Polyeteenin synteesimenetelmät ja -lajikkeet
(1) Matalatiheyksinen polyeteeni (LDPE)
Kun puhtaaseen eteeniin lisätään initiaattoreiksi pieniä määriä happea tai peroksideja, puristetaan noin 202,6 kPa:n paineeseen ja kuumennetaan noin 200 °C:seen, eteeni polymeroituu valkoiseksi, vahamaiseksi polyeteeniksi. Tätä menetelmää kutsutaan yleisesti korkeapaineprosessiksi käyttöolosuhteiden vuoksi. Tuloksena olevan polyeteenin tiheys on 0,915–0,930 g/cm³ ja molekyylipaino vaihtelee 15 000:sta 40 000:een. Sen molekyylirakenne on erittäin haaroittunut ja löyhä, muistuttaen "puumaista" muotoa, mikä selittää sen alhaisen tiheyden, mistä johtuu nimi matalatiheyksinen polyeteeni.
(2) Keskitiheyksinen polyeteeni (MDPE)
Keskipaineprosessissa etyleeni polymeroidaan 30–100 ilmakehän paineessa metallioksidikatalyyttien avulla. Tuloksena olevan polyeteenin tiheys on 0,931–0,940 g/cm³. MDPE:tä voidaan valmistaa myös sekoittamalla suurtiheyksistä polyeteeniä (HDPE) LDPE:n kanssa tai kopolymeroimalla etyleeniä komonomeerien, kuten buteenin, vinyyliasetaatin tai akrylaattien, kanssa.
(3) Suurtiheyksinen polyeteeni (HDPE)
Normaaleissa lämpötila- ja paineolosuhteissa eteeni polymeroidaan käyttämällä erittäin tehokkaita koordinaatiokatalyyttejä (organometallisia yhdisteitä, jotka koostuvat alkyylialumiinista ja titaanitetrakloridista). Korkean katalyyttisen aktiivisuuden ansiosta polymerointireaktio voidaan suorittaa nopeasti matalissa paineissa (0–10 atm) ja matalissa lämpötiloissa (60–75 °C), mistä johtuu nimi matalapaineprosessi. Tuloksena olevalla polyeteenillä on haaroittumaton, lineaarinen molekyylirakenne, mikä osaltaan selittää sen suuren tiheyden (0,941–0,965 g/cm³). LDPE:hen verrattuna HDPE:llä on parempi lämmönkestävyys, mekaaniset ominaisuudet ja ympäristön aiheuttama jännityshalkeilun kestävyys.
Polyeteenin ominaisuudet
Polyeteeni on maitomaisen valkoinen, vahamaista, puoliläpinäkyvää muovia, mikä tekee siitä ihanteellisen eriste- ja vaippamateriaalin johdoille ja kaapeleille. Sen tärkeimpiä etuja ovat:
(1) Erinomaiset sähköiset ominaisuudet: korkea eristysresistanssi ja dielektrinen lujuus; alhainen permittiivisyys (ε) ja dielektrinen häviötangentti (tanδ) laajalla taajuusalueella ja minimaalinen taajuusriippuvuus, mikä tekee siitä lähes ihanteellisen dielektrisen materiaalin tietoliikennekaapeleille.
(2) Hyvät mekaaniset ominaisuudet: joustava mutta sitkeä, hyvä muodonmuutoksen kestävyys.
(3) Vahva kestävyys lämpövanhenemiselle, hauraus alhaisessa lämpötilassa ja kemiallinen stabiilius.
(4) Erinomainen vedenkestävyys ja alhainen kosteuden imeytyminen; eristysvastus ei yleensä heikkene veteen upotettuna.
(5) Poolittomana materiaalina sillä on korkea kaasunläpäisevyys, ja LDPE:llä on muovista korkein kaasunläpäisevyys.
(6) Alhainen ominaispaino, kaikki alle 1. LDPE:n ominaispaino on erityisen huomattava, noin 0,92 g/cm³, kun taas HDPE:n ominaispaino on suuremmasta tiheydestään huolimatta vain noin 0,94 g/cm³.
(7) Hyvät prosessointiominaisuudet: helppo sulattaa ja plastisoida hajoamatta, jäähtyy nopeasti muotoonsa ja mahdollistaa tuotteen geometrian ja mittojen tarkan hallinnan.
(8) Polyeteenistä valmistetut kaapelit ovat kevyitä, helppoja asentaa ja yksinkertaisia päättää. Polyeteenillä on kuitenkin myös useita haittoja: alhainen pehmenemislämpötila; syttyvyys, parafiinin kaltaisen hajun vapautuminen palaessaan; heikko jännitysmurtuman kestävyys ja virumiskestävyys. Erityistä huomiota on kiinnitettävä käytettäessä polyeteeniä eristeenä tai vaippana merenalaisissa kaapeleissa tai jyrkissä pystysuorissa pudotuksissa asennetuissa kaapeleissa.
Polyeteenimuovit johdoille ja kaapeleille
(1) Yleiskäyttöinen eristys polyeteenimuovista
Koostuu yksinomaan polyeteenihartsista ja antioksidanteista.
(2) Säänkestävä polyeteenimuovia
Pääasiassa polyeteenihartsista, antioksidanteista ja hiilimustasta koostuva. Säänkestävyys riippuu hiilimustan hiukkaskoosta, pitoisuudesta ja dispersiosta.
(3) Ympäristön rasitushalkeilua kestävä polyeteenimuovia
Käyttää polyeteeniä, jonka sulavirta on alle 0,3 ja molekyylipainojakauma kapea. Polyeteeni voidaan myös silloittaa säteilyttämällä tai kemiallisilla menetelmillä.
(4) Korkeajänniteeristys polyeteenimuovia
Korkeajännitekaapelien eristys vaatii erittäin puhdasta polyeteenimuovia, jota on täydennetty jännitteenvakauttimilla ja erikoispursottimilla tyhjien kohtien muodostumisen estämiseksi, hartsipurkauksen estämiseksi sekä valokaaren, sähköisen eroosion ja koronan kestävyyden parantamiseksi.
(5) Puolijohtava polyeteenimuovi
Valmistetaan lisäämällä johtavaa hiilimustaa polyeteeniin, tyypillisesti käyttäen hienojakoista, korkearakenteista hiilimustaa.
(6) Termoplastinen vähäsavuinen, halogeeniton (LSZH) polyolefiinikaapeliyhdiste
Tämä yhdiste käyttää perusmateriaalina polyeteenihartsia, johon on lisätty tehokkaita halogeenittomia palonestoaineita, savunmuodostusta estäviä aineita, lämpöstabilisaattoreita, sienilääkkeitä ja väriaineita, ja se on valmistettu sekoittamalla, plastisoimalla ja pelletoimalla.
Ristisilloitettu polyeteeni (XLPE)
Korkean energian säteilyn tai silloittavien aineiden vaikutuksesta polyeteenin lineaarinen molekyylirakenne muuttuu kolmiulotteiseksi (verkosto)rakenteeksi, mikä muuttaa kestomuovimateriaalin kovettuvaksi muoviksi. Eristeenä käytettäessäXLPEKestää jatkuvaa käyttölämpötiloja jopa 90 °C:een ja oikosulkulämpötiloja 170–250 °C:een. Silloittumismenetelmiin kuuluvat fysikaalinen ja kemiallinen silloittuminen. Säteilysilloitus on fysikaalinen menetelmä, kun taas yleisin kemiallinen silloitteen aine on DCP (dikumyyliperoksidi).
Julkaisun aika: 10. huhtikuuta 2025