Polyethylen med høj molekylvægt: beskrivelse, egenskaber, anvendelser

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Hver dag introduceres nye materialer, der er opnået med kunstige midler, i den menneskelige aktivitets sfære. En af disse er polyethylen med høj molekylvægt, som er blevet et kommercielt produkt siden 1950'erne, men det er først nu ved at vinde reel popularitet.

Description

Polyethylen med høj molekylvægt er en type termoplastisk polymeriseret ethylen. Dens hovedtræk er meget lange molekylære kæder. De opfattes bedre og transmitterer belastninger og "kompenserer" dem med intermolekylære interaktioner.

Materialets udseende adskiller sig ikke fra andre plasttyper. Det er lugtfrit, smagløst, ikke-giftigt. Det kan gives enhver farve ved at indføre farver. Samtidig har den et sæt egenskaber, der adskiller den fra andre polymerer.

Polyethylen med høj molekylvægt er et sejt materiale med stor slagstyrke. Han er i stand til at modståbetydelige belastninger. Det absorberer ikke fugt, hvorfor det ikke interagerer med menneskelig hud og føles glat. Derudover har den høj slidstyrke (mere end stål) og en lav friktionskoefficient.

Egenskaber af polyethylen med høj molekylvægt

Som allerede nævnt er hovedtræk ved denne højmolekylære polymer lange molekylære kæder. Desuden er de orienteret i samme retning. De er placeret næsten parallelt med hinanden. Dette forklarer styrken af materialet.

På trods af at polyethylen med høj molekylvægt danner lange kæder, er bindingen mellem individuelle molekyler svag. Dette tal er en størrelsesorden lavere end Kevlar, som ikke er mindre holdbart materiale. Denne funktion gør polymeren ikke varmebestandig - den smelter ved en temperatur på 144 grader Celsius.

Dette polyethylen indeholder ingen estere, aminer eller hydroxylgrupper, der gør materialer modtagelige for reaktive og tunge miljøer. Takket være dette er stoffet ikke udsat for vand, fugt, aggressive reagenser, mikroorganismer og UV-stråler.

Vigtigste genbrugsmetoder

Kravene til, at polyethylen med høj molekylvægt skal fremstilles, indeholder GOST 16338-85. Ifølge dem udføres syntesen af materialet ved indvirkning af metallocenkatalysatorer på monomeren - ethylen. Til produktion af produkter direkte anvendes følgende hovedtyper af forarbejdning:

1. Gelspinding. Råmaterialeblandes med opløsningsmiddel. Den resulterende masse tvinges gennem hullerne ned i vandet. De resulterende filamenter brændes i ovne, mens de trækkes ud og opløsningsmidlet fjernes.
2. Varmpresning og sintring. Pulvermassen komprimeres med stor kraft, hvorved der opnås et homogent materiale. Derefter udsættes den for varmebehandling - sintring ved en temperatur på 150-200 grader.
3. Stemplet ekstrudering. Råmaterialet smeltes til en homogen, gummilignende masse og presses derefter ud gennem specielle dyser.

Gelspinding er den mest udbredte. Det er trods alt på denne måde, at højmolekylære polyethylenfibre med stor styrke opnås.

Militærbrug

Fibre, til fremstilling af hvilke der anvendes en polymer med høj molekylvægt, bruges i vid udstrækning til at skabe personlige værnemidler, især skudsikre veste. På grund af sådanne egenskaber ved gevindene som lav vægtfylde og høj flydespænding (forholdet mellem disse indikatorer er 7-8 gange højere end stålets), er rustningen let og modstandsdygtig over for kugler, granatsplinter og andre skadelige elementer.

Kropspanser er lavet af plader opnået ved at påføre fibre oven på hinanden i forskellige vinkler. Takket være denne teknologi fremstår multiaksiale stoffer - en speciel slags glasagtige stoffer, der tåler belastninger i alle retninger. Højmolekylær polyethylen bruges til at beskytte torsoen, lemmerne. Ejendommemultiaksiale stoffer gør det muligt at beskytte pansrede køretøjer, såvel som brugen af fibre til at skabe skærebestandige handsker.

Medicinske ansøgninger

I medicin bruges polyethylen med høj molekylvægt hovedsageligt til at skabe implantater til hofteleddet og rygsøjlen, knæleddene. Det blev først brugt til dette formål tilbage i 1962. Og siden da begyndte at dominere.

Meget anvendt og modificeret materiale - mesh eller tværbundet polymer. Det opnås ved at beskyde fibrene af polyethylen med høj molekylvægt med gamma quanta eller elektroner, som syr trådene sammen. Derefter udsættes den for varme, hvilket reducerer dens redoxevne.

Fibre baseret på dette råmateriale bruges også til suturering. Lederen inden for produktionen af disse produkter er DSM, som forsyner det medicinske marked med suturtråde kaldet Dyneema Purity.

Industriel brug

Højmolekylære polyethylenplader, som leveres til fremstillingsmarkedet i flade barrer med en tykkelse på 2 cm, har fundet den største anvendelse i branchen. Prestige-klasse plastvinduer, PVC-paneler og PVC-profiler i forskellige konfigurationer er lavet på basis af det.

I maskinteknik til produktion af tætningsringe, lejer, fremstilling af dele, der fungerer i et hydraulisk eller oliemiljø, ogogså i pneumatiske installationer med højt driftstryk anvendes højmolekylære polyethylen 1000 oftest - en af hovedtyperne af polymer.