פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה: תיאור, מאפיינים, יישומים

2025 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | calhoun@techconfronts.com. שונה לאחרונה: 2025-01-24 13:16

כל יום, חומרים חדשים המתקבלים באמצעים מלאכותיים מוכנסים לתחום הפעילות האנושית. אחד מהם הוא פוליאתילן בעל משקל מולקולרי גבוה, שהפך למוצר מסחרי מאז שנות ה-50, אך רק כעת הוא צובר פופולריות אמיתית.

Description

פוליאתילן בעל משקל מולקולרי גבוה הוא סוג של אתילן מפולימר תרמופלסטי. התכונה העיקרית שלו היא שרשראות מולקולריות ארוכות מאוד. הם נתפסים טוב יותר ומשדרים עומסים, "מפצים" אותם באינטראקציות בין-מולקולריות.

מראה החומר אינו שונה מסוגי פלסטיק אחרים. זה חסר ריח, חסר טעם, לא רעיל. ניתן לתת לו כל צבע על ידי הכנסת צבעים. יחד עם זאת, יש לו סט של מאפיינים שמבדילים אותו מפולימרים אחרים.

פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה הוא חומר קשיח עם חוזק פגיעה רב. הוא מסוגל לעמודמתחים משמעותיים. הוא אינו סופג לחות, וזו הסיבה שהוא אינו יוצר אינטראקציה עם עור האדם ומרגיש חלקלק. בנוסף, יש לו עמידות בפני שחיקה גבוהה (יותר מפלדה) ומקדם חיכוך נמוך.

מאפיינים של פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה

כפי שכבר צוין, המאפיין העיקרי של פולימר זה במשקל מולקולרי גבוה הן שרשראות מולקולריות ארוכות. יתר על כן, הם מכוונים לאותו כיוון. הם ממוקמים כמעט במקביל זה לזה. זה מסביר את חוזק החומר.

למרות העובדה שפוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה יוצר שרשראות ארוכות, הקשר בין מולקולות בודדות חלש. נתון זה נמוך בסדר גודל מזה של קוולר, שהוא חומר עמיד לא פחות. תכונה זו הופכת את הפולימר לא עמיד בחום - הוא נמס בטמפרטורה של 144 מעלות צלזיוס.

פוליאתילן זה אינו מכיל אסטרים, אמינים או קבוצות הידרוקסיל שהופכות חומרים רגישים לסביבות ריאקטיביות וכבדות. הודות לכך, החומר אינו נתון למים, לחות, ריאגנטים אגרסיביים, מיקרואורגניזמים וקרני UV.

שיטות המיחזור העיקריות

הדרישות לפיהן יש לייצר פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה, מכיל GOST 16338-85. לדבריהם, הסינתזה של החומר מתבצעת על ידי פעולת זרזי מטלוקן על המונומר - אתילן. לייצור מוצרים ישירות, נעשה שימוש בסוגי העיבוד העיקריים הבאים:

1. ג'ל מסתובב. חומר גולמימעורבב עם ממס. המסה המתקבלת נאלצת דרך החורים לתוך המים. החוטים המתקבלים נשרפים בכבשנים תוך הוצאתם החוצה והסרת הממס.
2. כבישה חמה וסינטר. המסה האבקתית נדחסת בכוח רב, ובכך מתקבלת חומר הומוגני. לאחר מכן הוא נתון לטיפול בחום - סינטר בטמפרטורה של 150-200 מעלות.
3. שחול בוכנה. חומר הגלם מומס למסה הומוגנית דמוית גומי ולאחר מכן נסחט החוצה דרך חרירים מיוחדים.

סביבת ג'ל היא הנפוצה ביותר. הרי בדרך זו מתקבלים סיבי פוליאתילן גבוהים מולקולריים בעלי חוזק רב.

שימוש צבאי

סיבים, שלצורך ייצורם נעשה שימוש בפולימר בעל משקל מולקולרי גבוה, נעשה שימוש נרחב ליצירת ציוד מגן אישי, במיוחד אפודים חסיני כדורים. בשל מאפיינים כאלה של החוטים כמו משקל סגולי נמוך וחוזק תנובה גבוה (היחס בין אינדיקטורים אלה גבוה פי 7-8 מזה של פלדה), השריון קל ועמיד בפני כדורים, רסיסים ואלמנטים מזיקים אחרים.

שריון הגוף עשוי מיריעות המתקבלות על ידי מריחת סיבים זה על גבי זה בזוויות שונות. הודות לטכנולוגיה זו, מופיעים בדים רב-ציריים - סוג מיוחד של בדים זגוגיים הסובלים ממתחים בכל כיוון. פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה משמש להגנה על הגו, הגפיים. נכסיםבדים רב צירים מאפשרים להגן על כלי רכב משוריינים, כמו גם שימוש בסיבים ליצירת כפפות עמידות לחתוך.

יישומים רפואיים

ברפואה, פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה משמש בעיקר ליצירת שתלים למפרק הירך ולעמוד השדרה, למפרקי הברך. הוא שימש לראשונה למטרה זו בשנת 1962. ומאז החלו לשלוט.

חומר בשימוש נרחב ומשונה - רשת או פולימר צולב. הוא מתקבל על ידי הפגזת הסיבים של פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה באמצעות גמא קוואנטה או אלקטרונים, התופרים את החוטים זה לזה. לאחר מכן, הוא נחשף לחום, מה שמפחית את יכולת החיזור שלו.

סיבים המבוססים על חומר גלם זה משמשים גם לתפירה. המובילה בייצור מוצרים אלו היא DSM, המספקת לשוק הרפואי חוטי תפרים הנקראים Dyneema Purity.

שימוש תעשייתי

יריעת פוליאתילן בעלת משקל מולקולרי גבוה, המסופקת לשוק היצרנית בבליטות שטוחות בעובי 2 ס מ, מצאה את היישום הגדול ביותר בתעשייה. חלונות פלסטיק ברמה יוקרתית, לוחות PVC ופרופילי PVC בתצורות שונות נעשים על בסיסו.

בהנדסת מכונות לייצור טבעות איטום, מיסבים, יצירת חלקים הפועלים בסביבה הידראולית או שמן, וכןגם במתקנים פנאומטיים עם לחץ הפעלה גבוה, נעשה שימוש לרוב בפוליאתילן 1000 במשקל מולקולרי גבוה - אחד מסוגי הפולימר העיקריים.