Как выбрать полиэтиленовые материалы и переработать их в высококачественные полиэтиленовые листы и стержни?

PE (полиэтилен) представляет собой высокомолекулярный полимер, образующийся в результате полимеризации мономеров этилена (C₂H₄), и представляет собой разновидность термопластичной смолы. Это один из крупнейших в мире производимых и наиболее широко используемых пластиковых материалов с превосходными общими свойствами (такими как химическая стойкость, электроизоляция и технологичность), что позволяет широко использовать его в упаковке, строительных материалах, предметах первой необходимости, промышленных товарах и других областях.

Ⅰ. Химическая природа и структура ПЭ

Молекулярная структура полиэтилена состоит из большого количества мономеров этилена, связанных друг с другом посредством аддитивной полимеризации, при этом основная цепь состоит из повторяющихся звеньев "-CH2-CH2-". Различия в характеристиках обусловлены, прежде всего, степенью разветвленности и кристалличности молекулярной цепи:

Количество разветвлений: большее количество разветвлений приводит к более рыхлому расположению молекулярных цепей и более низкой плотности (например, ПЭНП); меньшее количество разветвлений (или даже отсутствие разветвлений) приводит к более плотному расположению молекулярных цепей и более высокой плотности (например, ПЭВП). Кристалличность: полиэтилен с меньшим количеством разветвлений имеет более высокую кристалличность (например, ПЭВП имеет кристалличность 70–80%) и более жесткий, твердый и термостойкий. Полиэтилен с большим количеством разветвлений имеет более низкую кристалличность (например, ПЭНП имеет кристалличность около 50–60%), он мягче и прозрачнее.

Ⅱ. Классификация полиэтилена и типичные свойства сырья

В зависимости от различий в процессах полимеризации и молекулярных структурах полиэтилен в основном делится на три категории. Хотя все сырьевые материалы представлены в форме гранул (примерно 2–5 мм в диаметре и 5–10 мм в длину), их характеристики и применение существенно различаются:

Тип	Полное имя	Плотность (г/см³)	Характеристики разветвленной цепи	Основные свойства	Типичные применения
ПВД	Полиэтилен низкой плотности	0,910-0,925	Сильно разветвленные (длинная цепь + короткоцепные ветви)	Мягкий, прозрачный, морозостойкий, легко поддается обработке.	Подходит для пластиковых пакетов, сельскохозяйственных пленок, полиэтиленовой пленки и покрытий.
ЛПЭНП	Линейный полиэтилен низкой плотности	0,915-0,925	Разветвления с короткой цепью (без разветвлений с длинной цепью)	Превосходная ударная вязкость и устойчивость к проколу по сравнению с ПЭНП, а также более высокая прочность на разрыв.	Используется для упаковочной пленки, сверхпрочной упаковочной пленки и труб.
ПНД	Полиэтилен высокой плотности	0,941-0,965	Почти нет разветвлений (преимущественно линейная структура)	Превосходная жесткость, химическая стойкость и термостойкость (от -50°C до 80°C).	Подходит для пластиковых бутылок, бочек, труб, листов и поддонов.

Materialinformationen-Polyethylen-optimiert

Ⅲ. Как выбрать качественное сырье ПЭ (полиэтилен)?

ПЭ (полиэтилен) по плотности подразделяется на полиэтилен низкой плотности (ПЭВД), линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВП). Производительность разных типов ПЭ существенно различается. Выбор качественного полиэтиленового сырья требует рассмотрения сценария применения, ориентируясь на следующие показатели:

1. Определите тип PE и требования к применению.

LDPE/LLDPE: Мягкий и прозрачный, подходит для пленок (например, пластиковых пакетов и сельскохозяйственных пленок).

HDPE: очень жесткий и химически стойкий, подходит для листов, труб, контейнеров и т. д.

Выберите подходящий тип в зависимости от целевого продукта (например, листы/прутки часто изготавливаются из полиэтилена высокой плотности).

2. Тестирование ключевых показателей эффективности

Физические свойства:

Плотность: Плотность ПЭВП составляет примерно 0,941-0,965 г/см³, плотность ПЭВД примерно 0,910-0,925 г/см³. Отклонения должны соответствовать национальным стандартам (например, GB/T 11115-2009).

Скорость течения расплава (MFR): отражает текучесть обработки. Листы ПЭВП обычно имеют MFR 0,1–1,0 г/10 мин (более высокая молекулярная масса, лучшая прочность); пленки обычно имеют MFR 1-5 г/10 мин (лучшая текучесть).

Механические свойства: прочность на разрыв (ПЭВП ≥ 20 МПа), удлинение при разрыве (ПЭВД ≥ 500%), ударная вязкость (низкотемпературная вязкость).

Молекулярная масса и распределение. Широкое распределение MWD улучшает технологичность, а узкое распределение MWD увеличивает прочность (выбор зависит от требований к продукту).

3. Внешний вид и контроль примесей

Высококачественные полиэтиленовые гранулы должны быть однородными по цвету (обычно молочно-белыми или полупрозрачными), без пожелтения, черных пятен и металлических примесей (примеси могут привести к дефектам обработки или снижению производительности).

Выборочно проверяйте гранулы на однородность, чтобы избежать комкования или чрезмерного разрушения (что может быть вызвано неправильным хранением или высокой долей переработанного материала).

4. Химические характеристики и характеристики безопасности

Зольность: ≤0,05% (отражает уровень неорганических примесей; высокая зольность легко может привести к хрупкости изделий).

Влажность: ≤0,1% (ПЭ имеет низкую гигроскопичность, но влажные гранулы могут вызывать образование пузырьков при экструзии).

Должны соблюдаться стандарты защиты окружающей среды (например, нетоксичность, отсутствие вредных добавок; сертификация пищевого качества должна быть сертифицирована FDA или GB 4806).

5. Проверка производителя и квалификации

Выбирайте надежных поставщиков и запросите отчеты заводских проверок.

Ⅳ. Как следует хранить полиэтиленовое сырье?

Хотя полиэтилен устойчив к старению, неправильное длительное хранение может привести к его деградации из-за окисления, поглощения влаги или загрязнения. Следует отметить следующие моменты:

1. Экологический контроль

Температура: Хранить в темном прохладном месте при температуре не выше 30°C (высокие температуры ускоряют окислительную деградацию).

Влажность: Относительная влажность ≤60% (ПЭ имеет низкую гигроскопичность, но влажная среда может вызвать образование конденсата на поверхности гранул).

Свет: Избегайте прямых солнечных лучей (ультрафиолетовые лучи могут вызвать фотоокисление; упаковку следует производить в светонепроницаемые тканые пакеты или картонные коробки).

2. Герметизация и изоляция

Невскрытое сырье следует хранить в оригинальной упаковке (влагонепроницаемые пакеты или биг-бэги). После открытия использовать как можно скорее. Оставшееся сырье следует упаковать во влагонепроницаемый контейнер, чтобы предотвратить попадание пыли и посторонних веществ.

3. Классификация и маркировка

Сырье разных типов и партий храните отдельно, чтобы избежать путаницы.

Отметьте дату производства и срок годности (типичный срок годности полиэтиленового сырья составляет 1-2 года; по истечении срока годности провести повторные испытания ПТР, прочности на разрыв и т. д.).

Лист полиэтилена высокой плотности AHD

Ⅴ. Как производить высококачественные полиэтиленовые листы и стержни?

Листы и стержни полиэтилена часто производятся с использованием процесса экструзии. Ключевые факторы включают предварительную обработку сырья, ввод в эксплуатацию оборудования и контроль параметров процесса.

1. Предварительная обработка сырья

Если сырье хранится во влажной среде (например, в сезон дождей на юге Китая), необходима сушка: принудительная сушка на воздухе при температуре 80°С в течение 2-4 часов (ПЭ имеет низкую гигроскопичность, поэтому при обычном хранении ее можно не использовать).

Переработанный материал следует добавлять в количестве ≤ 20 %, чтобы избежать потери молекулярной массы и ухудшения прочности из-за повторной обработки.

2. Выбор оборудования и ввод в эксплуатацию

Экструдер: одношнековый экструдер (соотношение длины к диаметру L/D = 25-30, подходит для листов и стержней из полиэтилена высокой плотности) или двухшнековый экструдер (отлично смешивает, подходит для модифицированного полиэтилена с наполнителями).

Форма:

Зазор матрицы: равномерный (отклонение толщины листа ≤ ±0,1 мм). Отрегулируйте в соответствии с целевой толщиной (например, для листа толщиной 10 мм зазор матрицы должен составлять примерно 10,5–11 мм, чтобы компенсировать усадку при охлаждении). Установочная матрица: для обеспечения стабильности размеров используйте вакуумное или водяное охлаждение (температура охлаждающей воды для ПЭВП составляет 15–25°C; для ПЭНП немного выше).

3. Управление параметрами процесса

Температура:

ПЭВП: температура цилиндра 180-220°C (задняя часть 160-180°C, передняя часть 200-220°C), фильерная головка 210-230°C (избегайте низких температур, которые приводят к плохой пластификации, или высоких температур, которые приводят к деградации).

ПЭВД: Температура ствола 160-200°C (низкая температура плавления для предотвращения перегрева и разложения).

Скорость шнека: 5-20 об/мин (низкая скорость обеспечивает достаточную пластификацию и позволяет избежать перегрева при сдвиге).

Противодавление: 0,5-2 МПа (увеличение противодавления улучшает однородность расплава и уменьшает пузырьки).

4. Вытягивание и постобработка

Скорость вытягивания: соблюдайте скорость экструзии (слишком быстрое вытягивание приводит к уменьшению толщины, а слишком медленное вытягивание может привести к увеличению объема) и поддерживайте постоянную скорость (отклонение ≤ ±0,5%).

Охлаждение: после формования охладите естественным путем или пропустите через охлаждающие ролики, чтобы избежать внутренних напряжений, вызванных быстрым охлаждением.

Резка и обрезка: Вырежьте пилой или лазером и обрежьте, чтобы удалить заусенцы (чрезмерные заусенцы повлияют на точность размеров).

5. Контроль качества

Внешний вид: Гладкая поверхность, без царапин и пузырей, без отслоений на поперечном сечении.

Размеры: допуск по толщине ≤ ±0,2 мм (лист), допуск по диаметру ≤ ±0,3 мм (стержень).

Характеристики: прочность на разрыв и температура размягчения по Вика проверяются выборочно, чтобы гарантировать соответствие требованиям применения.

Высококачественное полиэтиленовое сырье должно проходить проверку по типу, показателям производительности и протоколам испытаний. Приоритеты хранения включают сухость, защиту от света и герметизацию. Производство листов и стержней зависит от контроля температуры экструзии, точности пресс-форм и скорости вытягивания, а также от усиления контроля качества процесса. Благодаря комплексному управлению процессом возможно стабильное производство высокопроизводительных листов и стержней из полиэтилена.