Πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους: περιγραφή, ιδιότητες, εφαρμογές

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Καθημερινά, νέα υλικά που λαμβάνονται με τεχνητά μέσα εισάγονται στη σφαίρα της ανθρώπινης δραστηριότητας. Ένα από αυτά είναι το πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους, το οποίο έχει γίνει εμπορικό προϊόν από τη δεκαετία του 1950, αλλά μόλις τώρα κερδίζει πραγματική δημοτικότητα.

Περιγραφή

Το πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους είναι ένας τύπος θερμοπλαστικό πολυμερισμένου αιθυλενίου. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι οι πολύ μακριές μοριακές αλυσίδες. Γίνονται καλύτερα αντιληπτά και μεταδίδουν φορτία, «αντισταθμίζοντας» τα με διαμοριακές αλληλεπιδράσεις.

Η εμφάνιση του υλικού δεν διαφέρει από άλλους τύπους πλαστικού. Είναι άοσμο, άγευστο, μη τοξικό. Μπορεί να του δοθεί οποιοδήποτε χρώμα με την εισαγωγή χρωμάτων. Ταυτόχρονα, έχει ένα σύνολο ιδιοτήτων που το ξεχωρίζουν από άλλα πολυμερή.

Το πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους είναι ένα σκληρό υλικό με μεγάλη αντοχή στην κρούση. Είναι ικανός να αντέξεισημαντικές πιέσεις. Δεν απορροφά την υγρασία, γι' αυτό και δεν αλληλεπιδρά με το ανθρώπινο δέρμα και αισθάνεται γλιστερό. Επιπλέον, έχει υψηλή αντοχή στην τριβή (περισσότερη από τον χάλυβα) και χαμηλό συντελεστή τριβής.

Ιδιότητες πολυαιθυλενίου υψηλού μοριακού βάρους

Όπως έχει ήδη σημειωθεί, το κύριο χαρακτηριστικό αυτού του πολυμερούς υψηλού μοριακού βάρους είναι οι μακριές μοριακές αλυσίδες. Επιπλέον, προσανατολίζονται προς την ίδια κατεύθυνση. Βρίσκονται σχεδόν παράλληλα μεταξύ τους. Αυτό εξηγεί την αντοχή του υλικού.

Παρά το γεγονός ότι το υψηλού μοριακού βάρους πολυαιθυλένιο σχηματίζει μακριές αλυσίδες, ο δεσμός μεταξύ των μεμονωμένων μορίων είναι ασθενής. Αυτός ο αριθμός είναι μια τάξη μεγέθους χαμηλότερος από εκείνο του Kevlar, το οποίο δεν είναι λιγότερο ανθεκτικό υλικό. Αυτό το χαρακτηριστικό κάνει το πολυμερές να μην είναι ανθεκτικό στη θερμότητα - λιώνει σε θερμοκρασία 144 βαθμών Κελσίου.

Αυτό το πολυαιθυλένιο δεν περιέχει εστέρες, αμίνες ή υδροξυλομάδες που καθιστούν τα υλικά ευαίσθητα σε αντιδραστικά και βαριά περιβάλλοντα. Χάρη σε αυτό, η ουσία δεν υπόκειται σε νερό, υγρασία, επιθετικά αντιδραστήρια, μικροοργανισμούς και ακτίνες UV.

Κύριες μέθοδοι ανακύκλωσης

Οι απαιτήσεις σύμφωνα με τις οποίες πρέπει να παράγεται πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους, περιέχει το GOST 16338-85. Σύμφωνα με αυτούς, η σύνθεση του υλικού πραγματοποιείται με τη δράση καταλυτών μεταλλοκενίου στο μονομερές - αιθυλένιο. Για την απευθείας παραγωγή προϊόντων χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι κύριοι τύποι επεξεργασίας:

1. Gel spinning. Πρώτη ύληαναμεμειγμένο με διαλύτη. Η προκύπτουσα μάζα ωθείται μέσα από τις τρύπες στο νερό. Τα νημάτια που προκύπτουν ψήνονται σε κλιβάνους ενώ τα τραβούν και απομακρύνουν τον διαλύτη.
2. Θερμή έκθλιψη και πυροσυσσωμάτωση. Η κονιοποιημένη μάζα συμπιέζεται με μεγάλη δύναμη, λαμβάνοντας έτσι ένα ομοιογενές υλικό. Στη συνέχεια υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία - πυροσυσσωμάτωση σε θερμοκρασία 150-200 βαθμών.
3. Εξώθηση εμβόλου. Η πρώτη ύλη λιώνεται σε μια ομοιογενή μάζα που μοιάζει με καουτσούκ και στη συνέχεια συμπιέζεται μέσω ειδικών ακροφυσίων.

Η κλώση γέλης είναι η πιο διαδεδομένη. Εξάλλου, με αυτόν τον τρόπο λαμβάνονται ίνες πολυαιθυλενίου υψηλής μοριακής απόδοσης με μεγάλη αντοχή.

Στρατιωτική χρήση

Οι ίνες, για την παραγωγή των οποίων χρησιμοποιείται πολυμερές υψηλού μοριακού βάρους, χρησιμοποιούνται ευρέως για τη δημιουργία ατομικού προστατευτικού εξοπλισμού, ιδίως αλεξίσφαιρων γιλέκων. Λόγω ιδιοτήτων των νημάτων όπως το χαμηλό ειδικό βάρος και η υψηλή αντοχή διαρροής (η αναλογία αυτών των δεικτών είναι 7-8 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα), η θωράκιση είναι ελαφριά και ανθεκτική σε σφαίρες, σκάγια και άλλα επιβλαβή στοιχεία.

Η θωράκιση σώματος είναι κατασκευασμένη από φύλλα που λαμβάνονται με την εφαρμογή ινών το ένα πάνω στο άλλο σε διαφορετικές γωνίες. Χάρη σε αυτή την τεχνολογία, εμφανίζονται πολυαξονικά υφάσματα - ένα ειδικό είδος υαλοειδών υφασμάτων που αντέχουν τις καταπονήσεις προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Το πολυαιθυλένιο υψηλού μοριακού βάρους χρησιμοποιείται για την προστασία του κορμού, των άκρων. ΙδιότητεςΤα πολυαξονικά υφάσματα επιτρέπουν την προστασία των θωρακισμένων οχημάτων, καθώς και τη χρήση ινών για τη δημιουργία γαντιών ανθεκτικών στην κοπή.

Ιατρικές εφαρμογές

Στην ιατρική, το υψηλού μοριακού βάρους πολυαιθυλένιο χρησιμοποιείται κυρίως για τη δημιουργία εμφυτευμάτων για την άρθρωση του ισχίου και τη σπονδυλική στήλη, τις αρθρώσεις των γονάτων. Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για το σκοπό αυτό το 1962. Και από τότε άρχισε να κυριαρχεί.

Υλικό ευρέως χρησιμοποιούμενο και τροποποιημένο - πλέγμα ή πολυμερές με σταυροειδείς δεσμούς. Λαμβάνεται με κέλυφος των ινών πολυαιθυλενίου υψηλού μοριακού βάρους με γάμμα κβάντα ή ηλεκτρόνια, τα οποία ράβουν τα νήματα μεταξύ τους. Μετά από αυτό, εκτίθεται σε θερμότητα, η οποία μειώνει την οξειδοαναγωγική του ικανότητα.

Ίνες με βάση αυτή την πρώτη ύλη χρησιμοποιούνται επίσης για συρραφή. Ο ηγέτης στην παραγωγή αυτών των προϊόντων είναι η DSM, η οποία προμηθεύει την ιατρική αγορά με νήματα ραμμάτων που ονομάζονται Dyneema Purity.

Βιομηχανική χρήση

Το φύλλο πολυαιθυλενίου υψηλού μοριακού βάρους, το οποίο διατίθεται στην κατασκευαστική αγορά σε επίπεδες μπιγιέτες πάχους 2 cm, βρήκε τη μεγαλύτερη εφαρμογή στη βιομηχανία. Πλαστικά παράθυρα κατηγορίας prestige, πάνελ PVC και προφίλ PVC διαφόρων διαμορφώσεων γίνονται με βάση του.

Στη μηχανολογία για την παραγωγή στεγανοποιητικών δακτυλίων, ρουλεμάν, τη δημιουργία εξαρτημάτων που λειτουργούν σε περιβάλλον υδραυλικού ή λαδιού καιΕπίσης σε πνευματικές εγκαταστάσεις με υψηλή πίεση λειτουργίας, το πολυαιθυλένιο 1000 υψηλού μοριακού βάρους χρησιμοποιείται συχνότερα - ένας από τους κύριους τύπους πολυμερών.