Polyethylen-Granulat

Polyethylen (PE) ist ein Polymer, das durch die Polymerisation von Ethylenmonomeren hergestellt wird. In der Industrie werden sowohl Ethylenhomopolymere als auch Copolymere aus Ethylen und α-Olefinen (<8%) als Polyethylen klassifiziert. Polyethylenkunststoffe sind Kunststoffe, die Polyethylen als Basismaterial verwenden.

Es gibt viele Variationen von Polyethylen und verschiedene Klassifizierungsmethoden. Zur besseren Beschreibung wird in diesem Buch Polyethylen nur nach seiner Dichte klassifiziert. Je nach Dichte kann Polyethylen in Hochdichtepolyethylen (HDPE), Niederdichtepolyethylen (LDPE), lineares Niederdichtepolyethylen (LLDPE), Ultrahochmolekulargewichtspolyethylen (UHMWPE) und modifiziertes Polyethylen unterteilt werden. Diese Arten von Polyethylen haben einen hohen Produktionsumfang und eine breite Anwendungsvielfalt und sind die Schwerpunkte, die in diesem Buch vorgestellt werden. Andere Variationen werden hier nicht behandelt.

Haupt-Eigenschaften

1. Strukturelle Eigenschaften von Polyethylen

Die Moleküle von Polyethylen haben eine langkettige lineare Struktur oder eine verzweigte Struktur und es ist ein typisches kristallines Polymer. Im festen Zustand existieren kristalline und amorphe Bereiche nebeneinander. Der Kristallinitätsgrad variiert je nach Verarbeitungbedingungen und ursprünglichen Behandlungsbedingungen. Im Allgemeinen ist der Kristallinitätsgrad umso höher, je höher die Dichte ist. Der Kristallinitätsgrad von LDPE beträgt normalerweise 55% - 65%, und der von HDPE 80% - 90%.

2. Grundlegende Eigenschaften

Polyethylen ist ein typisches Thermoplast. Es ist ein geruchlos, geschmacklos und giftfreies, brennbares, weißer, wachartiges Material. Es ist leichter als Wasser. Beim Brennen hat es den Geruch von Paraffin. Nachdem es weich geworden ist, nimmt es eine kugelige Form an. Die obere Hälfte der Flamme ist gelb und die mittlere Hälfte blau. Es löscht sich nicht von selbst aus. Die PE-Harze, die für die Formgebungsprozess eingesetzt werden, sind alle wachartige Granulate, die durch Extrusion und Granulierung hergestellt werden und im Aussehen milchweiß erscheinen. Seine relative Molekülmasse liegt im Bereich von 10.000 bis 1.000.000. Wenn die relative Molekülmasse über 1.000.000 hinausgeht, handelt es sich um Ultrahochmolekulargewichtspolyethylen (UHMWPE). Je höher die relative Molekülmasse ist, desto besser sind seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften und desto näher kommt es an die Anforderungen von technischen Werkstoffen heran. Allerdings steigt mit zunehmender relativer Molekülmasse auch die Schwierigkeit der Verarbeitung. Der Schmelzpunkt von Polyethylen liegt bei 105 - 135°C. Polyethylen hat eine ausgezeichnete Kälteresistenz und kann auch bei -60°C noch gute mechanische Eigenschaften aufweisen, wobei die Anwendungsumgebungstemperatur bei 80 - 110°C liegt.

Polyethylen hat eine gute chemische Stabilität. Bei Raumtemperatur kann es verdünnte Salpetersäure, verdünnte Schwefelsäure sowie Lösungen von Salzsäure, Fluorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ammoniakwasser, Aminen, Wasserstoffperoxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid usw. in beliebiger Konzentration widerstehen. Es widersteht jedoch nicht der Korrosion durch starke Oxidationsmittel wie rauchende Schwefelsäure, konzentrierte Salpetersäure und die Mischlösung von Chromsäure und Schwefelsäure. Bei Raumtemperatur erodieren die obigen Lösungsmittel Polyethylen langsam, während bei 90 - 100°C konzentrierte Schwefelsäure und konzentrierte Salpetersäure Polyethylen schnell angreifen und es beschädigen oder zersetzen.

Unter der Wirkung von Atmosphäre, Sonneneinstrahlung und Sauerstoff altert Polyethylen, färbt sich, spaltet, wird spröde oder pulverförmig und verliert seine mechanischen Eigenschaften. Bei der Formgebungstemperatur verringert sich seine Schmelzviskosität infolge der Oxidation, es verfärbt sich und zeigt Streifen. Daher sollte bei der Formgebung, beim Gebrauch oder bei der Materialauswahl Vorsicht walten. Die Modifizierungsmethode von PE besteht darin, Antioxidantien, UV - Absorber oder Ruß hinzuzufügen, was seine Alterungsbeständigkeit erheblich verbessern kann.

Da Polyethylen ein unpolares Material ist, hat es ausgezeichnete elektrische Isolationseigenschaften. Seine Dielektrizitätskonstante und der Dielektrizitätsverlust sind im Wesentlichen unabhängig von Temperatur und Frequenz und es hat eine gute Hochfrequenzeigenschaft. Es ist ein ausgezeichnetes Rohmaterial zur Herstellung von Isolationsmaterialien für Kabel.

Wenn Polyethylen und seine Produkte unter Spannung oder der Wirkung von Eigenspannungen im Inneren der Produkte stehen und mit polaren Lösungsmitteln oder Dämpfen wie Alkoholen, Aldehyden, Ketonen, Estern und Tensiden in Kontakt kommen, treten Risse auf. Dieses Phänomen wird als Spannungsrissbildung bezeichnet. Normalerweise ist die Rissbildung umso schwerer, je niedriger die relative Molekülmasse ist. Wenn man bei der Verarbeitung die Materialauswahl trifft, kann man Polymere wie Polyisobutylen mischen, um die Spannungsrissbildung zu reduzieren oder zu vermeiden.

Die Eigenschaften von Polyethylen sind in Tabelle 1 - 1 dargestellt.