Nagy molekulatömegű polietilén: leírás, tulajdonságok, alkalmazások

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Minden nap új, mesterséges úton előállított anyagok kerülnek az emberi tevékenység szférájába. Az egyik ilyen a nagy molekulatömegű polietilén, amely az 1950-es évek óta kereskedelmi termékké vált, de csak most válik igazán népszerűvé.

Leírás

A nagy molekulatömegű polietilén egyfajta hőre lágyuló polimerizált etilén. Fő jellemzője a nagyon hosszú molekulaláncok. Jobban észlelhetők, és terhelést továbbítanak, intermolekuláris kölcsönhatásokkal "kompenzálva" őket.

Az anyag megjelenése nem különbözik más típusú műanyagoktól. Szagtalan, íztelen, nem mérgező. Színek bevezetésével bármilyen színt kaphat. Ugyanakkor olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek megkülönböztetik a többi polimertől.

A nagy molekulatömegű polietilén szívós anyag, nagy ütésállósággal. Képes ellenállnijelentős feszültségek. Nem szívja fel a nedvességet, ezért nem lép kölcsönhatásba az emberi bőrrel és csúszósnak érzi magát. Ezenkívül nagy kopásállósággal (több, mint az acélé) és alacsony súrlódási együtthatóval rendelkezik.

A nagy molekulatömegű polietilén tulajdonságai

Mint már említettük, ennek a nagy molekulatömegű polimernek a fő jellemzője a hosszú molekulaláncok. Sőt, ugyanabba az irányba orientálódnak. Szinte párhuzamosan helyezkednek el egymással. Ez megmagyarázza az anyag szilárdságát.

Annak ellenére, hogy a nagy molekulatömegű polietilén hosszú láncokat képez, az egyes molekulák közötti kötés gyenge. Ez a szám egy nagyságrenddel alacsonyabb, mint a kevlaré, amely nem kevésbé tartós anyag. Ez a tulajdonság a polimert nem hőállóvá teszi – 144 Celsius fokos hőmérsékleten megolvad.

Ez a polietilén nem tartalmaz észtereket, aminokat vagy hidroxilcsoportokat, amelyek az anyagokat érzékenyek a reaktív és nehéz környezetre. Ennek köszönhetően az anyagot nem éri víz, nedvesség, agresszív reagensek, mikroorganizmusok és UV-sugárzás.

Fő újrahasznosítási módszerek

A GOST 16338-85 tartalmazza azokat a követelményeket, amelyek szerint nagy molekulatömegű polietilént kell gyártani. Szerintük az anyag szintézisét metallocén katalizátorok hatására a monomeren - etilénen végzik. A termékek közvetlen előállításához a következő főbb feldolgozási módokat alkalmazzák:

1. Gél fonás. Nyersanyagoldószerrel keverve. A kapott masszát a lyukakon keresztül a vízbe kényszerítik. A keletkező szálakat kemencében égetik ki, miközben kihúzzák és eltávolítják az oldószert.
2. Melegsajtolás és szinterezés. A porszerű masszát nagy erővel összenyomják, így homogén anyagot kapnak. Ezután hőkezelésnek vetik alá - szinterezés 150-200 fokos hőmérsékleten.
3. Dugattyús extrudálás. Az alapanyagot homogén, gumiszerű masszává olvasztják, majd speciális fúvókákon keresztül kinyomják.

A gélfonás a legelterjedtebb. Végül is így nyernek nagy szilárdságú, nagy molekulájú polietilén szálakat.

Katonai felhasználás

A szálakat, amelyek előállításához nagy molekulatömegű polimert használnak, széles körben használják egyéni védőfelszerelések, különösen golyóálló mellények készítésére. A menetek olyan tulajdonságainak köszönhetően, mint az alacsony fajsúly és a nagy folyáshatár (ezek a mutatók aránya 7-8-szor magasabb, mint az acélé), a páncél könnyű, és ellenáll a golyóknak, repeszeknek és egyéb károsító elemeknek.

A testpáncél olyan lapokból készül, amelyeket úgy nyernek, hogy különböző szögekben szálakat helyeznek egymásra. Ennek a technológiának köszönhetően multiaxiális szövetek jelennek meg - egy speciális üvegszerű szövet, amely bármilyen irányú igénybevételt elvisel. A nagy molekulatömegű polietilént a törzs, a végtagok védelmére használják. TulajdonságokA többtengelyű szövetek lehetővé teszik a páncélozott járművek védelmét, valamint a szálak használatát vágásálló kesztyűk készítéséhez.

Orvosi alkalmazások

Az orvostudományban a nagy molekulatömegű polietilént főleg csípőízületek és gerincoszlop, térdízületek implantátumainak készítésére használják. Erre a célra először 1962-ben használták. És azóta kezdett dominálni.

Széles körben használt és módosított anyag - háló vagy térhálósított polimer. Úgy nyerik, hogy a nagy molekulatömegű polietilén szálait gamma kvantumokkal vagy elektronokkal burkolják, amelyek összevarrják a szálakat. Ezt követően hőhatásnak van kitéve, ami csökkenti redox képességét.

Ezen az alapanyagon alapuló szálakat varráshoz is használják. Ezeknek a termékeknek a gyártásában vezető szerepet tölt be a DSM, amely az orvosi piacot látja el Dyneema Purity nevű varrószálakkal.

Ipari felhasználás

A nagy molekulatömegű polietilén lemez, amelyet 2 cm vastag lapos tuskó formájában szállítanak a gyártási piacra, az iparban találta a legnagyobb alkalmazást Presztízs osztályú műanyag ablakok, PVC panelek és PVC profilok különféle konfigurációkban alapján készülnek.

A gépészetben tömítőgyűrűk, csapágyak gyártásához, hidraulikus vagy olajkörnyezetben működő alkatrészek gyártásához, ill.a nagy üzemi nyomású pneumatikus berendezésekben is a nagy molekulatömegű polietilén 1000-et használják leggyakrabban – ez a polimerek egyik fő típusa.