Знание ротационного формования полиэтилена (полиэтилена) и композитных материалов

Полиэтилен — высокомолекулярное соединение, образующееся в результате аддитивной полимеризации этилена. Фактическая молекулярная масса варьируется от 10 000 до нескольких миллионов в зависимости от условий полимеризации. Изобретенный полиэтилен представлял собой полиэтилен низкой плотности, полученный методом высокого давления, с удельным весом 0,910-0,925 г/см3. Полиэтилен, полученный методами низкого и среднего давления, имеет удельный вес 0,941–0,965 г/см3, что называется полиэтиленом высокой плотности. Полиэтилен — белый восковой полупрозрачный материал, мягкий и прочный, слегка удлиненный, нетоксичный, легковоспламеняющийся, при горении плавится и капает, выделяя запах горящего парафина. Свойства полиэтилена связаны с его молекулярной массой и кристалличностью.
Многие механические свойства полиэтилена определяются плотностью и индексом плавления материала. Плотность полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности варьируется в диапазоне 0,90–0,96 г/см3. Индекс расплава (индекс текучести расплава) полиэтилена сильно варьируется: от 0,3 до более 25,0. Многие важные свойства полиэтилена изменяются в зависимости от плотности и индекса расплава.
Температура стеклования полиэтиленового материала относительно низкая — 125°С, но он может сохранять свои механические свойства в широком диапазоне температур. Равновесная температура плавления линейного высокомолекулярного полиэтилена составляет 137°C, но достичь точки равновесия, как правило, сложно. Обычно диапазон температур плавления при обработке составляет 132-135°C. Температура воспламенения полиэтилена составляет 340°С, температура самовоспламенения — 349°С, а температура воспламенения его пыли — 450°С. Индекс расплава полиэтилена определяется его молекулярной массой. При смешивании полиэтиленовых материалов с различной молекулярной массой их индекс расплава также принимает определенное значение по определенному правилу.
Полиэтилен водостойкий, и его физические свойства остаются неизменными при высокой влажности или воде. Концентрированная серная кислота, концентрированная азотная кислота и другие окислители медленно разъедают полиэтилен. В алифатических углеводородах, ароматических углеводородах и хлорированных углеводородах полиэтилен набухает, но первоначальные свойства могут быть восстановлены после испарения набухающего агента. Ниже 60°C полиэтилен может противостоять растворителям, но углеводородные растворители быстро разъедают полиэтилен, когда температура выше 70°C. Когда температура продолжает расти, полиэтилен растворяется в определенных растворителях. Полиэтилен, отделенный от раствора, после охлаждения образует пастообразное или коллоидное состояние в зависимости от температуры.
Полиэтилен подвержен фотоокислению, термическому окислению, разложению озоном и галогенированию. Из-за своей химической инертности и неполярной поверхности полиэтилен трудно склеивать и печатать. Однако после обработки окислителями, пламенем и коронным разрядом полиэтилен обладает хорошими адгезионными и печатными свойствами.
При облучении полиэтилена происходят реакции сшивания, разрыва цепи и образования ненасыщенных групп, но основной реакцией является сшивание. При облучении полиэтилена в инертном газе происходит перелив водорода и он теряет вес; при облучении полиэтилена на воздухе он набирает вес за счет добавления кислорода. После облучения к молекулам полиэтилена добавляются ненасыщенные группы, что приводит к снижению окислительной стабильности. При облучении реакция сшивания полиэтилена приводит к реакциям разрыва цепи и образования ненасыщенных групп. Реакция сшивания может улучшить устойчивость полиэтилена к атмосферным воздействиям, поэтому облученные полиэтиленовые изделия обладают лучшей устойчивостью к атмосферным воздействиям, чем необлученные полиэтиленовые изделия.
Полиэтилен медленно разлагается под действием кислорода в воздухе, и этот процесс ускоряется под воздействием тепла, ультрафиолетовых лучей и высокоэнергетического излучения. Характерными признаками деградации и старения являются снижение хрупкости и даже повреждение изделий. Углеродная сажа оказывает значительное светозащитное действие на полиэтилен. Добавление 2% технического углерода может эффективно увеличить срок службы полиэтиленовых изделий. Помимо технического углерода, добавление в полиэтилен определенных поглотителей ультрафиолета также может играть антивозрастную роль.
Полиэтиленовый пластик имеет плохую теплопроводность. Для того чтобы обеспечить быструю передачу тепла всему объему частиц пластикового порошка во время ротационного формования, размер частиц полиэтиленового порошка, используемого для ротационного формования, должен соответствовать определенным требованиям. Чем мельче частицы, тем легче передается тепло и тем легче температура материала достигает точки плавления. Однако если частицы слишком малы, материал легко впитывает влагу и агломерируется, что не способствует кувырканию в форме. Полиэтиленовые пластмассы, закупаемые на рынке, часто представляют собой гранулы, которые необходимо измельчать и просеивать, чтобы соответствовать требованиям процесса ротационного формования.
Полиэтилен — пластик с высокой прочностью. При обработке обычным измельчителем его гранулы будут разорваны в форму, не способствующую повторному измельчению. Для дробления гранул полиэтилена требуется специальное высокоскоростное измельчающее оборудование.