Kõrge molekulmassiga polüetüleen: kirjeldus, omadused, rakendused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Iga päev tuuakse inimtegevuse sfääri uusi kunstlikul teel saadud materjale. Üks neist on suure molekulmassiga polüetüleen, millest on alates 1950. aastatest saanud kaubanduslik toode, kuid see on alles nüüd kogumas tõelist populaarsust.

Kirjeldus

Kõrge molekulmassiga polüetüleen on termoplastilise polümeriseeritud etüleeni tüüp. Selle peamine omadus on väga pikad molekulaarsed ahelad. Neid tajutakse paremini ja nad edastavad koormusi, "kompenseerides" neid molekulidevahelise interaktsiooniga.

Materjali välimus ei erine teistest plastiliikidest. See on lõhnatu, maitsetu, mittetoksiline. Värvide kasutuselevõtuga saab sellele anda mis tahes värvi. Samal ajal on sellel hulk omadusi, mis eristavad seda teistest polümeeridest.

Kõrge molekulmassiga polüetüleen on tugeva löögitugevusega sitke materjal. Ta suudab vastu pidadamärkimisväärsed pinged. See ei ima niiskust, mistõttu see ei suhtle inimese nahaga ja tundub libe. Lisaks on sellel kõrge kulumiskindlus (rohkem kui terasel) ja madal hõõrdetegur.

Kõrgmolekulaarse polüetüleeni omadused

Nagu juba märgitud, on selle suure molekulmassiga polümeeri peamine omadus pikad molekulaarahelad. Pealegi on need orienteeritud samas suunas. Need asuvad üksteisega peaaegu paralleelselt. See selgitab materjali tugevust.

Hoolimata asjaolust, et suure molekulmassiga polüetüleen moodustab pikki ahelaid, on side üksikute molekulide vahel nõrk. See näitaja on suurusjärgu võrra väiksem kui Kevlaril, mis pole vähem vastupidav materjal. See omadus muudab polümeeri mitte kuumakindlaks – see sulab temperatuuril 144 kraadi Celsiuse järgi.

See polüetüleen ei sisalda estreid, amiine ega hüdroksüülrühmi, mis muudavad materjalid reaktiivse ja raske keskkonna suhtes vastuvõtlikuks. Tänu sellele ei satu ainet vesi, niiskus, agressiivsed reaktiivid, mikroorganismid ega UV-kiirgus.

Peamised taaskasutusmeetodid

Nõuded, mille kohaselt tuleks suure molekulmassiga polüetüleeni toota, sisaldab GOST 16338-85. Nende järgi toimub materjali süntees metallotseeni katalüsaatorite toimel monomeerile - etüleenile. Toodete otseseks tootmiseks kasutatakse järgmisi peamisi töötlemise liike:

1. Geel ketramine. Toormaterjalsegada lahustiga. Saadud mass surutakse läbi aukude vette. Saadud filamendid põletatakse ahjudes, tõmmates need välja ja eemaldades lahusti.
2. Kuumpressimine ja paagutamine. Pulbriline mass surutakse suure jõuga kokku, saades seeläbi homogeense materjali. Seejärel töödeldakse seda kuumtöötlusega – paagutatakse temperatuuril 150-200 kraadi.
3. Kolvi väljapressimine. Tooraine sulatatakse homogeenseks kummitaoliseks massiks ja pressitakse seejärel spetsiaalsete düüside kaudu välja.

Geel ketramine on kõige levinum. Lõppude lõpuks saadakse just sel viisil suure tugevusega kõrgmolekulaarsed polüetüleenkiud.

Sõjaline kasutus

Kiudusid, mille tootmiseks kasutatakse suure molekulmassiga polümeeri, kasutatakse laialdaselt isikukaitsevahendite, eelkõige kuulikindlate vestide loomisel. Tänu niitide sellistele omadustele nagu madal erikaal ja kõrge voolavuspiir (nende näitajate suhe on 7-8 korda suurem kui terasel) on soomus kerge ja vastupidav kuulide, šrapnellide ja muude kahjustavate elementide suhtes.

Soomused on valmistatud lehtedest, mis on saadud kiudude erinevate nurkade all üksteise peale kandmisel. Tänu sellele tehnoloogiale ilmuvad mitmeteljelised kangad – erilised klaasjad kangad, mis taluvad igas suunas pingeid. Kõrge molekulmassiga polüetüleeni kasutatakse torso, jäsemete kaitsmiseks. Omadusedmitmeteljelised kangad võimaldavad kaitsta soomustatud sõidukeid, aga ka kiudude kasutamist lõikekindlate kinnaste loomiseks.

Meditsiinirakendused

Meditsiinis kasutatakse suure molekulmassiga polüetüleeni peamiselt puusaliigese ja seljaaju ning põlveliigeste implantaatide loomiseks. Esimest korda kasutati seda sel eesmärgil 1962. aastal. Ja sellest ajast peale hakkas domineerima.

Lai alt kasutatav ja modifitseeritud materjal – võrk või ristseotud polümeer. See saadakse suure molekulmassiga polüetüleeni kiudude koorimisel gamma kvantide või elektronidega, mis õmblevad niidid kokku. Pärast seda puutub see kokku kuumusega, mis vähendab selle redoks-võimet.

Sellel toorainel põhinevaid kiude kasutatakse ka õmblemisel. Nende toodete tootmise liider on DSM, mis varustab meditsiiniturgu Dyneema Purity-nimeliste õmblusniitidega.

Tööstuslik kasutamine

Kõrgmolekulaarne polüetüleenleht, mida tarnitakse tootmisturule 2 cm paksuste lamedate toorikutena, on leidnud tööstuses suurima kasutuse Prestige-klassi plastikaknad, PVC-paneelid ja erineva konfiguratsiooniga PVC-profiilid on tehtud selle alusel.

Masinaehituses tihendusrõngaste, laagrite tootmiseks, hüdraulika- või õlikeskkonnas töötavate osade loomiseks jaka kõrge töörõhuga pneumaatilistes paigaldistes kasutatakse kõige sagedamini suure molekulmassiga polüetüleeni 1000 – üht peamistest polümeeritüüpidest.