„Тримата братя“ в пластмасовата индустрия: Какви точно са разликите между LDPE, HDPE и LLDPE?
Имали ли сте някога това преживяване: когато отидете в супермаркета, за да купите пластмасово фолио, забелязвате, че на опаковката е отпечатано „d"“. „Made of LDPE“; когато вземете кошче за съхранение, етикетът му гласи „d"“. „Made of HDPE“; а торбите за боклук са маркирани с „ddhhhh“. „Made of LLDPE“... Когато видите тези подобни съкращения, чувствате ли се напълно объркани? Какво точно ги отличава? Защо някои пластмасови продукти са меки и прозрачни, докато други са твърди и жилави?
Днес нека поговорим за тримата братя в пластмасовата индустрия: полиетилен с ниска плътност (LDPE), полиетилен с висока плътност (HDPE) и линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE). Въпреки че всички те принадлежат към семейството на полиетилените, те имат коренно различни свойства.
Първо, нека поговорим за това как се произвеждат.
Полиетиленът (PE) е термопластична смола, получена чрез полимеризация на етилен. Казано по-просто, той се състои от безброй малки молекули етилен, свързани помежду си, за да образуват дълги макромолекулни вериги. Той е нетоксичен, без мирис и има восъчна текстура. Той се отличава с отлична устойчивост на ниски температури, запазвайки свойствата си дори при температури до -100°C.
През 1933 г. учени от Imperial Chemical Industries (ICI) във Великобритания случайно откриват полиетилен по време на експеримент. През близо сто години оттогава полиетиленът се е развил в обширно семейство, сред които LDPE, HDPE и LLDPE са трите най-разпространени разновидности.
Казано по-просто, най-големите им разлики се крият в молекулярните им структури и плътности.
LDPE: Мекият и гъвкав най-голям брат
Известен още като полиетилен за високо налягане в индустрията, LDPE се синтезира чрез полимеризация под високо налягане. Той има плътност от 0,910 до 0,940 g/cm³, което го прави най-лекият вид в семейството на полиетилените.
Молекулярната му структура е отличителна: основната полимерна верига е с изобилие от разклонени вериги. На всеки 1000 въглеродни атома съществуват приблизително 20 до 30 етилови, бутилови или по-дълги странични разклонения. Тези разклонения наподобяват разхвърляни клонки на дърво, което пречи на правилното молекулярно подреждане и води до ниска кристалност от едва 50% до 55%.
Благодарение на рехавата си молекулярна структура, LDPE се отличава с изключителна мекота, прозрачност и пластичност. Точката му на омекване е 90–100°C, с максимална работна температура от 80–90°C, което го прави най-малко топлоустойчив сред трите материала. Въпреки това, той осигурява изключителна устойчивост на ниски температури и остава гъвкав дори при -70°C.
Основните предимства на LDPE включват висока прозрачност, отлична обработваемост, нетоксичност и липса на мирис. Той също така се отличава с благоприятна химическа стабилност, устойчивост на корозия от повечето киселини и основи, наред с превъзходни електроизолационни свойства.
Недостатъците му са също толкова очевидни: той показва относително слаба механична якост, а неговата влагоустойчивост, газоустойчивост и устойчивост на разтворители са по-ниски от другите два вида полиетилен.
Къде се прилага?
Фолиата представляват най-големия пазар на LDPE, като консумират около 77% от общото му производство. Повечето торбички за съхранение на пресни продукти и пластмасови фолиа, които използвате ежедневно, са изработени от LDPE. Той се използва широко и за селскостопански оранжерийни фолиа и мулч фолиа. Освен това, LDPE служи като покритие за картонени кутии за мляко и изолационен слой за проводници и кабели.
Интересното е, че LDPE фолиата са водоустойчиви, но същевременно въздухопропускливи. Ако поставите златна рибка в запечатана LDPE торбичка, тя няма да се задуши, защото кислородът може да преминава през фолиото.
HDPE: Здравият и твърд втори брат
Наричан още полиетилен за ниско налягане, HDPE се полимеризира под ниско налягане с катализатори на Циглер. Той има плътност от 0,940–0,976 g/cm³, най-високата сред трите материала.
HDPE се характеризира с линейни молекулярни вериги с много малко странични разклонения – средно само няколко разклонения на 1000 въглеродни атома. Тази правилна структура позволява на молекулите да се подреждат спретнато, осигурявайки висока кристалност от 85% до 95%, максималната от трите степени.
Високата кристалност придава на HDPE висока якост, голяма твърдост, висока твърдост и отлична топлоустойчивост. Точката му на омекване варира от 125°C до 135°C, а максималната му работна температура може да достигне 100°C, така че продуктите, изработени от него, могат да се дезинфекцират с вряла вода.
По отношение на механичните свойства, HDPE превъзхожда LDPE по твърдост, якост на опън и устойчивост на пълзене, а също така се отличава с добра износоустойчивост. Той също така има изключителна химическа стабилност: неразтворим е във всеки органичен разтворител при стайна температура, устойчив е на корозия от киселини, основи и соли и дори може да издържи на ерозия от силни окислители.
Недостатъците му са по-ниските анти-стареещи свойства и устойчивост на напукване от напрежение в околната среда в сравнение с LDPE; термичното окисление ще влоши свойствата му.
Къде се прилага HDPE?
HDPE се използва най-широко за всякакви бутилки, кофи и кутии. Много бутилки за шампоан, кофи за перилен препарат и бутилки за мляко в дома се изработват чрез формоване чрез издухване от HDPE.
Освен това, HDPE се използва широко за тръби, включително водопроводни тръби и газопроводи. Благодарение на устойчивостта си на налягане и корозия, той е предпочитан материал за подземни тръбопроводни мрежи. Той се използва широко и в опаковъчни кутии, палети, проводници и кабели.
HDPE продуктите са млечнобели на вид, леко полупрозрачни, когато се нарежат на тънки резени, и се усещат много по-твърди от LDPE. Те не се деформират лесно дори при силно натиск.
LLDPE: Универсалният най-млад брат
Линейният полиетилен с ниска плътност (LLDPE) е най-младият от тримата братя, появили се в края на 70-те и началото на 80-те години на миналия век. Той е съполимер, полимеризиран от етилен и малко количество α-олефини (като 1-бутен, 1-хексен, 1-октен и др.) под действието на катализатори, с плътност в диапазона от 0,915 до 0,940 g/cm³.
LLDPE се отличава с отличителна молекулярна структура, характеризираща се с линейна основна верига без дълги странични разклонения, но с малък брой къси странични разклонения. Липсата на дълги странични разклонения му придава по-висока кристалност от LDPE, което води до свойства, попадащи между HDPE и LDPE, като същевременно съчетават предимствата на двата материала. Казано по-просто, LLDPE притежава гъвкавостта на LDPE, заедно със здравината на HDPE. Той осигурява изключителна устойчивост на разкъсване, устойчивост на пробиване и устойчивост на напукване от околната среда.
В сравнение с LDPE, LLDPE се отличава с по-висока якост, по-добра жилавост, по-голяма твърдост и превъзходна устойчивост на топлина и ниски температури. В сравнение с HDPE, той запазва добра гъвкавост. С добре балансираните си цялостни характеристики, LLDPE може да се прилага в почти повечето пазарни сектори, заети от LDPE и HDPE.
Къде се използва LLDPE?
Фолиата са и най-голямото приложение на LLDPE и се представя изключително добре във високоякостни сценарии, като например стреч фолиа и тежкотоварни опаковъчни фолиа. Стреч фолиото, увито около вашите експресни пратки, най-вероятно е изработено от LLDPE — то се отличава с голяма устойчивост на пробиване и разтегливост, като плътно закрепва картонените опаковки.
В днешно време LLDPE се използва широко и за фолиа за селскостопански оранжерии. Високата му механична якост позволява производството на фолио с по-малка дебелина, като същевременно осигурява по-добра светлопропускливост. Освен това, LLDPE се прилага и в шприцвани продукти, проводници и кабели, пластмасови тръби и други области.
Как да различим тези три вида пластмаси?
Ако имате парче немаркирана пластмаса, как можете да определите вида ѝ?
На допир: LDPE е най-мекият с восъчна текстура и сравнително добра прозрачност; LLDPE е малко по-твърд и има лъскава повърхност; HDPE е най-твърдият, труден за огъване дори със сила и изглежда млечнобял и непрозрачен.
Тест за горене (не се препоръчва за случайно горене): LDPE гори с жълт горен пламък и син долен пламък, не отделя дим и мирише на парафин; лесно се топи, капе и издърпва нишките. HDPE гори подобно, но е по-устойчив на горене.
Температурна устойчивост: LDPE омеква и се деформира във вряща вода; HDPE може да издържи на дезинфекция с кипяща вода; LLDPE е някъде по средата между двете.
Всеки играе своята роля в ежедневието
След като научите за отличителните характеристики на тези три вида полиетилен, можете лесно да разпознаете пластмасовите продукти в ежедневието:
Торби за боклук: Повечето са изработени от LDPE или LLDPE. Те са евтини, меки и подходящи за употреба; прекалено твърдите торби за боклук са неудобни за връзване.
Пазарски чанти за супермаркети: LDPE е бил широко използван в миналото. В днешно време смеси от LLDPE и LDPE са все по-често срещани за повишаване на здравината, като същевременно се изтънява фолиото за намаляване на пластмасата.
Бутилки за шампоан и кофи за перилен препарат: Почти всички са произведени от HDPE, който се отличава с висока твърдост, устойчивост на корозия и херметичност.
Пластмасово фолио и торбички за запазване на свежестта: Преобладаващо LDPE, ценен заради прозрачността, мекотата и отличното си сцепление.
Експресно стреч фолио и тежкотоварни опаковъчни фолиа: LLDPE е основният материал, предлагащ изключителна якост на опън и устойчивост на пробиване.
Фолиа за селскостопански оранжерии: Производителите сега предпочитат LLDPE или смеси от LDPE-LLDPE, за да балансират механичната якост и обработваемостта.
Водопроводни тръби и газопроводи: HDPE е най-добрият избор, способен да издържа на налягане и корозия с експлоатационен живот от няколко десетилетия.
