Suurimolekyylipainoinen polyeteeni: kuvaus, ominaisuudet, sovellukset

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Joka päivä uusia keinotekoisin keinoin saatuja materiaaleja tuodaan ihmisen toiminnan piiriin. Yksi niistä on korkean molekyylipainon omaava polyeteeni, josta on tullut kaupallinen tuote 1950-luvulta lähtien, mutta se on vasta nyt saamassa todellista suosiota.

Kuvaus

Suurimolekyylipainoinen polyeteeni on eräänlainen termoplastinen polymeroitu eteeni. Sen pääominaisuus ovat erittäin pitkät molekyyliketjut. Ne havaitaan paremmin ja välittävät kuormia "kompensoiden" niitä molekyylien välisillä vuorovaikutuksilla.

Materiaalin ulkonäkö ei eroa muista muovityypeistä. Se on hajuton, mauton, myrkytön. Sille voidaan antaa mikä tahansa väri ottamalla käyttöön värejä. Samalla sillä on joukko ominaisuuksia, jotka erottavat sen muista polymeereistä.

Suurimolekyylipainoinen polyeteeni on kova materiaali, jolla on suuri iskulujuus. Hän pystyy kestämäänmerkittäviä rasituksia. Se ei ime kosteutta, minkä vuoksi se ei ole vuorovaikutuksessa ihmisen ihon kanssa ja tuntuu liukka alta. Lisäksi sillä on korkea kulutuskestävyys (enemmän kuin teräs) ja alhainen kitkakerroin.

Suurimolekyylipainoisen polyeteenin ominaisuudet

Kuten jo todettiin, tämän korkean molekyylipainon polymeerin pääominaisuus ovat pitkät molekyyliketjut. Lisäksi ne on suunnattu samaan suuntaan. Ne sijaitsevat melkein yhdensuuntaisesti toistensa kanssa. Tämä selittää materiaalin lujuuden.

Huolimatta siitä, että korkeamolekyylipainoinen polyeteeni muodostaa pitkiä ketjuja, yksittäisten molekyylien välinen sidos on heikko. Tämä luku on suuruusluokkaa pienempi kuin Kevlar, joka ei ole vähemmän kestävä materiaali. Tämän ominaisuuden ansiosta polymeeri ei kestä lämpöä - se sulaa 144 celsiusasteen lämpötilassa.

Tämä polyeteeni ei sisällä estereitä, amiineja tai hydroksyyliryhmiä, jotka tekevät materiaaleista herkkiä reaktiivisille ja raskaille ympäristöille. Tämän ansiosta aine ei altistu vedelle, kosteudelle, aggressiivisille reagensseille, mikro-organismeille ja UV-säteille.

Tärkeimmät kierrätystavat

Vaatimukset, joiden mukaan korkean molekyylipainon polyeteeniä tulee valmistaa, sisältää GOST 16338-85. Niiden mukaan materiaalin synteesi suoritetaan metalloseenikatalyyttien vaikutuksella monomeeriin - eteeniin. Tuotteiden valmistukseen suoraan käytetään seuraavia pääkäsittelytyyppejä:

1. Geelin kehruu. Raaka materiaalisekoitetaan liuottimen kanssa. Tuloksena oleva massa pakotetaan reikien läpi veteen. Tuloksena olevat filamentit poltetaan uuneissa samalla kun ne vedetään ulos ja liuotin poistetaan.
2. Kuumapuristus ja sintraus. Jauhemainen massa puristetaan suurella voimalla, jolloin saadaan homogeeninen materiaali. Sen jälkeen se lämpökäsitellään - sintrataan 150-200 asteen lämpötilassa.
3. Männän suulakepuristus. Raaka-aine sulatetaan homogeeniseksi, kumimaiseksi massaksi ja puristetaan sitten ulos erityisten suuttimien kautta.

Geellinkous on yleisin. Loppujen lopuksi juuri tällä tavalla saadaan suurimolekyylisiä polyeteenikuituja, jotka ovat erittäin lujia.

Sotilaskäyttö

Kuituja, joiden valmistukseen käytetään korkean molekyylipainon omaavaa polymeeriä, käytetään laaj alti henkilönsuojaimien, erityisesti luodinkestävän liivien, luomisessa. Kierteiden ominaisuuksien, kuten alhaisen ominaispainon ja korkean myötörajan (näiden indikaattoreiden suhde on 7-8 kertaa suurempi kuin teräksen), ansiosta panssari on kevyt ja kestää luoteja, sirpaleita ja muita vaurioita.

Vartalosuojat on valmistettu levyistä, jotka on saatu levittämällä kuituja päällekkäin eri kulmissa. Tämän tekniikan ansiosta syntyy moniakselisia kankaita - erikoislaatuisia lasimaisia kankaita, jotka kestävät jännityksiä mihin tahansa suuntaan. Korkean molekyylipainon polyeteeniä käytetään suojaamaan vartaloa ja raajoja. Ominaisuudetmoniakseliset kankaat mahdollistavat panssaroitujen ajoneuvojen suojaamisen sekä kuitujen käytön viiltosuojattujen käsineiden luomiseen.

Lääketieteen sovellukset

Lääketieteessä korkean molekyylipainon omaavaa polyeteeniä käytetään pääasiassa lonkkanivelen, selkärangan ja polvinivelten implanttien valmistukseen. Sitä käytettiin tähän tarkoitukseen ensimmäisen kerran vuonna 1962. Ja siitä lähtien alkoi hallita.

Laaj alti käytetty ja muunneltu materiaali - verkko tai silloitettu polymeeri. Se saadaan kuorimalla korkean molekyylipainon polyeteenin kuidut gamma-kvanteilla tai elektroneilla, jotka ompelevat langat yhteen. Sen jälkeen se altistuu lämmölle, mikä heikentää sen redox-kykyä.

Tähän raaka-aineeseen perustuvia kuituja käytetään myös ompelemiseen. Johtava näiden tuotteiden valmistaja on DSM, joka toimittaa lääketieteellisille markkinoille Dyneema Purity -nimistä ommellangat.

Teollinen käyttö

Korkean molekyylipainon omaava polyeteenilevy, joka toimitetaan valmistusmarkkinoille 2 cm paksuina litteinä aihioina, on löytänyt alan suurimman sovelluksen Prestige-luokan muovi-ikkunat, PVC-paneelit ja PVC-profiilit eri kokoonpanoilla tehdään sen perusteella.

Koneenrakennuksessa tiivisterenkaiden, laakerien valmistukseen, hydrauli- tai öljyympäristössä toimivien osien luomiseen jamyös pneumaattisissa asennuksissa, joissa on korkea käyttöpaine, käytetään useimmiten korkean molekyylipainon omaavaa polyeteeniä 1000 - yksi tärkeimmistä polymeerityypeistä.