Metody a varianty syntézy polyethylenu
(1) Polyethylen s nízkou hustotou (LDPE)
Když se k čistému ethylenu přidají stopová množství kyslíku nebo peroxidů jako iniciátory, stlačí se na přibližně 202,6 kPa a zahřeje se na přibližně 200 °C, ethylen polymeruje na bílý, voskovitý polyethylen. Tato metoda se kvůli provozním podmínkám běžně označuje jako vysokotlaký proces. Výsledný polyethylen má hustotu 0,915–0,930 g/cm³ a molekulovou hmotnost v rozmezí od 15 000 do 40 000. Jeho molekulární struktura je vysoce rozvětvená a řídká, připomínající „stromovitou“ konfiguraci, což vysvětluje jeho nízkou hustotu, odtud název polyethylen s nízkou hustotou.
(2) Polyethylen střední hustoty (MDPE)
Středotlaký proces zahrnuje polymeraci ethylenu za tlaku 30–100 atmosfér za použití katalyzátorů na bázi oxidů kovů. Výsledný polyethylen má hustotu 0,931–0,940 g/cm³. MDPE lze také vyrábět smícháním polyethylenu s vysokou hustotou (HDPE) s LDPE nebo kopolymerací ethylenu s komonomery, jako je buten, vinylacetát nebo akryláty.
(3) Vysokohustotní polyethylen (HDPE)
Za normálních teplotních a tlakových podmínek se ethylen polymeruje za použití vysoce účinných koordinačních katalyzátorů (organokovových sloučenin složených z alkylaluminia a chloridu titaničitého). Díky vysoké katalytické aktivitě může být polymerizační reakce rychle dokončena při nízkých tlacích (0–10 atm) a nízkých teplotách (60–75 °C), odtud název nízkotlaký proces. Výsledný polyethylen má nerozvětvenou, lineární molekulární strukturu, což přispívá k jeho vysoké hustotě (0,941–0,965 g/cm³). Ve srovnání s LDPE vykazuje HDPE vynikající tepelnou odolnost, mechanické vlastnosti a odolnost proti praskání v důsledku pnutí v prostředí.
Vlastnosti polyethylenu
Polyethylen je mléčně bílý, vosku podobný, poloprůhledný plast, díky čemuž je ideálním izolačním a plášťovým materiálem pro dráty a kabely. Mezi jeho hlavní výhody patří:
(1) Vynikající elektrické vlastnosti: vysoký izolační odpor a dielektrická pevnost; nízká permitivita (ε) a tangens dielektrických ztrát (tanδ) v širokém frekvenčním rozsahu s minimální frekvenční závislostí, což z něj činí téměř ideální dielektrikum pro komunikační kabely.
(2) Dobré mechanické vlastnosti: pružné, ale zároveň pevné, s dobrou odolností proti deformaci.
(3) Silná odolnost vůči tepelnému stárnutí, křehkost při nízkých teplotách a chemická stabilita.
(4) Vynikající odolnost proti vodě s nízkou absorpcí vlhkosti; izolační odpor se obecně nesnižuje při ponoření do vody.
(5) Jako nepolární materiál vykazuje vysokou propustnost plynů, přičemž LDPE má nejvyšší propustnost plynů mezi plasty.
(6) Nízká měrná hmotnost, vše pod 1. LDPE je obzvláště pozoruhodný s měrnou hmotností přibližně 0,92 g/cm³, zatímco HDPE má i přes vyšší hustotu pouze kolem 0,94 g/cm³.
(7) Dobré zpracovatelské vlastnosti: snadno se taví a plastifikuje bez rozkladu, snadno chladne do požadovaného tvaru a umožňuje přesnou kontrolu nad geometrií a rozměry výrobku.
(8) Kabely vyrobené z polyethylenu jsou lehké, snadno se instalují a snadno se zakončují. Polyethylen má však také několik nevýhod: nízkou teplotu měknutí; hořlavost, při spalování uvolňuje zápach podobný parafínu; nízkou odolnost proti praskání v důsledku působení environmentálního namáhání a odolnost proti tečení. Zvláštní pozornost je nutná při použití polyethylenu jako izolace nebo pláště podmořských kabelů nebo kabelů instalovaných ve strmých svislých úsecích.
Polyethylenové plasty pro dráty a kabely
(1) Univerzální izolace z polyethylenového plastu
Složeno výhradně z polyethylenové pryskyřice a antioxidantů.
(2) Polyethylenový plast odolný vůči povětrnostním vlivům
Skládá se primárně z polyethylenové pryskyřice, antioxidantů a sazí. Odolnost vůči povětrnostním vlivům závisí na velikosti částic, obsahu a disperzi sazí.
(3) Polyethylenový plast odolný vůči praskání v prostředí
Používá polyethylen s indexem toku taveniny pod 0,3 a úzkým rozdělením molekulových hmotností. Polyethylen může být také zesíťován ozářením nebo chemickými metodami.
(4) Vysokonapěťová izolace z polyethylenového plastu
Izolace vysokonapěťových kabelů vyžaduje ultračistý polyethylenový plast doplněný stabilizátory napětí a specializovanými extrudéry, které zabraňují tvorbě dutin, potlačují výboj pryskyřice a zlepšují odolnost proti oblouku, elektrické erozi a koróně.
(5) Polovodičový polyethylenový plast
Vyrábí se přidáním vodivé černé černi do polyethylenu, obvykle za použití jemnozrnné, vysoce strukturované černé černi.
(6) Termoplastická polyolefinová kabelová směs s nízkým obsahem kouře a nulovým obsahem halogenů (LSZH)
Tato směs využívá jako základní materiál polyethylenovou pryskyřici, která obsahuje vysoce účinné bezhalogenové zpomalovače hoření, látky potlačující kouř, tepelné stabilizátory, antimykotika a barviva, a je zpracována mícháním, plastifikací a peletizací.
Zesítěný polyethylen (XLPE)
Působením vysokoenergetického záření nebo síťovacích činidel se lineární molekulární struktura polyethylenu transformuje na trojrozměrnou (síťovou) strukturu, čímž se termoplastický materiál přemění na termoset. Při použití jako izolace,XLPEodolá trvalým provozním teplotám až do 90 °C a zkratovým teplotám 170–250 °C. Mezi metody síťování patří fyzikální a chemické síťování. Zesíťování ozářením je fyzikální metoda, zatímco nejběžnějším chemickým síťovacím činidlem je DCP (dicumylperoxid).
Čas zveřejnění: 10. dubna 2025