Все о высокомолекулярном полиэтилене

Высокомолекулярным полиэтиленом (PE-500) называют пластичный полимер. Он обладает рядом уникальных физико-химических свойств, благодаря чему его можно использовать в экстремальных условиях. В данной статье рассмотрим все о высокомолекулярном полиэтилене.

Этот материал относят к одному из видов пластичного полимеризованного этилена. Его особенность – удлиненные линейные молекулярные связи, ориентированные в одном и том же направлении. Такие цепи отличаются лучшим восприятием и передачей нагрузок.

По внешнему виду высокомолекулярный полиэтилен напоминает пластик. Он твердый, без запаха, в его составе отсутствуют токсичные вещества. Материал производится методом синтеза этилена и металлоценовых катализирующих веществ на установках низкого давления. На стадии производства в сырье добавляют колер для придания полимеризованному этилену окраса.

Производители также выпускают сверхвысокомолекулярный (ультравысокомолекулярный) полимер с молекулярной массой более 10000000 ед. (PE-1000). По прочностным характеристикам он в несколько раз превосходит некоторые марки углеродистых и нержавеющих сталей.

Материал обладает рядом весомых достоинств. Основные преимущества заключаются в следующем:

• отличная сопротивляемость износу и механическим истираниям; полимер с высокой плотностью имеет высокую ударную прочность;
• стойкость к образованию трещин, сколов и других видов деформаций;
• устойчивость к колебаниям температур, благодаря чему материал допускается эксплуатировать как при чрезмерно высоких, так и при минимальных температурных показателях;
• стойкость к воздействию влаги и агрессивных веществ (кроме окислителей); такая особенность достигается благодаря отсутствию в составе материала амидов, сложных эфиров или гидроксильных групп, отличающихся восприимчивостью к химически-агрессивным веществам;
• устойчивость к солнечному излучению;
• высокие гигиенические свойства – материал не подвержен атакам патогенных микроорганизмов; на нем не образуются грибок и плесень;
• хорошая электроизоляционная и диэлектрическая способность;
• у полиэтилена PE-500 отличная свариваемость;
• стойкость к радиационному воздействию.

Высокомолекулярный полиэтилен относительно нов. Его производством занимаются 2 отечественных предприятия («Томскнефтехим» и «Казаньоргсинтез»). Технология изготовления сложна и финансово затратна, что сказывается на стоимости готовой продукции.

Высокопрочный полиэтилен имеет длинные молекулярные цепи, расположенные практически параллельно относительно друг друга. Такая особенность строения обеспечивает высокие прочностные показатели. Однако между некоторыми молекулами возникают слабые связи, из-за чего материал нельзя назвать теплостойким. Его рабочие температуры – до +100°С. При повышении температурных показателей до +140 градусов полимер плавится и превращается в вязкую массу.

Полимер PE-1000 имеет следующие технические характеристики:

• водопоглощение – 0,01-0,05%;
• удельная плотность – 0,93-0,94 г/см³;
• модуль упругости при изгибе – не более 1 ГПа;
• коэффициент трения – около 0,1;
• коэффициент ударной вязкости – 160-170 кДж/м²;
• удлинение при изгибе – 8-10%;
• поверхностное сопротивление – 1014 Ом.

Высокомолекулярный полиэтилен изготавливается по стандартам, соответствующим ГОСТу 16338-85. При производстве используется метод синтеза этилена при воздействии металлоценовых катализаторов. На данный момент известно несколько способов переработки полимера.

Благодаря этим методам получают большеформатный монолитный полиэтилен, пластины и цилиндры. В процессе дальнейшей механической обработки из них получают строганую ленту, различные механизмы для оборудования. Технология производства подразумевает холодное прессование полимера-порошка в заготовки и их последующее спекание при температуре +200 градусов. В результате температурной обработки получаются полуфабрикаты – монолиты, пластины и блоки.

Процесс производства заключается в плавлении исходного сырья при высоких температурах до однородной резинообразной массы. Из нее при помощи специальных агрегатов с насадками выдавливаются стержни, трубы или ленты различной длины.

Технология изготовления включает несколько этапов: растворение исходного сырья в парафиновом масле и продавливание полученной массы через тонкие отверстия в воду. В результате получаются нити, которые в дальнейшем проходят обжиг в печном оборудовании с одновременной вытяжкой волокон и удалением веществ-растворителей. При обработке гель-прядением получается сверхпрочное волокно.

Благодаря уникальным свойствам высокомолекулярный полиэтилен используют в различных сферах. Его нередко применяют как аналог, заменяющий различные цветные металлы, высоколегированные стали и другие материалы.

Сверхпрочный полимер применяется для изготовления имплантов с 1962 года. Сегодня из него делают протезы для тазобедренных суставов в хирургии и зубных имплантов в стоматологии. Материал применяется для создания различных ортопедических товаров.

Материал используется для изготовления оборудования и комплектующих для пищевого производства, емкостей для хранения и транспортировки химически-агрессивных веществ, флаконов для косметики, бочек, цистерн.

Прочные волокна полимера применяются для изготовления средств индивидуальной защиты для сотрудников спецслужб. В частности из них изготавливают бронежилеты, каски. Полученная броня имеет небольшой вес, но при этом она надежно защищает от пулевых ранений. А также при помощи этого полимера бронируют спецтехнику.

Высокопрочный полиэтилен используется для изготовления запчастей, работающих в гидравлических или масляных средах. Из него производят подшипники, втулки, вкладыши, шестерни – детали, подверженные высокой степени механического истирания. Из сверхпрочного полимера PE-1000 изготавливают запчасти для пневмоустановок с повышенным рабочим давлением.

Материал используется при изготовлении костюмов для фехтования, альпинистского обмундирования, лыж, сноубордов.

Из высокопрочного полимера изготавливаются многочисленные товары народного потребления. К ним относят изделия для цветоводства и обустройства ванной комнаты, предметы домашнего обихода и садово-огородный инвентарь. Он применяется для производства мебели, детских игрушек, мобильных туалетов, инвентаря для обустройства детских игровых комплексов.

Ещё больше полезной информации о высокомолекулярном полиэтилене можно узнать из видео.