Методы и разновидности синтеза полиэтилена
(1) Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП)
При добавлении следовых количеств кислорода или пероксидов в качестве инициаторов к чистому этилену, сжатому примерно до 202,6 кПа и нагретому примерно до 200 °C, этилен полимеризуется в белый восковой полиэтилен. Этот метод обычно называют процессом высокого давления из-за рабочих условий. Полученный полиэтилен имеет плотность 0,915–0,930 г/см³ и молекулярную массу в диапазоне от 15 000 до 40 000. Его молекулярная структура сильно разветвлена и рыхла, напоминающая «древовидную» конфигурацию, что объясняет его низкую плотность, отсюда и название — полиэтилен низкой плотности.
(2) Полиэтилен средней плотности (МДПЭ)
Процесс среднего давления включает полимеризацию этилена при давлении 30–100 атмосфер с использованием катализаторов на основе оксидов металлов. Полученный полиэтилен имеет плотность 0,931–0,940 г/см³. MDPE также может быть получен путем смешивания полиэтилена высокой плотности (HDPE) с LDPE или путем сополимеризации этилена с сомономерами, такими как бутен, винилацетат или акрилаты.
(3) Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП)
При нормальных условиях температуры и давления этилен полимеризуется с использованием высокоэффективных координационных катализаторов (органометаллических соединений, состоящих из алкилалюминия и тетрахлорида титана). Благодаря высокой каталитической активности реакция полимеризации может быть быстро завершена при низких давлениях (0–10 атм) и низких температурах (60–75 °C), отсюда и название процесс низкого давления. Полученный полиэтилен имеет неразветвленную линейную молекулярную структуру, что способствует его высокой плотности (0,941–0,965 г/см³). По сравнению с ПЭНП ПЭВП демонстрирует превосходную термостойкость, механические свойства и стойкость к растрескиванию под воздействием окружающей среды.
Свойства полиэтилена
Полиэтилен — молочно-белый, воскообразный, полупрозрачный пластик, что делает его идеальным материалом для изоляции и оболочки проводов и кабелей. Его основные преимущества включают в себя:
(1) Превосходные электрические свойства: высокое сопротивление изоляции и электрическая прочность; низкая диэлектрическая проницаемость (ε) и тангенс угла диэлектрических потерь (tanδ) в широком диапазоне частот с минимальной зависимостью от частоты, что делает его практически идеальным диэлектриком для кабелей связи.
(2) Хорошие механические свойства: гибкий, но прочный, с хорошей устойчивостью к деформации.
(3) Высокая устойчивость к термическому старению, низкотемпературной хрупкости и химическая стабильность.
(4) Отличная водостойкость с низким влагопоглощением; сопротивление изоляции, как правило, не уменьшается при погружении в воду.
(5) Как неполярный материал, он обладает высокой газопроницаемостью, причем ПЭНП имеет самую высокую газопроницаемость среди пластиков.
(6) Низкий удельный вес, все ниже 1. ПЭНП особенно примечателен при плотности около 0,92 г/см³, в то время как ПЭВП, несмотря на свою более высокую плотность, составляет всего около 0,94 г/см³.
(7) Хорошие технологические свойства: легко плавится и пластифицируется без разложения, быстро остывает, принимая нужную форму, позволяет точно контролировать геометрию и размеры изделия.
(8) Кабели, изготовленные из полиэтилена, легкие, просты в установке и простоте концевой заделки. Однако полиэтилен также имеет ряд недостатков: низкая температура размягчения; воспламеняемость, выделение парафиноподобного запаха при горении; плохая устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды и сопротивление ползучести. Особое внимание требуется при использовании полиэтилена в качестве изоляции или оболочки для подводных кабелей или кабелей, проложенных на крутых вертикальных перепадах.
Полиэтиленовые пластики для проводов и кабелей
(1) Полиэтиленовый пластик общего назначения для изоляции
Состоит исключительно из полиэтиленовой смолы и антиоксидантов.
(2) Полиэтиленовый пластик, устойчивый к атмосферным воздействиям
В основном состоит из полиэтиленовой смолы, антиоксидантов и технического углерода. Устойчивость к атмосферным воздействиям зависит от размера частиц, содержания и дисперсии технического углерода.
(3) Экологически чистый полиэтиленовый пластик, устойчивый к растрескиванию под воздействием стресса
Использует полиэтилен с индексом текучести расплава ниже 0,3 и узким молекулярно-массовым распределением. Полиэтилен также может быть сшит посредством облучения или химических методов.
(4) Полиэтиленовый пластик для высоковольтной изоляции
Для изоляции высоковольтных кабелей требуется сверхчистый полиэтиленовый пластик, дополненный стабилизаторами напряжения и специализированными экструдерами для предотвращения образования пустот, подавления разряда смолы и повышения дугостойкости, стойкости к электрической эрозии и коронному разряду.
(5) Полупроводящий полиэтиленовый пластик
Изготавливается путем добавления токопроводящей сажи к полиэтилену, обычно с использованием мелкодисперсной высокоструктурированной сажи.
(6) Термопластичный малодымный безгалогенный (LSZH) полиолефиновый кабельный компаунд
В качестве базового материала в этом составе используется полиэтиленовая смола, включающая высокоэффективные безгалогенные антипирены, дымоподавители, термостабилизаторы, противогрибковые средства и красители, обработанные путем смешивания, пластификации и гранулирования.
Сшитый полиэтилен (XLPE)
Под действием высокоэнергетического излучения или сшивающих агентов линейная молекулярная структура полиэтилена трансформируется в трехмерную (сетчатую) структуру, превращая термопластичный материал в термореактивный. При использовании в качестве изоляцииСшитый полиэтиленможет выдерживать непрерывную рабочую температуру до 90°C и температуру короткого замыкания 170–250°C. Методы сшивания включают физическое и химическое сшивание. Сшивание облучением является физическим методом, в то время как наиболее распространенным химическим сшивающим агентом является DCP (дикумилпероксид).
Время публикации: 10 апреля 2025 г.