HDPE: что это и где используется?
Преимущества
ПНД востребован за счет ряда преимуществ.
Высокая твердость и жесткость. Он обладает более плотной и кристаллической структурой, что придает ему устойчивость к деформациям, износу и царапинам.
Химическая стойкость. HDPE лучше сопротивляется воздействию кислот, щелочей, масел, жиров и других агрессивных сред. Это качество позволяет использовать его для хранения и транспортировки различных химических веществ.
Высокая температура плавления. ПНД плавится при температуре около 130-135 °C. Это свойство делает его более устойчивым к высоким температурам и позволяет стерилизовать паром или горячей водой.
Низкая паропроницаемость. Этот материал имеет более низкую паропроницаемость. Поэтому он прекрасно сохраняет свежесть и качество продуктов, упакованных в него. Это качество также предотвращает проникновение запахов и влаги внутрь упаковки.
Возможность переработки. ПНД является экологичным материалом. Его отходы поддаются переработке и многократному использованию. Это свойство снижает негативное воздействие на окружающую среду и экономит ресурсы.
Производство ПНД
Производство ПНД из нефти состоит из двух этапов:
- Полимеризация этилена. Он подвергается полимеризации – процессу соединения молекул этилена в длинные цепочки с образованием полиэтилена. Полимеризация этилена может проходить по разным технологиям, в зависимости от используемых катализаторов, давления, температуры и других факторов. Существуют три основных метода полимеризации этилена: суспензионный, растворный и газофазный.
- Переработка ПНД. HDPE имеет вид порошка или гранул, которые нужно подготовить для дальнейшего использования. Для этого ПНД подвергается различным процессам: сушка, плавление, экструзия, грануляция, окрашивание и т.д. В результате переработки получаются готовые полимерные материалы различной формы.
Среди химических свойств HDPE стоит отметить:
- ПНД имеет высокую молекулярную массу. Она может достигать нескольких сотен тысяч г/моль. Это означает, что его молекулы состоят из большого количества повторяющихся звеньев этилена, соединенных в длинные цепочки. Высокая молекулярная масса придает высокую твердость и жесткость, а также сопротивление растворению и диффузии.
- HDPE имеет высокий показатель кристалличности. Он может достигать 80-90%. Это означает, что большая часть молекул упорядочена в регулярные структуры, называемые кристаллитами. Они образуются при охлаждении расплавленного ПНД и зависят от условий полимеризации и переработки. Высокая степень кристалличности придает повышенную плотность, температуру плавления и химическую стойкость.
- Этот материал имеет линейную структуру цепей. Это означает, что его молекулы не имеют ответвлений или смежных звеньев. Такое свойство обусловлено тем, что при полимеризации этилена под низким давлением используются специальные катализаторы, которые предотвращают образование ветвей. Линейная структура цепей позволяет молекулам плотно упаковываться друг к другу и формировать сильные межмолекулярные связи.
- Температура плавления составляет около 130-135 °C. Это означает, что для перевода из твердого состояния в жидкое, или наоборот, материал необходимо подогреть или охладить до достаточно высокой температуры. Потребность в этом связана с высокой степенью кристалличности и сильными межмолекулярными связями.
- ПНД имеет низкий коэффициент линейного расширения. Он составляет около 1,5*10^-4 1/°C. Это свойство означает, что HDPE слабо изменяет свои размеры при изменении температуры. Низкий коэффициент линейного расширения связан с высокой плотностью.
- Удельная теплоемкость составляет около 1,9 кДж/(кг*°C). ПНД слабо нагревается или охлаждается при передаче или поглощении тепла. Низкая удельная теплоемкость связана с низкой подвижностью молекул и малым количеством свободной энергии.
- HDPE имеет низкую теплопроводность. Она составляет около 0,4 Вт/(м*°C). Такая характеристика говорит о том, что этот материал слабо проводит тепло от одной точки к другой. Низкая теплопроводность связана с высокой степенью кристалличности и низкой плотностью дефектов.
Сферы применения
Пластиковые емкости и ящики из HDPE используются в разных сферах. В частности их применяют в сельском хозяйстве. ПНД используется для производства такой продукции:
- пластиковые ящики для хранения и транспортировки фруктов и овощей;
- пластиковые поддоны паллеты для стеллажей;
- емкости для жидкостей и сыпучих материалов;
- канистры для химикатов и т.д.
ПНД используется для производства различных строительных материалов и изделий: геомембран для гидроизоляции, геосеток для армирования грунта, панелей для облицовки фасадов, мусорных баков и т.д. Материалы из HDPE пластика обладают высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям, механическим нагрузкам и биологическому разложению.
Также активно используются ПНД ящики для склада в пищевой промышленности. Тара пластиковая пищевая применяется для хранения и транспортировки молока, мяса, рыбы, овощей, фруктов и другой продукции. Востребованность пластиковой тары для пищевых продуктов из ПНД обусловлена тем, что они легко моются и стерилизуются, не впитывают запахи и влагу, а также не подвержены гниению и плесени. Такие емкости не создают благоприятной среды для развития бактерий и грибков. Это обеспечивает безопасность и качество продуктов, упакованных в ящики из ПНД.
Преимуществом также считается экологичность. Ящики из ПНД являются экологичными материалами, так как их отходы поддаются переработке и многократному использованию. Это обстоятельство снижает негативное воздействие на окружающую среду и экономит ресурсы. Среди других преимуществ также выделяют легкость и долговечность тары из этого вида пластика.
HDPE – это современный и перспективный полимерный материал. Он обладает высокой твердостью, жесткостью, химической стойкостью, температурой плавления и твердения, а также низкой паропроницаемостью, коэффициентом линейного расширения, удельной теплоемкостью и теплопроводностью. ПНД используется для производства упаковочных материалов, трубопроводов, сельскохозяйственных изделий, строительных материалов и пищевой тары.
