Polyethyleen met hoog molecuulgewicht: beschrijving, eigenschappen, toepassingen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Elke dag worden nieuwe materialen die met kunstmatige middelen zijn verkregen, geïntroduceerd in de sfeer van menselijke activiteit. Een daarvan is polyethyleen met een hoog molecuulgewicht, dat sinds de jaren vijftig een commercieel product is geworden, maar nu pas echt aan populariteit wint.

Beschrijving

Polyethyleen met hoog molecuulgewicht is een soort thermoplastisch gepolymeriseerd ethyleen. Het belangrijkste kenmerk zijn zeer lange moleculaire ketens. Ze worden beter waargenomen en zenden ladingen uit, waardoor ze worden "gecompenseerd" met intermoleculaire interacties.

Het uiterlijk van het materiaal verschilt niet van andere soorten plastic. Het is geurloos, smaakloos, niet giftig. Het kan elke kleur worden gegeven door de introductie van kleuren. Tegelijkertijd heeft het een aantal eigenschappen die het onderscheiden van andere polymeren.

Polyethyleen met hoog molecuulgewicht is een taai materiaal met een grote slagvastheid. Hij is in staat om te weerstaanaanzienlijke spanningen. Het neemt geen vocht op, daarom heeft het geen interactie met de menselijke huid en voelt het glad aan. Bovendien heeft het een hoge slijtvastheid (meer dan staal) en een lage wrijvingscoëfficiënt.

Eigenschappen van polyethyleen met hoog molecuulgewicht

Zoals reeds opgemerkt, zijn lange molecuulketens het belangrijkste kenmerk van dit polymeer met hoog molecuulgewicht. Bovendien zijn ze in dezelfde richting georiënteerd. Ze bevinden zich bijna parallel aan elkaar. Dit verklaart de sterkte van het materiaal.

Ondanks het feit dat polyethyleen met een hoog molecuulgewicht lange ketens vormt, is de binding tussen afzonderlijke moleculen zwak. Dit cijfer is een orde van grootte lager dan dat van Kevlar, dat niet minder duurzaam is. Deze eigenschap maakt het polymeer niet hittebestendig - het smelt bij een temperatuur van 144 graden Celsius.

Dit polyethyleen bevat geen esters, aminen of hydroxylgroepen die materialen gevoelig maken voor reactieve en zware omgevingen. Hierdoor is de stof niet onderhevig aan water, vocht, agressieve reagentia, micro-organismen en UV-stralen.

Belangrijkste recyclingmethoden

De eisen volgens welke polyethyleen met hoog molecuulgewicht moet worden geproduceerd, bevat GOST 16338-85. Volgens hen wordt de synthese van het materiaal uitgevoerd door de werking van metalloceenkatalysatoren op het monomeer - ethyleen. Voor de directe productie van producten worden de volgende hoofdtypen verwerking gebruikt:

1. Gel spinnen. Grondstofgemengd met oplosmiddel. De resulterende massa wordt door de gaten in het water geperst. De resulterende filamenten worden in ovens gebakken terwijl ze eruit worden gehaald en het oplosmiddel wordt verwijderd.
2. Heet persen en sinteren. De poederachtige massa wordt met grote kracht samengeperst, waardoor een homogeen materiaal wordt verkregen. Vervolgens wordt het onderworpen aan een warmtebehandeling - sinteren bij een temperatuur van 150-200 graden.
3. Plunjer extrusie. De grondstof wordt gesmolten tot een homogene, rubberachtige massa en vervolgens door speciale sproeiers eruit geperst.

Gelspinnen is het meest wijdverbreid. Op deze manier worden immers hoogmoleculaire polyethyleenvezels met grote sterkte verkregen.

Militair gebruik

Vezels, voor de productie waarvan een polymeer met een hoog molecuulgewicht wordt gebruikt, worden veel gebruikt om persoonlijke beschermingsmiddelen te maken, met name kogelvrije vesten. Vanwege eigenschappen van de draden als een laag soortelijk gewicht en een hoge vloeigrens (de verhouding van deze indicatoren is 7-8 keer hoger dan die van staal), is het pantser licht en bestand tegen kogels, granaatscherven en andere schadelijke elementen.

Body armor is gemaakt van platen die zijn verkregen door vezels onder verschillende hoeken op elkaar aan te brengen. Dankzij deze technologie verschijnen multiaxiale weefsels - een speciaal soort glasachtige weefsels die spanningen in elke richting doorstaan. Polyethyleen met een hoog moleculair gewicht wordt gebruikt om de romp en ledematen te beschermen. Eigendommenmulti-axiale weefsels zorgen ervoor dat gepantserde voertuigen kunnen worden beschermd, evenals het gebruik van vezels om snijbestendige handschoenen te maken.

Medische toepassingen

In de geneeskunde wordt polyethyleen met een hoog molecuulgewicht voornamelijk gebruikt om implantaten te maken voor het heupgewricht en de wervelkolom, kniegewrichten. Het werd voor het eerst voor dit doel gebruikt in 1962. En sindsdien begon het te domineren.

Veel gebruikt en gemodificeerd materiaal - mesh of verknoopt polymeer. Het wordt verkregen door de vezels van polyethyleen met een hoog molecuulgewicht te omhullen met gamma-quanta of elektronen, die de draden aan elkaar naaien. Daarna wordt het blootgesteld aan hitte, wat het redoxvermogen vermindert.

Vezels op basis van deze grondstof worden ook gebruikt voor het hechten. De leider in de productie van deze producten is DSM, dat de medische markt voorziet van hechtdraden genaamd Dyneema Purity.

Industrieel gebruik

Hoogmoleculair polyethyleenvel, dat aan de productiemarkt wordt geleverd in platte knuppels van 2 cm dik, heeft de grootste toepassing gevonden in de industrie. Prestige-klasse kunststof ramen, PVC-panelen en PVC-profielen met verschillende configuraties zijn gemaakt op basis ervan.

In de machinebouw voor de productie van afdichtingsringen, lagers, het maken van onderdelen die werken in een hydraulische of olie-omgeving, enook in pneumatische installaties met hoge werkdruk wordt polyethyleen 1000 met een hoog molecuulgewicht het vaakst gebruikt - een van de belangrijkste soorten polymeer.