Metódy a odrody syntézy polyetylénu
(1) Polyetylén s nízkou hustotou (LDPE)
Keď sa do čistého etylénu pridajú stopové množstvá kyslíka alebo peroxidov ako iniciátory, stlačí sa na približne 202,6 kPa a zahreje sa na približne 200 °C, etylén polymerizuje na biely, voskovitý polyetylén. Táto metóda sa kvôli prevádzkovým podmienkam bežne označuje ako vysokotlakový proces. Výsledný polyetylén má hustotu 0,915 – 0,930 g/cm³ a molekulovú hmotnosť v rozmedzí od 15 000 do 40 000. Jeho molekulárna štruktúra je vysoko rozvetvená a voľná, pripomínajúca „stromovú“ konfiguráciu, čo vysvetľuje jeho nízku hustotu, odtiaľ pochádza aj názov polyetylén s nízkou hustotou.
(2) Polyetylén so strednou hustotou (MDPE)
Strednotlakový proces zahŕňa polymerizáciu etylénu pri tlaku 30 – 100 atmosfér s použitím katalyzátorov na báze oxidov kovov. Výsledný polyetylén má hustotu 0,931 – 0,940 g/cm³. MDPE sa môže vyrábať aj zmiešaním polyetylénu s vysokou hustotou (HDPE) s LDPE alebo kopolymerizáciou etylénu s komonomérmi, ako je butén, vinylacetát alebo akryláty.
(3) Polyetylén s vysokou hustotou (HDPE)
Za normálnych teplotných a tlakových podmienok sa etylén polymerizuje pomocou vysoko účinných koordinačných katalyzátorov (organokovové zlúčeniny zložené z alkylalumínia a tetrachloridu titaničitého). Vďaka vysokej katalytickej aktivite môže polymerizačná reakcia prebiehať rýchlo pri nízkych tlakoch (0 – 10 atm) a nízkych teplotách (60 – 75 °C), odtiaľ pochádza aj názov nízkotlakový proces. Výsledný polyetylén má nerozvetvenú, lineárnu molekulárnu štruktúru, čo prispieva k jeho vysokej hustote (0,941 – 0,965 g/cm³). V porovnaní s LDPE vykazuje HDPE vynikajúcu tepelnú odolnosť, mechanické vlastnosti a odolnosť voči praskaniu pod napätím v prostredí.
Vlastnosti polyetylénu
Polyetylén je mliečne biely, voskovitý, polopriehľadný plast, vďaka čomu je ideálnym izolačným a plášťovým materiálom pre drôty a káble. Medzi jeho hlavné výhody patria:
(1) Vynikajúce elektrické vlastnosti: vysoký izolačný odpor a dielektrická pevnosť; nízka permitivita (ε) a tangens dielektrických strát (tanδ) v širokom frekvenčnom rozsahu s minimálnou frekvenčnou závislosťou, vďaka čomu je takmer ideálnym dielektrikom pre komunikačné káble.
(2) Dobré mechanické vlastnosti: flexibilné, ale zároveň pevné, s dobrou odolnosťou voči deformácii.
(3) Silná odolnosť voči tepelnému starnutiu, krehkosť pri nízkych teplotách a chemická stabilita.
(4) Vynikajúca odolnosť voči vode s nízkou absorpciou vlhkosti; izolačný odpor sa vo všeobecnosti neznižuje po ponorení do vody.
(5) Ako nepolárny materiál vykazuje vysokú priepustnosť plynov, pričom LDPE má najvyššiu priepustnosť plynov spomedzi plastov.
(6) Nízka špecifická hmotnosť, všetky pod 1. LDPE je obzvlášť pozoruhodný s hustotou približne 0,92 g/cm³, zatiaľ čo HDPE má napriek vyššej hustote iba okolo 0,94 g/cm³.
(7) Dobré spracovateľské vlastnosti: ľahko sa taví a plastifikuje bez rozkladu, ľahko sa ochladzuje do požadovaného tvaru a umožňuje presnú kontrolu geometrie a rozmerov výrobku.
(8) Káble vyrobené z polyetylénu sú ľahké, ľahko sa inštalujú a jednoducho sa ukončujú. Polyetylén má však aj niekoľko nevýhod: nízku teplotu mäknutia; horľavosť, pri spaľovaní uvoľňuje zápach podobný parafínu; nízku odolnosť voči praskaniu v prostredí a odolnosť voči tečeniu. Osobitná pozornosť sa vyžaduje pri použití polyetylénu ako izolácie alebo plášťa pre podmorské káble alebo káble inštalované v strmých zvislých svahoch.
Polyetylénové plasty na drôty a káble
(1) Univerzálna izolácia z polyetylénového plastu
Zložené výlučne z polyetylénovej živice a antioxidantov.
(2) Polyetylénový plast odolný voči poveternostným vplyvom
Zložený predovšetkým z polyetylénovej živice, antioxidantov a čierneho uhlíka. Odolnosť voči poveternostným vplyvom závisí od veľkosti častíc, obsahu a disperzie čierneho uhlíka.
(3) Polyetylénový plast odolný voči praskaniu v prostredí
Používa polyetylén s indexom toku taveniny pod 0,3 a úzkym rozdelením molekulovej hmotnosti. Polyetylén môže byť tiež zosieťovaný ožiarením alebo chemickými metódami.
(4) Vysokonapäťová izolácia z polyetylénového plastu
Izolácia vysokonapäťových káblov vyžaduje ultračistý polyetylénový plast doplnený stabilizátormi napätia a špecializovanými extrudérmi, aby sa zabránilo tvorbe dutín, potlačil výboj živice a zlepšila sa odolnosť voči oblúku, elektrickej erózii a koróne.
(5) Polovodičový polyetylénový plast
Vyrába sa pridaním vodivého čierneho uhlíka do polyetylénu, zvyčajne s použitím jemnozrnného, vysoko štruktúrovaného čierneho uhlíka.
(6) Termoplastická káblová zmes z polyolefínu s nízkym obsahom dymu a nulovým obsahom halogénov (LSZH)
Táto zmes používa ako základný materiál polyetylénovú živicu, ktorá obsahuje vysokoúčinné bezhalogénové spomaľovače horenia, látky potláčajúce dym, tepelné stabilizátory, protiplesňové činidlá a farbivá, spracované miešaním, plastifikáciou a peletizáciou.
Zosieťovaný polyetylén (XLPE)
Pôsobením vysokoenergetického žiarenia alebo zosieťovacích činidiel sa lineárna molekulárna štruktúra polyetylénu transformuje na trojrozmernú (sieťovú) štruktúru, čím sa termoplastický materiál premení na termoset. Pri použití ako izolácia,XLPEOdoláva nepretržitým prevádzkovým teplotám až do 90 °C a skratovým teplotám 170 – 250 °C. Metódy zosieťovania zahŕňajú fyzikálne a chemické zosieťovanie. Zosieťovanie ožiarením je fyzikálna metóda, zatiaľ čo najbežnejším chemickým zosieťovacím činidlom je DCP (dicumylperoxid).
Čas uverejnenia: 10. apríla 2025