LDPE: Структура, Применения, Инновации

Как важный член семейства полиэтилена, полиэтилен низкой плотности (ПНП) занимает незаменимое положение в областях упаковки, сельского хозяйства, электроники и повседневных нужд благодаря своей уникальной молекулярной структуре и комплексным характеристикам.

Его молекулярная цепь состоит из 4,000 до 40,000 атомов углерода. Хотя главная цепь является линейной структурой, она имеет множество коротких ветвей и небольшое количество длинных ветвей из-за особенностей процесса синтеза.

Формирование этих ветвей происходит из-за частых реакций переноса цепи в процессе полимеризации свободными радикалами под высоким давлением. На каждые 1,000 атомов углерода приходится около 20-30 коротких ветвей, в то время как длинные ветви образуются в результате переноса цепи между молекулами.

Наличие ветвей мешает плотной упаковке молекулярных цепей, что приводит к низкой кристалличности ПНП (около 50-60%), что значительно ниже, чем 70-90% полиэтилена высокой плотности (ПВП). Короткие ветви в основном влияют на размер кристаллической области, в то время как длинные ветви увеличивают запутанность молекулярных цепей, придавая материалу определенную гибкость и обработку.

Промышленное производство ПНП в основном опирается на полимеризацию свободными радикалами под высоким давлением, а условия реакции - это высокая температура (150-300°C) и высокое давление (100-300 МПа). В реакторе под высоким давлением мономеры этилена растут цепочками с помощью инициаторов свободных радикалов, таких как пероксиды. Из-за чрезвычайно высокой концентрации этилена под высоким давлением реакции переноса цепи происходят часто, и в итоге образуется высокоразветвленная молекулярная структура.

Хотя этот процесс требует много энергии, он может точно контролировать количество и распределение ветвей, тем самым оптимизируя физические свойства материала.

Например, плотность ветвей напрямую влияет на кристалличность и механические свойства LDPE, а регулировка параметров процесса (таких как давление, температура и тип инициатора) может дополнительно уравновесить прозрачность, гибкость и термостойкость материала.

С точки зрения физических свойств плотность LDPE колеблется от 0,910 до 0,940 г/см³, что ниже 0,941-0,965 г/см³ HDPE, что делает его более мягким и легким для переработки в пленки или гибкие контейнеры. Его температура плавления составляет около 105-115°C, и его термостойкость плохая, но его низкотемпературная прочность отличная, и он может оставаться гибким при -50°C.

С точки зрения механических свойств LDPE имеет низкую прочность на растяжение (10-20 МПа), но его удлинение при разрыве достигает 300-600%, а его ударная прочность и прочность на разрыв выдающиеся, что делает его особенно подходящим для применения, требующего повторного сгибания или динамических нагрузок. Кроме того, из-за своей низкой кристалличности LDPE обладает высокой прозрачностью и подходит для изготовления прозрачных упаковочных пленок, в то время как его отличные барьерные свойства к водяному пару делают его идеальным выбором для пленки для пищевых продуктов.

Однако LDPE имеет плохие барьерные свойства к кислороду и углекислому газу, что ограничивает его применение в долгосрочном хранении продуктов питания. С точки зрения химических свойств LDPE обладает хорошей коррозионной стойкостью к кислотам, щелочам, солевым растворам и спиртам, но ему легко увеличиваться в размерах в углеводородных растворителях (таких как бензин) и хлорированных растворителях, и необходимо избегать контакта с такими средами при его использовании.

Он обладает отличными высокочастотными изоляционными свойствами и часто используется в изоляционном слое проводов и кабелей. В сочетании с его характеристиками стойкости к влаге он занимает важное место в области электроники и электричества.

LDPEимеет различные технологии обработки, включая吹塑，挤出，注塑和其他工艺，具有广泛的加工温度范围（160-260°C）。吹膜是其主要加工方法，占总LDPE消费的70%以上，广泛用于购物袋，农业薄膜和其他领域。

Технология экструзии используется для компаундирования LDPE с картоном или алюминиевой фольгой для изготовления подкладки молочных пакетов и упаковки напитков, что не только сохраняет гигиеничность содержимого, но и увеличивает механическую прочность упаковки.

Процесс инжекционного формования используется для производства мелких изделий, таких как крышки для бутылок и игрушки, используя его легкость формования и низкую стоимость. В терминах областей применения, гибкость LDPE и легкие свойства термоусадки делают его доминирующим в упаковочной промышленности, такой как упаковка продуктов, пластиковые пакеты и термоусадочная пленка.

Сельскохозяйственная сфера полагается на его светопроницаемость и стойкость к погодным условиям, и используется для производства теплиц и пленок для почвы, чтобы способствовать росту сельскохозяйственных культур и снижать испарение воды.

Электрическая и электронная промышленность использует его электрическую изоляцию как изоляцию кабелей и защитную пленку для печатных плат, в то время как мягкие контейнеры, тюбики с косметикой и медицинские катетеры, которые часто встречаются в повседневной жизни, также используют LDPE в больших количествах, чтобы удовлетворить двойные потребности в гибкости материала и безопасности.

По сравнению с полиэтиленом высокой плотности (HDPE), LDPE имеет значительные различия в молекулярной структуре, производительности и применении.

HDPE молекулярные цепи в основном являются линейными структурами с очень немногими ветвями, поэтому кристалличность достигает 70-90%, плотность выше (0.941-0.965 г/см³), механическая прочность отличная, а прочность на разрыв может достигать 20-30 МПа, но ударная вязкость низкая, а удлинение при разрыве составляет всего 100-600%. HDPE имеет более высокую температуру плавления (120-130°C) и лучшую термостойкость, но меньшую прозрачность и обычно используется для производства жестких контейнеров, труб и листов.

Короткие и длинные разветвленные цепочные структуры LDPE делают его более выгодным в гибкости, прозрачности и производительности обработки, а также более подходящим для производства пленок и гибкой упаковки.

Выбор между ними часто зависит от потребностей конкретных сценариев применения: если требуется высокая прочность и высокая термостойкость, HDPE является лучшим выбором; если требуется гибкость и легкость обработки, LDPE более подходит.

Хотя LDPE широко используется во многих областях, его экологические проблемы нельзя игнорировать. Из-за своей высокой химической стабильности LDPE трудно естественным образом разлагаться, а традиционные методы захоронения и сжигания склонны вызывать загрязнение почвы и выбросы парниковых газов.

В настоящее время переработка ресурсов в основном осуществляется через механическую переработку (плавление и регрануляцию) и химическую переработку (пиролиз в мономеры или топливо), но уровень переработки все еще нуждается в улучшении.

Исследование и разработка биоосновного LDPE предоставляет новое направление для устойчивого развития. Например, LDPE, произведенный из этанола сахарного тростника, может снизить зависимость от ископаемых ресурсов. С точки зрения оптимизации производительности, модификация смешиванием является распространенным методом.

Например, смешивание с HDPE или линейным полиэтиленом низкой плотности (LLDPE) может сбалансировать прочность и гибкость; нанокомпозиты могут значительно улучшить барьерные свойства и механические свойства, добавляя наполнители, такие как монтмориллонит; технология функционализированного покрытия может улучшить кислородный барьер LDPE и расширить его применение в высококачественной упаковке для продуктов питания.

Как самая ранняя индустриализированная разновидность полиэтилена, LDPE всегда доминировал в области гибкой упаковки. Несмотря на экологическое давление и конкуренцию с новыми материалами, LDPE продолжит играть свою незаменимую роль благодаря инновациям в процессах и исследованиям модификации.

Наша платформа соединяет сотни проверенных китайских поставщиков химикатов с покупателями по всему миру, способствуя прозрачным сделкам, лучшим бизнес-возможностям и высокоценным партнерствам. Независимо от того, ищете ли вы массовые товары, специальные химикаты или услуги по индивидуальной закупке, TDD-Global заслуживает доверия как ваш первый выбор.