Resina de polietileno de alta densidad

1. Material opaco blanco parecido a la cera, la gravedad específica es más ligera que el agua, la gravedad específica es 0.941-0.960.
2. La resina HDPE es suave y resistente, con un punto de reblandecimiento de 125-135 ℃, pero un poco más dura que LDPE, y ligeramente alargada.
3. No es tóxico ni tiene sabor.
4. Buena resistencia al desgaste, aislamiento eléctrico, tenacidad y resistencia al frío.
5. A temperatura ambiente, es insoluble en cualquier disolvente orgánico y resistente a ácidos, álcalis y diversas sales.
6. La película de polietileno PE de alta densidad tiene baja permeabilidad al vapor de agua y al aire, y baja absorción de agua.
7. La resistencia al envejecimiento es pobre y la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental no es tan buena como la del polietileno de baja densidad, especialmente la oxidación térmica reducirá su rendimiento.
8. Es inflamable y puede seguir ardiendo después de ser retirado del fuego. El extremo superior de la llama es amarillo y el extremo inferior es azul. Se derretirá al quemarse, goteando líquido y sin humo negro. Al mismo tiempo desprende olor a parafina quemada.
9. La dureza de la superficie, la resistencia a la tracción, la rigidez y otras resistencias mecánicas son más altas que las del LDPE, cercanas al PP, más resistentes que el PP, pero el acabado de la superficie no es tan bueno como PP.
10. El PE de alta densidad es un material ecológico que puede reciclarse y reutilizarse cuando se calienta hasta su punto de fusión. Debido a que es extremadamente fácil de procesar y tiene características de degradación mínimas, la resina HDPE es el segmento de más rápido crecimiento en el mercado de reciclaje de materias primas plásticas.

• La resina HDPE tiene innumerables aplicaciones, que van desde vasos reutilizables para bebidas de paredes delgadas hasta latas de gran capacidad.
• Utilizando moldeo por inyección, moldeo por soplado, moldeo por extrusión, moldeo rotacional y otros métodos de moldeo para producir productos cinematográficos, artículos de primera necesidad y suministros industriales.
• Mediante moldeo por inyección se pueden formar diversos tipos de contenedores, accesorios industriales, suministros médicos, juguetes, conchas, tapones de botellas y protectores.
• La resina HDPE de moldeo por soplado se puede utilizar para formar varios recipientes huecos, películas ultrafinas, etc.
• El PE de alta densidad de tipo extruido se puede utilizar para formar tubos, cintas elásticas, flejes, monofilamentos, revestimientos de alambres y cables, y más.
• Además, también puede formar paneles decorativos arquitectónicos, contraventanas, madera sintética, papel sintético, películas sintéticas y productos moldeados de plástico cálcico, etc.
• Los gránulos de HDPE de calidad para moldeo por inyección generalmente tienen un índice de fusión de 5 a 10, y existen grados de fluidez más bajos con tenacidad y grados de fluidez más altos con maquinabilidad. Las aplicaciones incluyen envases de alimentos y productos básicos de paredes delgadas, latas de pintura y alimentos resistentes y duraderas.
• Alta resistencia a aplicaciones de agrietamiento por tensión ambiental, como tanques de combustible de motores pequeños y botes de basura.
• Se utiliza para extruir películas de embalaje, cuerdas, bolsas tejidas, redes de pesca y tuberías de agua.
• Componentes no portantes moldeados por inyección, cajas de plástico, cajas de facturación.
• En el campo de las aplicaciones de tuberías, el campo más prometedor es el de las tuberías de gas. El material de polietileno de alta densidad tiene una gran tenacidad y buena tenacidad, y puede completar procesos de doblado, soldadura y otros, lo que facilita enormemente la instalación de tuberías y ahorra mano de obra y recursos financieros.

Si aumenta la densidad, también aumentan su resistencia a la tracción, tenacidad, temperatura de reblandecimiento y resistencia química. Sin embargo, su resistencia al impacto a baja temperatura, su alargamiento y su permeabilidad disminuirán en consecuencia.

Si su peso molecular relativo aumenta, su viscosidad en estado fundido también aumentará, lo que traerá ciertas dificultades a su proceso de moldeo.

1. La estructura de la cadena molecular del HDPE es simple y simétrica y contiene sólo una cantidad muy pequeña de ramas de cadena corta. La estructura de cadena principal simple y simétrica favorece la cristalización, por lo que el HDPE tiene la mayor cristalinidad y la mayor densidad. Tanto la cristalinidad como el tamaño de grano son relativamente grandes. Por lo tanto, el HDPE tiene el punto de fusión cristalino más alto, la mayor resistencia y dureza.
2. La resina HDPE incluye tanto homopolímeros de etileno como copolímeros de etileno y una pequeña cantidad de α-olefina. El HDPE producido industrialmente tiene una amplia gama de pesos moleculares relativos, que van desde cientos de ceras de polietileno hasta millones de polietilenos de peso molecular ultraalto. La cristalinidad y la densidad relativa de la resina dependen principalmente del grado de ramificación de cadena corta en la cadena polimérica y también están relacionadas con la masa molecular relativa.
3. El rango de densidad de la resina HDPE es 0.941-0.960 g/cm3. Aunque el polietileno de alto peso molecular es un homopolímero de etileno sin ninguna ramificación. Sin embargo, debido a su elevada masa molecular relativa, su cristalinidad es baja y su densidad es de sólo 0.93 g/cm3.

1. Dependiendo de la aplicación, el HDPE se puede producir completamente sin ramificaciones, como el grado de moldeo por inyección y el grado de moldeo por soplado.
2. También se puede producir mediante copolimerización con α-olefinas que contienen una pequeña cantidad de copolímeros ramificados.
3. Un grupo terminal de la molécula de HDPE es un grupo metilo y el otro grupo terminal puede ser un grupo metilo o un doble enlace, generalmente un grupo vinilo.
4. El número de cadenas ramificadas de las moléculas de HDPE es bajo, generalmente de 5 a 10 cadenas ramificadas por cada 1000 átomos de carbono. Estas cadenas ramificadas son relativamente cortas y son grupos metilo, etilo o n-butilo. Su existencia suele estar relacionada con una pequeña cantidad de impurezas de α-olefina en la materia prima etileno.
5. El grado de ramificación es una característica importante de la estructura de la resina HDPE y, junto con el peso molecular relativo, afecta muchas propiedades físicas y mecánicas de la resina.
6. Las cantidades relativas de las diferentes longitudes de cadena dependen principalmente de la tecnología de producción y del tipo de catalizador usado para la polimerización. El ancho MWD de la resina HDPE se puede personalizar según los requisitos específicos de la aplicación.

El químico HDPE es un hidrocarburo lineal saturado con muy baja reactividad química.

Las partes más activas de la molécula de HDPE son los grupos terminales de doble cadena y las cadenas CH en los puntos de ramificación de las cadenas ramificadas del polímero.

El HDPE no reacciona con la mayoría de los ácidos orgánicos e inorgánicos. Debido a su estabilidad al ácido fluorhídrico, es el material más adecuado para el recipiente de solución de ácido fluorhídrico.

La solución concentrada de ácido sulfúrico puede reaccionar lentamente con HDPE en condiciones de calentamiento para formar sustitutos sulfonados. Puede nitrarse mediante ácido nítrico concentrado y su mezcla con ácido sulfúrico a temperatura ambiente.

El HDPE es el más estable en cualquier concentración de solución alcalina o solución salina.

A temperatura ambiente, el HDPE es insoluble en cualquier disolvente orgánico conocido, pero cuando la temperatura es superior a 80-100 °C, la mayoría de las resinas de HDPE se pueden disolver en algunos hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos e hidrocarburos halogenados.

Degradación térmica. El HDPE es relativamente estable cuando se calienta. En condiciones anóxicas, la reacción química sólo es evidente entre 290 y 300 grados Celsius. El craqueo térmico del HDPE es una reacción de escisión de enlaces CC por radicales libres. La reacción reduce el peso molecular relativo de la resina e introduce grupos vinilo en la cadena del polímero, produciendo hidrocarburos de bajo peso molecular.

Degradación termooxidativa. El oxígeno ataca a las moléculas de HDPE en una serie de reacciones de radicales libres a altas temperaturas. Estas reacciones reducen el peso molecular relativo de la resina e introducen grupos que contienen oxígeno, como grupos hidroxilo y carboxilo, en la cadena del polímero. La degradación oxidativa del HDPE es causada principalmente por impurezas, que son principalmente residuos de catalizadores que contienen metales de transición como titanio y cromo. Para evitar la degradación termooxidativa, se deben añadir a la resina antioxidantes, es decir, inhibidores de radicales libres, como naftilamina y fenilendiamina.

Degradación fotooxidativa. Aunque el propio HDPE tiene poca capacidad para absorber la luz ultravioleta, los productos polares producidos por la degradación pueden reaccionar con el oxígeno más rápido, acelerando así la reacción adicional de los radicales libres. La degradación fotooxidativa de la resina de HDPE provoca envejecimiento, agrietamiento de la superficie, fragilidad, decoloración y otros fenómenos y, al mismo tiempo, daña significativamente sus propiedades mecánicas y eléctricas. Este proceso se puede ralentizar con fotoprotectores que protegen la resina y absorben los rayos UV.

La mayoría de los productos de HDPE, incluidas películas, fibras, tubos y productos moldeados por inyección, presentan cierto grado de orientación molecular y cristalina.

Algunas orientaciones surgen espontáneamente, como durante el flujo de la masa fundida hacia el molde y la posterior cristalización. Sin embargo, en la fabricación de fibras y películas, la orientación se crea mediante una operación de estiramiento.

Hay dos formas de orientación en los productos de HDPE. Cuando la película y la fibra se estiran uniaxialmente por debajo del punto de fusión, el eje c del cristal siempre está orientado en la dirección de estiramiento, y el grado de orientación aumenta con la relación de estiramiento, que puede ser cercana al 100%. El segundo modo de orientación ocurre durante el ligero estiramiento al inicio de la cristalización, condiciones típicas para la producción de películas sopladas.

1. En términos de propiedades mecánicas, debido a que la cadena principal del HDPE tiene pocas y cortas ramas y alta cristalinidad, su resistencia a la tracción y dureza son mejores que las del LDPE. Sin embargo, la resistencia al impacto es menor que la del LDPE.
2. En términos de rendimiento térmico, el HDPE tiene el mejor rendimiento térmico. La temperatura máxima de funcionamiento puede alcanzar los 100 °C sin estrés, y la temperatura mínima de funcionamiento es de -70-100 °C.
3. En términos de propiedades químicas, el HDPE tiene mejor resistencia a los disolventes que el LDPE.
4. En términos de permeabilidad al aire, la permeabilidad al aire del HDPE es sólo una quinta parte de la del LDPE.
5. Rendimiento del procesamiento. La temperatura de plastificación del moldeo por inyección de HDPE es de 180-250°C, la temperatura del molde es de 50-170°C y la presión de inyección es de 80-100MPa. La temperatura de moldeo por extrusión es de 165-260 ℃ y la presión de extrusión es de 35-140 MPa. La temperatura de moldeo por soplado es de 170-190 ℃ y la temperatura de moldeo de película ultrafina es de 180-230 ℃. El índice de contracción lineal del HDPE durante el procesamiento y el moldeado es del 2% al 5%.

La masa molecular relativa, la MWD, la orientación, la morfología y el grado de ramificación que determina la cristalinidad y la densidad de la resina tienen una influencia importante en las propiedades mecánicas de la resina.

Efecto de la masa molecular relativa y MWD. Todos los elementos que componen la forma de resina de HDPE están conectados en un todo mediante dos tipos de fuerzas. Una fuerza es la fuerza de Van der Waals entre cadenas moleculares adyacentes en el cristal del polímero, y la otra es la unión de moléculas de un bloque de construcción a otro. Sólo moléculas suficientemente largas pueden actuar como tales enlaces; sin ellas, las esferulitas serían discretas. Debido a esto, el HDPE de bajo peso molecular es frágil. Un mayor aumento del peso molecular relativo de la resina reducirá significativamente el alargamiento de rotura y aumentará significativamente la resistencia a la tracción. Al mismo tiempo, la masa molecular relativa también afecta la resistencia al impacto de los productos de HDPE.

Influencia del grado de ramificación. Cuando aumenta el grado de ramificación del HDPE, su cristalinidad y el espesor de las laminillas disminuyen, y este cambio obviamente cambia las propiedades mecánicas de la resina de HDPE. Las dos propiedades más afectadas son la resistencia a la tracción y el alargamiento a la tracción. A medida que aumenta el grado de ramificación, la resina de HDPE se vuelve más blanda y elástica.

Impacto direccional. La orientación tiene una influencia importante en las propiedades mecánicas del HDPE. Se fabricaron productos de la misma sección transversal con resinas de HDPE altamente orientadas y no orientadas, siendo las primeras aproximadamente 10 veces más resistentes que las segundas. Este fenómeno puede explicarse mediante la teoría de que la resistencia mecánica de los polímeros está determinada por el número de enlaces entre los cristales. En el proceso de estiramiento y separación del polímero de su forma inicial, el número de enlaces entre los cristales aumenta significativamente y, por tanto, la resistencia del polímero aumenta significativamente. La orientación también puede aumentar significativamente la rigidez del polímero y el módulo elástico de los filamentos de HDPE altamente orientados puede aumentar aproximadamente 6 veces.