Polyetylen trọng lượng phân tử cao: mô tả, tính chất, ứng dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Mỗi ngày, các vật liệu mới thu được bằng phương pháp nhân tạo được đưa vào lĩnh vực hoạt động của con người. Một trong số đó là polyethylene trọng lượng phân tử cao, đã trở thành một sản phẩm thương mại từ những năm 1950, nhưng bây giờ nó mới thực sự trở nên phổ biến.

Mô tả

Polyetylen cao phân tử là một loại etylen được polyme hóa bằng nhựa nhiệt dẻo. Đặc điểm chính của nó là các chuỗi phân tử rất dài. Chúng được nhận biết và truyền tải tốt hơn, "bù đắp" chúng bằng các tương tác giữa các phân tử.

Hình thức bên ngoài chất liệu không khác gì các loại nhựa khác. Nó không mùi, không vị, không độc. Nó có thể được đưa ra bất kỳ màu nào bằng cách giới thiệu các màu sắc. Đồng thời, nó có một tập hợp các thuộc tính giúp nó khác biệt với các polyme khác.

Polyethylene trọng lượng phân tử cao là một vật liệu cứng rắn, chịu được tác động lực lớn. Anh ấy có thể chịu đựng đượcnhững căng thẳng đáng kể. Nó không hấp thụ độ ẩm, đó là lý do tại sao nó không tương tác với da người và tạo cảm giác trơn trượt. Ngoài ra, nó có khả năng chống mài mòn cao (hơn thép) và hệ số ma sát thấp.

Tính chất của polyetylen trọng lượng phân tử cao

Như đã lưu ý, đặc điểm chính của loại polymer cao phân tử này là các chuỗi phân tử dài. Hơn nữa, chúng được định hướng theo cùng một hướng. Chúng nằm gần như song song với nhau. Điều này giải thích độ bền của vật liệu.

Mặc dù thực tế là polyethylene trọng lượng phân tử cao tạo thành chuỗi dài, nhưng liên kết giữa các phân tử riêng lẻ rất yếu. Con số này thấp hơn một bậc so với Kevlar, một vật liệu không kém phần bền. Tính năng này làm cho polyme không chịu nhiệt - nó nóng chảy ở nhiệt độ 144 độ C.

Polyetylen này không chứa este, amin hoặc nhóm hydroxyl làm cho vật liệu dễ bị phản ứng với môi trường nặng và phản ứng. Nhờ đó, chất này không bị thấm nước, độ ẩm, chất phản ứng mạnh, vi sinh vật và tia UV.

Phương pháp tái chế chính

Các yêu cầu mà polyethylene trọng lượng phân tử cao nên được sản xuất, GOST 16338-85 có chứa. Theo họ, quá trình tổng hợp vật liệu được thực hiện nhờ tác dụng của xúc tác metallocene với monome - etylen. Để sản xuất sản phẩm trực tiếp, các hình thức xử lý chính sau đây được sử dụng:

1. Kéo sợi gel. Nguyên liệu thôtrộn với dung môi. Khối lượng tạo thành bị ép xuyên qua các lỗ vào nước. Các sợi tạo thành được nung trong lò đồng thời hút chúng ra và loại bỏ dung môi.
2. Ép nóng và thiêu kết. Khối bột được nén với một lực lớn, do đó thu được một vật liệu đồng nhất. Sau đó, nó được xử lý nhiệt - thiêu kết ở nhiệt độ 150-200 độ.
3. Pít tông đùn. Nguyên liệu thô được nấu chảy thành một khối đồng nhất, giống như cao su, và sau đó được ép ra qua các vòi phun đặc biệt.

Kéo sợi gel là phổ biến nhất. Rốt cuộc, đó là cách tạo ra các sợi polyetylen phân tử cao với độ bền lớn.

Quân dụng

Xơ, để sản xuất polyme có trọng lượng phân tử cao, được sử dụng rộng rãi để tạo thiết bị bảo vệ cá nhân, đặc biệt là áo chống đạn. Do các đặc tính của sợi chỉ như trọng lượng riêng thấp và độ bền năng suất cao (tỷ lệ của các chỉ số này cao hơn thép 7-8 lần), áo giáp nhẹ và có khả năng chống đạn, mảnh bom và các yếu tố gây sát thương khác.

Áo giáp được làm từ các tấm thu được bằng cách đắp các sợi lên nhau ở các góc độ khác nhau. Nhờ công nghệ này, các loại vải đa trục xuất hiện - một loại vải thủy tinh đặc biệt chịu được ứng suất theo bất kỳ hướng nào. Polyetylen trọng lượng phân tử cao được sử dụng để bảo vệ thân, các chi. Đặc tínhcác loại vải đa trục cho phép bảo vệ xe bọc thép, cũng như việc sử dụng sợi để tạo ra găng tay chống cắt.

Ứng dụng y tế

Trong y học, polyetylen cao phân tử được sử dụng chủ yếu để tạo ra vật liệu cấy ghép cho khớp háng và cột sống lưng, khớp gối. Nó lần đầu tiên được sử dụng cho mục đích này vào năm 1962. Và kể từ đó bắt đầu thống trị.

Vật liệu biến đổi và được sử dụng rộng rãi - lưới hoặc polyme liên kết chéo. Nó thu được bằng cách bắn các sợi polyetylen có trọng lượng phân tử cao bằng lượng tử gamma hoặc electron, để khâu các sợi lại với nhau. Sau đó, nó tiếp xúc với nhiệt, làm giảm khả năng oxy hóa khử.

Sợi dựa trên nguyên liệu thô này cũng được sử dụng để khâu. Công ty dẫn đầu trong việc sản xuất những sản phẩm này là DSM, cung cấp cho thị trường y tế những sợi chỉ khâu được gọi là Dyneema Purity.

Sử dụng công nghiệp

Tấm polyetylen trọng lượng phân tử cao, được cung cấp cho thị trường sản xuất ở dạng phôi phẳng dày 2 cm, đã được ứng dụng lớn nhất trong ngành. được thực hiện trên cơ sở của nó.

Trong kỹ thuật cơ khí để sản xuất vòng đệm, vòng bi, tạo ra các bộ phận hoạt động trong môi trường thủy lực hoặc dầu, vàcũng trong các hệ thống khí nén với áp suất hoạt động cao, polyethylene 1000 trọng lượng phân tử cao thường được sử dụng nhiều nhất - một trong những loại polyme chính.