Metody i odmiany syntezy polietylenu
(1) Polietylen o niskiej gęstości (LDPE)
Gdy śladowe ilości tlenu lub nadtlenków zostaną dodane jako inicjatory do czystego etylenu, sprężone do około 202,6 kPa i ogrzane do około 200°C, etylen polimeryzuje do białego, woskowego polietylenu. Ta metoda jest powszechnie określana jako proces wysokociśnieniowy ze względu na warunki pracy. Powstały polietylen ma gęstość 0,915–0,930 g/cm³ i masę cząsteczkową od 15 000 do 40 000. Jego struktura cząsteczkowa jest silnie rozgałęziona i luźna, przypominając konfigurację „podobną do drzewa”, co odpowiada za jego niską gęstość, stąd nazwa polietylen niskiej gęstości.
(2) Polietylen średniej gęstości (MDPE)
Proces średniociśnieniowy obejmuje polimeryzację etylenu w 30–100 atmosferach przy użyciu katalizatorów tlenków metali. Powstały polietylen ma gęstość 0,931–0,940 g/cm³. MDPE można również wytwarzać przez mieszanie polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) z LDPE lub przez kopolimeryzację etylenu z komonomerami, takimi jak buten, octan winylu lub akrylany.
(3) Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE)
W normalnych warunkach temperatury i ciśnienia etylen jest polimeryzowany przy użyciu wysoce wydajnych katalizatorów koordynacyjnych (związków metaloorganicznych składających się z alkiloaluminium i czterochlorku tytanu). Ze względu na wysoką aktywność katalityczną reakcję polimeryzacji można szybko zakończyć przy niskim ciśnieniu (0–10 atm) i niskiej temperaturze (60–75°C), stąd nazwa proces niskociśnieniowy. Powstały polietylen ma nierozgałęzioną, liniową strukturę cząsteczkową, co przyczynia się do jego wysokiej gęstości (0,941–0,965 g/cm³). W porównaniu z LDPE, HDPE wykazuje lepszą odporność na ciepło, właściwości mechaniczne i odporność na pękanie naprężeniowe pod wpływem środowiska.
Właściwości polietylenu
Polietylen jest mlecznobiałym, woskowatym, półprzezroczystym plastikiem, co czyni go idealnym materiałem izolacyjnym i osłonowym dla przewodów i kabli. Jego główne zalety to:
(1) Doskonałe właściwości elektryczne: wysoka rezystancja izolacji i wytrzymałość dielektryczna, niska przenikalność elektryczna (ε) i tangens strat dielektrycznych (tanδ) w szerokim zakresie częstotliwości, przy minimalnej zależności od częstotliwości, co czyni go niemal idealnym dielektrykiem dla kabli komunikacyjnych.
(2) Dobre właściwości mechaniczne: elastyczny, a jednocześnie wytrzymały, z dobrą odpornością na odkształcenia.
(3) Wysoka odporność na starzenie cieplne, kruchość w niskich temperaturach i stabilność chemiczna.
(4) Doskonała wodoodporność przy niskim wchłanianiu wilgoci; rezystancja izolacji na ogół nie zmniejsza się po zanurzeniu w wodzie.
(5) Jako materiał niepolarny wykazuje wysoką przepuszczalność gazów, przy czym LDPE ma najwyższą przepuszczalność gazów wśród tworzyw sztucznych.
(6) Niska gęstość właściwa, poniżej 1. LDPE wyróżnia się szczególnie gęstością wynoszącą około 0,92 g/cm³, podczas gdy HDPE, pomimo wyższej gęstości, wynosi zaledwie około 0,94 g/cm³.
(7) Dobre właściwości przetwórcze: łatwe topienie i plastyfikowanie bez rozkładu, łatwe schładzanie do uzyskania odpowiedniego kształtu oraz możliwość precyzyjnej kontroli geometrii i wymiarów produktu.
(8) Kable wykonane z polietylenu są lekkie, łatwe w instalacji i proste w zakańczaniu. Jednak polietylen ma również kilka wad: niską temperaturę mięknienia; łatwopalność, wydzielanie zapachu przypominającego parafinę podczas spalania; słaba odporność na pękanie naprężeniowe i pełzanie. Szczególnej uwagi wymaga stosowanie polietylenu jako izolacji lub osłony kabli podmorskich lub kabli instalowanych w stromych pionowych spadkach.
Tworzywa sztuczne polietylenowe do przewodów i kabli
(1) Izolacja ogólnego przeznaczenia Polietylen Plastik
Składa się wyłącznie z żywicy polietylenowej i przeciwutleniaczy.
(2) Plastik polietylenowy odporny na warunki atmosferyczne
Składa się głównie z żywicy polietylenowej, przeciwutleniaczy i sadzy. Odporność na warunki atmosferyczne zależy od wielkości cząstek, zawartości i dyspersji sadzy.
(3) Tworzywo sztuczne polietylenowe odporne na pękanie pod wpływem naprężeń środowiskowych
Wykorzystuje polietylen o wskaźniku płynięcia poniżej 0,3 i wąskim rozkładzie masy cząsteczkowej. Polietylen może być również usieciowany za pomocą napromieniowania lub metod chemicznych.
(4) Izolacja wysokonapięciowa z tworzywa sztucznego polietylenowego
Izolacja kabli wysokiego napięcia wymaga zastosowania ultraczystego tworzywa polietylenowego, uzupełnionego stabilizatorami napięcia i specjalistycznymi wytłaczarkami zapobiegającymi tworzeniu się pustych przestrzeni, ograniczającymi wyładowania żywicy oraz poprawiającymi odporność na łuk elektryczny, erozję elektryczną i wyładowania koronowe.
(5) Półprzewodzący plastik polietylenowy
Powstaje w wyniku dodania przewodzącej sadzy do polietylenu, zazwyczaj przy użyciu sadzy o drobnych cząsteczkach i dużej strukturze.
(6) Termoplastyczna, niskodymna, bezhalogenowa (LSZH) mieszanka kablowa z poliolefiny
Materiałem bazowym tego związku jest żywica polietylenowa, do której dodawane są wysokowydajne bezhalogenowe środki zmniejszające palność, środki zmniejszające dym, stabilizatory termiczne, środki przeciwgrzybicze i barwniki, przetwarzane poprzez mieszanie, uplastycznianie i peletyzację.
Polietylen usieciowany (XLPE)
Pod wpływem promieniowania wysokoenergetycznego lub środków sieciujących liniowa struktura molekularna polietylenu przekształca się w trójwymiarową strukturę (sieciową), przekształcając materiał termoplastyczny w materiał termoutwardzalny. W przypadku stosowania jako izolacja,XLPEmoże wytrzymać ciągłe temperatury robocze do 90°C i temperatury zwarciowe 170–250°C. Metody sieciowania obejmują sieciowanie fizyczne i chemiczne. Sieciowanie radiacyjne jest metodą fizyczną, podczas gdy najczęstszym środkiem sieciowania chemicznego jest DCP (nadtlenek dikumylu).
Czas publikacji: 10-kwi-2025