Властивості полімерів - технічні характеристики полімерів
Теплопровідність представляє собою здатність якогось матеріалу передавати через себе тепловий потік, що виникає від різниці температурних показників на протилежних поверхнях. Різні матеріали проводять теплоту по-своєму: одні це роблять швидше (наприклад, метали), інші значно повільніше (ізоляційні матеріали).
Поняття теплопровідності виходить з кількості теплоти (Дж), яка протягом 1 години проходить через зразок матеріалу має товщину 1 метр, площа 1 м. Кв. з різницею температури на плоскопаралельних протилежних поверхнях в 1 К. Позначається теплопровідність буквою А і виражається в Вт / (м К). Матеріали мають теплопровідність не більш 0,175 Вт / (м • К), середню температуру шару 298 К і вологість, визначену ГОСТами або ТУ відносяться до теплоізоляційних.
Теплопровідність безпосередньо залежить від щільності матеріалу (теплопровідність зростає при збільшенні щільності), його вологості, пористості, структури і середньої температури шару. З підвищенням пористості теплопровідність знижується, а збільшення вологості матеріалу веде до різкого зростання теплопровідності, але знижує теплоізоляційні властивості. У зв'язку з цим теплоізоляційні матеріали необхідно зберігати в приміщенні, а в теплоізоляційних конструкціях передбачена захист від попадання вологи у вигляді покривного шару.
Поліетилен є пластичний матеріал, який має хороші діелектричні властивості. Ударостійкий, не ламається, має невелику поглинальну здатність. Володіє низькою газо і паропроникністю, не розчиняється у органічних розчинниках. Поліетилен виготовляється двох видів - високого тиску і низького тиску.
Поліетилен легко піддається переробці і піддається модифікації. В результаті є можливість поліпшення його теплопровідності і хімічної стійкості. Незважаючи на те, що поліетилен має хороші теплоізоляційні властивості, в підземних трубопроводах теплоізоляційні властивості грунту іноді важать більше, ніж ті ж властивості самої труби.
Коефіцієнт теплопровідності поліетилену становить 0,36-0,43 Вт / М0К.
Вченими проводяться випробування по отриманню полімерного матеріалу, який би відрізнявся більш високою теплопровідністю. Вже досягнуто певних результатів, що дозволяють використовувати поліетиленові волокна в якості більш дешевої заміни металів.
Питома вага (він же - щільність) поліетилену змінюється в незначних межах - від 0,91 до 0,976 г / см3.
У той же час, властивості поліетилену з високою питомою вагою істотно відрізняються від властивостей матеріалу з низькою питомою вагою. Відбувається це через те, що існують дві різні технології виробництва поліетилену. Фактично, синтезуються два різних матеріалу з однаковою назвою та формулою.
Гирьки для вимірювання питомої весаСінтезом при високому тиску (100-280 МПа) отримують поліетилен низької щільності. ВУкаіни його позначають абревіатурами ПЕНП (низької щільності) і ПВД (високого тиску), а в англомовному світі - LD PE (Low Density Polyethylene).
Навпаки, поліетилен високої щільності отримують синтезом при низькому тиску (0,1-0,5 МПа). За кордоном цей матеріал позначають як HD PE (High Density Polyethylene), а у нас - ПЕВП і ПНД.
Властивості ПВД (LD PE)
Питома вага цього різновиду поліетилену - близько 0,92 г / см3. Полімерні ланцюжки мають порівняно невелику довжину, але зате володіють значною кількістю поперечних зв'язків. Температура плавлення не перевищує 110 ° C. Матеріал виходить пластичним, він легко тягнеться і не боїться механічних пошкоджень.
Властивості ПНД (HD PE)
Питома вага вище - порядку 0,95 г / см3. Відмінність властивостей обумовлено більш довгими полімерними ланцюжками: температура плавлення вище 130 ° C, Цей тип поліетилену менш пластичний, зате він здатний витримувати більш високе навантаження.
Зовнішні відмінності різних сортів поліетилену
Якщо порівнювати плівки, отримані з ПВД і ПНД, то перші мають велику товщину, легше розтягуються і на дотик здаються злегка жирними. На відміну від них, плівки з ПНД дуже тонкі, більш жорсткі і за рахунок цього видають характерне шурхіт при смятии. До їх недоліків слід віднести так званий "ефект блискавки" - при точковому проколі плівка з такого матеріалу може практично без зусиль розірватися на дві половини.
Властивості смесового поліетилену (ПКД)
Щоб позбутися від недоліків, властивих цим двом різновидам поліетилену, технологи винайшли матеріал, який має назву сумішевих поліетиленом. Як зрозуміло з назви, він може бути отримане шляхом змішування гранул ПВД і ПКД при виробництві готових виробів. Крім того, до композиції додають невелику кількість допоміжних компонентів, що поліпшують зовнішній вигляд готового виробу. Змінюючи пропорції ПВД і ПСД, можна отримати матеріал із заданими властивостями - більш пластичний або більш жорсткий.
Температура плавлення різних сортів поліетилену становить від 103 до 137 ° C.
Аналізуючи цей показник, можна розділити всі різновиди цього полімеру на дві великі групи. У представників першої групи температура плавлення знаходиться в межах від 103 до 110 ° C, а у другій - від 130 до 137 ° C. Відмінності пов'язані з тим, що існують дві принципово відрізняються технології виробництва поліетилену. Тому властивості матеріалів, отриманих за різними технологіями, помітно відрізняються.
Плавлення поліетіленаПрі тиску 100-288 МПа синтезують поліетилен c низькою питомою вагою. ВУкаіни найчастіше його позначають абревіатурою ПВД (високого тиску), а за кордоном - LDPE (поліетилен з низькою щільністю, Low Density Polyethylene).
На відміну від першого методу, поліетилен високої щільності отримують синтезом при низькому тиску (0,1-0,495 МПа). Міжнародне загальноприйняте позначення цього матеріалу - HDPE (поліетилен з високою щільністю - High Density Polyethylene), а у нас - ПНД (тобто низького тиску).
На більшості виробів з поліетилену, виготовлених вУкаіни, присутній інтернаціональна маркування - HDPE або LDPE. Ми також будемо дотримуватися термінології, прийнятої в усьому світі.
властивості ПВД
Полімерні ланцюжки цього матеріалу короткі і розгалужені, за рахунок цього матеріал має низьку щільність - близько 0,92 г / см3. Температура плавлення ПВД низька. Цей поліетилен пластичний - легко тягнеться і стійкий до механічних пошкоджень. За рахунок низької питомої ваги він має меншу теплопровідність і теплоємність. З LD PE також виготовляють спінений поліетилен, який є хорошим теплоізолятором.
властивості ПНД
Питома вага - вище, ніж у LDPE - близько 0,95 г / см3. На зміну властивостей впливають довші полімерні ланцюжки з меншою кількістю стійких поперечних зв'язків. Температура його плавлення - висока. Як наслідок, цей матеріал більш жорсткий і витримує підвищені навантаження.
Як відрізнити ПВД від ПНД
Якщо порівнювати плівки, отримані з LD PE і PE HD, то помітно, що перші мають велику товщину і легше розтягуються, мають характерний блиск і здаються навощённимі. Навпаки, плівки з HD PE дуже тонкі, більш жорсткі, видають характерне легке шелестіння при смятии. Поверхня виробів з такого матеріалу зазвичай не глянцева, а матова.
золота середина
Існує цікава різновид, іменована сумішевих поліетиленом. Він виходить шляхом змішування розплавів LD PE і HD PE при виробництві готових виробів. Для коригування властивостей матеріалу в розплав вводять добавки. Змінюючи пропорції LD PE і HD PE, можна отримати більш пластичний або більш жорсткий матеріал.
Як ми вже відзначали, при збільшенні кількості поперечних міжмолекулярних зв'язків (розгалужень) поліетилен набуває пластичність і міцність. Для того, щоб істотно збільшити кількість таких зв'язків, при синтезі поліетилену при високому тиску матеріал піддають дії жорсткого іонізуючого випромінювання. Називають отриманий полімер зшиті поліетиленом. Його міцність настільки висока, що він успішно застосовується для виробництва всіляких труб, що працюють при підвищеному тиску.
Поліетилен і його теплота згоряння
Від згоряння поліетилену. Найважливішою характеристикою теплота згоряння є для різних видів палива. Чим вище теплота згоряння, тим вище ефективність використання палива для нагріву, для роботи двигунів тощо.
Для технічних і виробничих потреб розрізняють вищу і нижчу теплоту згоряння. Перша включає в себе енергію, виділену при повному згорянні деякого об'єму речовини і плюс енергію, що виділяється при охолодженні продуктів згоряння. Друга енергію, яка виділяється при охолодженні продуктів згоряння, не враховує.
Детальніше про поліетилен
Поліетилен є термопластичних полімером, продуктом переробки етилену. Широке застосування поліетилену очевидно, його можна зустріти як в найпростіших побутових виробах, так і в якості конструкційного матеріалу для дуже складного і відповідального промислового обладнання.
Поліетилен, як високого, так і низького тиску, має дуже високу питому теплоту згоряння. Нічого дивного в цьому немає, так як поліетилен - це полімерізірованний вуглеводень.
Діапазон теплоти згорання поліетилену, в залежності від марки - від 44,0 до 47,2 МДж / кг (мегаджоулей на кілограм).
Для порівняння, середня теплота згоряння бензину - 42 МДж / кг. А теплота згоряння деревини, з давніх-давен застосовується в якості палива - 13,8 МДж / кг.
Враховується теплота згоряння поліетилену також при проектуванні технологічного обладнання для його переробки. З урахуванням кількості енергії, що виділяється при випадковому загорянні поліетилену такі матеріали повинні витримати теплове навантаження і не руйнуватися. Або ж, щонайменше, повинні перешкоджати поширенню полум'я.
Відходи поліетилену підлягають переробці. Часто вони застосовуються у вигляді вторинної сировини, але, при неможливості або недоцільності повторного використання такого матеріалу у виробництві пластикових виробів його утилізують. Найкращим способом утилізації поліетилену є спалювання, використання в якості палива. В такому випадку теплота згоряння використовується для розрахунку кількості одержуваної теплової енергії.