, предварительно подготовленных, и прохождение процесса в спецрастворе суспензии. Для стабильности состава применяют химические стабилизаторы, например, оксиды легких металлов, кислоты неагрессивного типа. Состав при полимеризации требуется постоянно перемешивать для обеспечения максимально устойчивого соединения компонентов. Данный способ позволяет получить предельно однородный по структуре материал, без слабых зон или дефектов. Недостатком технологии является то, что остатки стабилизатора попадают в состав конечного продукта.
Второй способ, растворная полимеризация, происходит при температурном диапазоне 60-130С с катализатором. Получаемый материал однороден, гибок, структура восстанавливается поле небольшого деформирования, устойчив к износу. Из недостатков стоит отметить трудности при подборе катализатора, т.к. многие хим.элементы при температурном воздействии начинают участвовать в хим.реакции, что недопустимо из-за влияния на итоговый результат.
Третий способ это газофазная полимеризация, которая сейчас используется лишь на небольшом количестве производств. Она почти не применяется из-за не очень высокого качества итогового продукта. Полимеризации осуществляется в газовой среде. При этом методе молекулы беспрепятственно перемещаются и сталкиваются, поэтому конечный продукт не очень однороден, и отдельные участки могут обладать меньшей устойчивостью к износу.
При полимеризации выделяется достаточно много побочных продуктов, являющихся производственными отходами. Большая часть отходов вредна для экологии, поэтому необходимо их правильно хранить и утилизировать. К этому не стоит относиться пренебрежительно, т.к. все процедуры по хранению и утилизации регулируются законодательными нормами и последствия нарушения будут очень серьезными.
Как происходит в целом синтез гранул ПНД :
В реактор помещается раствор этилена в насыщенном углеводороде гексане. Состав разогревают сначала до 160 С, а потом до 2500 С. Давление при этом составляет до 5,3 МПа. В течение 10-15 минут состав контактирует с катализатором, после чего полимер требуется отделить от раствора (в испарителе) и примесей (в сепараторе).
Последний этап формирование гранул, затем происходит пропаривание водяным паром, после чего остывшие гранулы высыпаются в специальную тару.
В результате получается готовый к последующему перерабатыванию продукт. Для получения необходимых характеристик дополнительно могут добавляться присадки.
Химические свойства ПНД
Материал обладает устойчивостью к щелочам, маслам, продуктам, содержащим спирт. Неустойчив к воздействию с азотной кислоты, серной кислоты, галогенов.
Горючесть класс В: В1 трудно возгораемые и В2 нормально возгораемые. Самопроизвольное возникновение горения происходит приблизительно при 350 С.
Фактически, в химсоставе материала только водород и углерод, поэтому по сути единственные выделяемые в процессе горения вещества это углекислый и угарный газ, вода и немного сажи. Пропорции газа зависят от температурных показателей, вентилируемости и доступа кислорода в процессе горения. Прекратить горение можно водой.
Таблица 1. Физико-химические свойства ПНД
| ГОСТ | 16338-85 |
| Плотность, г/см3 | 0,94-0,96 |
| Цвет | от прозрачного до белого в зависимости от толщины |
| Запах | отсутствует |
| Температура для размягчения в воздушной среде по Вика, вС | 120-125 |
| Плотность насыпания гранул, в г/см3 | 0,5-0,6 |
| Проводимость тока | не проводит |
| Разрушающее напряжение при изгибе, в МПа | 19,0-35,0 |
| Предельная прочность при срезе, в МПа | 19,0-35,0 |
| Удельное электрическое поверхностное сопротивление, в Ом | 1014 |
| Влагопоглощение за 30 суток, в % | 0,03-0,04 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1010 Гц | 0,0002-0,0005 |
| Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010 Гц | 2,32-2,36 |
Отличия ПНД от ПВД
При изготовлении данных материалов необходимо разное давление, поэтому и макромолекулы, и свойства конечной продукции в итоге различаются.
ПВД представляет собой полиэтилен низкой плотности, обладающий высокой прочностью главным образом за счет своей гибкости и эластичности.
ПНД представляет собой полиэтилен высокой плотности, имеющий повышенные показатели прочности по отношению к химическому и радиационному фону, но невысокие показатели пластичности.
Сравнение материалов говорит о том, что ПНД более прочен (устойчивость к хим. препаратам, высоким температурам, большая жесткость и твердость), чем ПВД.
Кроме того, эксперты отмечают, что ПНД более экологически безопасен для человека, чем ПВД.
Таблица 2. ПЭВД и ПНД: основные показатели
| Показатель | ПВД | ПНД |
| Общее количество групп СН3 на 1000 атомов углерода: | 21,6 | 1,5 |
| Количество концевых групп СН3 на 1000 атомов углерода: | 4,5 | 1,5 |
| Этильные ответвления | 14,4 | 1 |
| Общее число двойных связей на 1000 атомов углерода | 0,4-0,6 | 1,1-1,5 |
| Уровень кристалличности, в% | 50-65 | 80-90 |
| Плотность, в г/см | 0,9-0,93 | 0,94-0,96 |
Области применения ПНД
ПВП получил очень большое распространение при изготовлении товаров массового потребления. Достаточно часто в качестве таких продуктов выступают тарелки одноразовые, упаковки, различные емкости для хранения продуктов питания, а так же игрушки, крышки для бутылочек или флаконов и пр.
В производственной сфере ПНД применяется при изготовлении труб, приходящих на смену трубопроводам из металла, благодаря большей долговечности, им не требуется защитное покрытие, и весят они меньше. Трубы ПНД используют для прокладки подземных водопроводов и газопроводов. Свариваются такие трубы посредством нагревания электричеством. Когда материал становится тягучим, концы элементов прижимают друг к другу и держат до полного остывания, после чего лишние детали обрезают.
Таблица 3. Сферы применения ПЭНД
| Трубы | Газовое снабжение, водоснабжение холодное, дренажные и канализационные коммуникации |
| Кабельная изоляция | Материалы для изоляции кабелей высокого напряжения |
| Листы, мембраны | Листы: различные элементы для областей машиностроения, гидроизоляция Мембраны: элементы для обустройства гидроизоляции |
| Крышки | 2-составные и односоставные крышки для ПЭТ бутылок, крышки для косметических продуктов, бытовой химии |
| Пленки | Пакеты фасовочные, пакет майка, воздушно-пузырьковая пленка |
| Тара | Канистры, баки, цистерны |
| Товары массового потребления | Кухонные изделия, предметы для дома, инвентарь для сада и огорода |
| Автокомплектующие | Около 400 различных изделий для автотранспорта |
| Прочее | Мебель, тарные ведра, детские игрушки, фитинги |
Марки полиэтилена и сополимеров этилена, выпускаемые сейчас:
Требования ГОСТ
Рабочие параметры ПНД были установлены ГОСТом 16338-85, и до сих пор он действует без изменений. Стандарт отвечает также и международным требованиям, так что российская продукция может экспортироваться во все страны мира. Продукция, отвечающая предъявленным требованиям, относится к высшей и первой категориям качества. Технические характеристики ПНД должны быть: показатель плотность не менее 0,93 г/см3, показатель стойкости к разрушению на порез не менее 19 МПа, показатель плотности гранул мономера в структурном строении не менее 0,5 г/см3, температура плавления 125-130С, показатель стойкости к разрушению на изгиб не менее 19 МПа.
Заключение
ПНД применяется во всех случаях, когда условия использования изделий требуют от материала таких свойств, как жесткость, прочность и повышенная устойчивость к нагрузкам различной направленности. Также себестоимость ПНД достаточно невысокая. ПНД трубы не ржавеют, что продлевает срок их годности до 50 лет и больше. Вторым важным плюсом этих труб является их небольшой вес, что делает гораздо проще и дешевле их транспортировку, монтаж и демонтаж. Все перечисленные факторы обуславливают большую популярность материала как на российском, так и на зарубежном рынке.