Методы и разновидности синтеза полиэтилена
(1) Полиэтилен низкой плотности (ПНД)
При добавлении следовых количеств кислорода или пероксидов в качестве инициаторов к чистому этилену, сжатому примерно до 202,6 кПа и нагретому до 200 °C, этилен полимеризуется в белый воскообразный полиэтилен. Этот метод обычно называют процессом высокого давления из-за условий проведения процесса. Полученный полиэтилен имеет плотность 0,915–0,930 г/см³ и молекулярную массу от 15 000 до 40 000. Его молекулярная структура сильно разветвленная и рыхлая, 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. Полиэтилен средней плотности также может быть получен путем смешивания полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) с полиэтиленом низкой плотности (ПЭНП) или путем сополимеризации этилена с сомономерами, такими как бутен, винилацетат или акрилаты.
(3) Полиэтилен высокой плотности (HDPE)
При нормальных температурах и давлениях полимеризация этилена осуществляется с использованием высокоэффективных координационных катализаторов (металлоорганических соединений, состоящих из алкилалюминия и тетрахлорида титана). Благодаря высокой каталитической активности реакция полимеризации может быть быстро завершена при низком давлении (0–10 атм) и низких температурах (60–75 °C), отсюда и название «низкотемпературный процесс». Полученный полиэтилен имеет неразветвленную линейную молекулярную структуру, что способствует его высокой плотности (0,941–0,965 г/см³). По сравнению с полиэтиленом низкой плотности (ПНД), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) обладает превосходной термостойкостью, механическими свойствами и устойчивостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды.
Свойства полиэтилена
Полиэтилен — это молочно-белый, воскоподобный, полупрозрачный пластик, что делает его идеальным изоляционным и защитным материалом для проводов и кабелей. К его основным преимуществам относятся:
(1) Превосходные электрические свойства: высокое сопротивление изоляции и диэлектрическая 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 коммуникационных кабелей.
(2) Хорошие механические свойства: гибкие, но прочные, с хорошей устойчивостью к деформации.
(3) Высокая устойчивость к термическому старению, хрупкость при низких температурах и химическая стабильность.
(4) Отличная водостойкость с низким влагопоглощением; сопротивление изоляции, как правило, не снижается при погружении в воду.
(5) Будучи неполярным материалом, он обладает высокой газопроницаемостью, при этом LDPE имеет самую высокую газопроницаемость среди пластмасс.
(6) Низкая удельная плотность, все значения ниже 1. Особенно это заметно для LDPE, составляющая приблизительно 0,92 г/см³, в то время как HDPE, несмотря на более высокую плотность, составляет всего около 0,94 г/см³.
(7) Хорошие технологические свойства: легко плавится и пластифицируется без разложения, быстро охлаждается, принимая нужную форму, и позволяет точно контролировать геометрию и размеры изделия.
(8) Кабели из полиэтилена легкие, просты в установке и легко подключаются. Однако полиэтилен также имеет ряд недостатков: низкая температура размягчения; воспламеняемость, выделение парафинового запаха при горении; низкая устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды и ползучести. Особое внимание следует уделять использованию полиэтилена в качестве изоляции или оболочки для подводных кабелей или кабелей, проложенных в крутых вертикальных спусках.
Полиэтиленовые пластмассы для проводов и кабелей
(1) Полиэтиленовый пластик общего назначения для изоляции
Состоит исключительно из полиэтиленовой смолы и антиоксидантов.
(2) Устойчивый к атмосферным воздействиям полиэтиленовый пластик
В основном состоит из полиэтиленовой смолы, антиоксидантов и сажи. Устойчивость к атмосферным воздействиям зависит от размера частиц, содержания и дисперсии сажи.
(3) Полиэтиленовый пластик, устойчивый к воздействию окружающей среды и растрескиванию под напряжением
Используется полиэтилен с индексом текучести расплава ниже 0,3 и узким распределением молекулярной массы. Полиэтилен также может быть сшит с помощью облучения или химических методов.
(4) Высоковольтная изоляция из полиэтиленового пластика
Для изоляции высоковольтных кабелей требуется сверхчистый полиэтилен, дополненный стабилизаторами напряжения и специальными экструдерами, чтобы предотвратить образование пустот, подавить разряд смолы и улучшить дугостойкость, устойчивость к электрической эрозии и коронному разряду.
(5) Полупроводниковый полиэтиленовый пластик
Получается путем добавления проводящей сажи к полиэтилену, как правило, с использованием мелкодисперсной высокоструктурированной сажи.
(6) Термопластичный низкодымный безгалогенный (LSZH) полиолефиновый кабельный компаунд
В основе этого компаунда лежит полиэтиленовая смола, в состав которой входят высокоэффективные безгалогенные антипирены, вещества, подавляющие дымообразование, термостабилизаторы, противогрибковые агенты и красители. Процесс производства включает смешивание, пластификацию и гранулирование.
Сшитый полиэтилен (XLPE)
Под действием высокоэнергетического излучения или сшивающих агентов линейная молекулярная структура полиэтилена трансформируется в трехмерную (сетевую) структуру, превращая термопластичный материал в термореактивный. При использовании в качестве изоляционного материала,СХПЭМожет выдерживать непрерывную работу при температурах до 90 °C и температурах короткого замыкания 170–250 °C. Методы сшивания включают физическое и химическое сшивание. Радиационное сшивание является физическим методом, тогда как наиболее распространенным химическим сшивающим агентом является ДХП (дикумилпероксид).
Дата публикации: 10 апреля 2025 г.