Hạt nhựa LDPE nguyên sinh

Hạt nhựa LDPE nguyên sinh

Hạt nhựa LDPE là Polyetylen mật độ thấp, còn được gọi là polyetylen áp suất cao (LDPE), loại nhựa polyetylen nhẹ nhất, có màu trắng sữa, không vị, không mùi, không độc hại và các hạt sáp xỉn màu. Nó có tính linh hoạt tốt, khả năng mở rộng, cách điện, trong suốt, dễ xử lý và độ thoáng khí nhất định. Nó có tính ổn định hóa học tốt, kháng kiềm và kháng dung môi hữu cơ nói chung. Tên tiếng Việt Polyetylen tỷ trọng thấpt ỷ trọng 0,91 đến 0,93 g/cm³. 

Xem thêm: Hạt nhựa HDPE

Tổng quan về sản phẩm hạt nhựa LDPE

Polyetylen mật độ thấp áp suất cao (HP-LDPE, viết tắt là LDPE) đã được công nghiệp hóa trong hơn 70 năm, mặc dù với việc phát hiện và phát triển các chất xúc tác trùng hợp olefin, sự đa dạng và sản lượng của polyetylen đã tăng lên đáng kể, nhưng áp suất cao polyetylen vẫn chiếm một vị trí quan trọng. Ethylene được trùng hợp thành polyetylen có trọng lượng phân tử cao theo cơ chế gốc tự do dưới nhiệt độ và áp suất cao, có các đặc điểm sau:

• (1) Quá trình trùng hợp etilen là quá trình tỏa nhiệt mạnh. Nhiệt trùng hợp của ethylene là khoảng 93,5kJ/mol (hoặc 3,3kJ/g) và nhiệt dung riêng của ethylene ở 235MPa và 150 ~ 300℃ là 2,51 ~ 2,85J/(g · ℃), phản ứng không thể được loại bỏ kịp thời, mỗi quá trình trùng hợp 1% ethylene sẽ làm tăng nhiệt độ thêm 12 ~ 13 ° C. Nếu nhiệt độ quá cao cũng sẽ gây ra sự phân hủy ethylene.
• (2) Dưới áp suất cao, etilen bị nén đến trạng thái pha khí có khối lượng riêng 0,5g/mL, tương tự như chất lỏng không nén được, lúc này khoảng cách giữa các phân tử etilen được rút ngắn đáng kể, do đó tăng lên số lượng gốc tự do và phân tử etilen. Xác suất va chạm nên phản ứng trùng hợp dễ xảy ra.
• (3) Hoạt động gốc tự do của chuỗi đang phát triển cao ở nhiệt độ cao, phản ứng chuyển chuỗi dễ xảy ra và polyme thu được có cấu trúc tuyến tính với nhiều chuỗi phân nhánh hơn. Thông thường, cứ 1000 nguyên tử chuỗi carbon chứa 20 ~ 30 chuỗi phân nhánh, độ kết tinh là 45% ~ 65%, mật độ 0,910 ~ 0,925g / mL, trọng lượng nhẹ, linh hoạt, chịu nhiệt độ thấp, chống va đập tốt.

Phương pháp sản xuất hạt nhựa

Polyetylen mật độ thấp có thể được chia thành phương pháp áp suất cao và phương pháp áp suất thấp theo phương pháp trùng hợp. Theo loại lò phản ứng, nó có thể được chia thành phương pháp bể và phương pháp hình ống. Sử dụng ethylene làm nguyên liệu thô, nó được đưa vào lò phản ứng, dưới tác dụng của chất khơi mào, phản ứng trùng hợp được thực hiện dưới áp suất nén cao.

Cả hạt nhựa LDPE và hạt nhựa LLDPE đều có tính lưu biến hoặc độ chảy rất tốt. LLDPE ít nhạy cảm với lực cắt do phân bố trọng lượng phân tử hẹp và các nhánh mạch ngắn. Trong quá trình cắt (chẳng hạn như ép đùn), LLDPE duy trì độ nhớt lớn hơn và do đó khó xử lý hơn LDPE có cùng chỉ số nóng chảy. Trong ép đùn, độ nhạy cắt thấp hơn của LLDPE cho phép giảm căng thẳng nhanh hơn của chuỗi phân tử polyme và do đó các tính chất vật lý ít nhạy cảm hơn với những thay đổi trong tỷ lệ thổi phồng.

Trong phần mở rộng nóng chảy, LLDPE thường có độ nhớt thấp hơn ở các tốc độ biến dạng khác nhau. Điều đó có nghĩa là, nó sẽ không bị cứng khi kéo dài như LDPE. Khi tốc độ biến dạng của polyetylen tăng lên, LDPE cho thấy độ nhớt tăng đáng ngạc nhiên, nguyên nhân là do sự vướng víu của chuỗi phân tử.

Hiện tượng này không được quan sát thấy trong LLDPE vì sự vắng mặt của các nhánh chuỗi dài trong LLDPE giữ cho polyme không bị vướng víu. Đặc tính này cực kỳ quan trọng đối với các ứng dụng phim, bởi vì màng LLDPE dễ dàng tạo màng mỏng hơn trong khi vẫn duy trì độ bền và độ dẻo dai cao. Tính lưu biến của LLDPE có thể được tóm tắt là “cứng khi cắt” và “mềm khi kéo dài”. Thiết bị và điều kiện ép đùn màng phải được sửa đổi khi sử dụng LLDPE thay vì LDPE. Độ nhớt cao của LLDPE đòi hỏi máy đùn phải có nhiều năng lượng hơn và cung cấp nhiệt độ và áp suất nóng chảy cao hơn. Khoảng cách chết phải được mở rộng để tránh sản xuất thấp hơn do áp suất ngược cao và gãy xương nóng chảy.

Đặc tính “mềm khi kéo dài” của LLDPE là một bất lợi trong quá trình thổi màng. Bong bóng màng thổi của LLDPE không ổn định như của LDPE. Vòng khí một môi chung là đủ cho sự ổn định của LDPE. Bong bóng màng độc đáo của LLDPE yêu cầu vòng khí hai môi hoàn hảo hơn để ổn định. Làm mát bong bóng bên trong bằng vòng khí hai môi làm tăng độ ổn định của bong bóng đồng thời tăng công suất màng ở tốc độ sản xuất cao.

Ngoài việc làm mát bong bóng tốt hơn, nhiều nhà sản xuất màng sử dụng pha trộn với LDPE để tăng khả năng hòa tan của LLDPE.Về nguyên tắc, quá trình ép đùn LLDPE có thể được hoàn thành trên thiết bị màng LDPE hiện có khi đạt 50%. Khi xử lý 100% LLDPE hoặc vật liệu pha trộn giàu LLDPE và LDPE, máy đùn LDPE chung được sử dụng và thiết bị phải được cải tiến.

Theo tuổi thọ của máy đùn, cải tiến có thể là mở rộng khe hở khuôn, cải thiện vòng đệm khí, sửa đổi thiết kế trục vít để đùn tốt hơn, đồng thời tăng công suất và mô-men xoắn của động cơ nếu cần. Đối với các ứng dụng ép phun, nhìn chung không cần cải tiến thiết bị, nhưng các điều kiện xử lý cần được tối ưu hóa. Rotomold yêu cầu LLDPE được nghiền thành các hạt đồng nhất (35 mesh). Quá trình xử lý bao gồm đổ đầy khuôn bằng LLDPE dạng bột, làm nóng và xoay khuôn theo hai chiều để phân phối LLDPE đồng đều. Sản phẩm sau khi làm nguội được lấy ra khỏi khuôn. 

Tính năng sản xuất

(1) Một loạt thiết bị xung quanh thiết bị trùng hợp, chẳng hạn như máy nén, lò phản ứng, thiết bị phân tách, đường ống, máy bơm, v.v., được yêu cầu sử dụng dưới áp suất cực cao trên 100MPa, ngay cả đối với thiết bị phân tách và thu hồi. yêu cầu vận hành dưới 100-350MPa nên toàn bộ quá trình gặp nhiều khó khăn bất kể từ góc độ thiết bị hay vận hành.

(2) Nhiệt trùng hợp của etilen cao hơn nhiều so với các monome khác. Trong phản ứng trùng hợp, tỷ lệ trùng hợp đạt 10% -20% hoặc thậm chí 30% -40% ngay lập tức, do đó, làm thế nào để loại bỏ nhiệt trùng hợp trong quy trình đã trở thành một vấn đề quan trọng trong quy trình, cũng là cải thiện tỷ lệ chuyển đổi một lượt và giảm mức tiêu thụ năng lượng.một trong những chìa khóa.

(3) Độ nhớt của sản phẩm trùng hợp trong hệ thống phản ứng rất cao và thành trong của lò phản ứng bể trong quá trình bể và lò phản ứng hình ống trong quá trình hình ống rất dễ tích tụ polyme.

(4) Phương thức vận chuyển polime ở trạng thái nóng chảy cũng gặp một số khó khăn nhất định. Cả áp suất phản ứng và nhiệt độ đều ảnh hưởng đến độ nhớt của sản phẩm, điều này cần hết sức chú ý để kiểm soát nhiệt độ và áp suất.

(5) Làm thế nào để loại bỏ sáp polyetylen có trọng lượng phân tử thấp có trong etylen tái chế khỏi thiết bị phân tách áp suất cao cũng là một vấn đề. Xung quanh việc giải quyết những vấn đề này, nhiều công ty đã phát triển nhiều quy trình sản xuất khác nhau. Theo loại lò phản ứng, nó có thể được chia thành hai loại: quá trình hình ống và quá trình bể. Đặc điểm chính của thiết bị phản ứng dạng ống là dòng chảy theo hình pít tông trong ống không có hiện tượng trộn ngược, nhiệt độ phản ứng thay đổi dọc theo chiều dài ống phản ứng nên nhiệt độ phản ứng có đỉnh cao nhất nên phân bố trọng lượng phân tử của polyetylen thu được rộng hơn. Trong bể phản ứng, các vật liệu có thể được trộn lẫn hoàn toàn, do đó nhiệt độ phản ứng đồng đều và nó cũng có thể được vận hành theo các phân vùng để mỗi vùng phản ứng có nhiệt độ khác nhau, do đó thu được polyetylen có phân bố trọng lượng phân tử hẹp.

Đường kính trong của lò phản ứng trùng hợp hình ống thường là ống thép hợp kim cao áp mảnh mai có đường kính trong từ 2,5 ~ 2,7cm. Để cải thiện năng lực sản xuất một dây chuyền, đường kính ống được tăng lên 5,0 ~ 7,5cm. Tỷ lệ đường kính trên chiều dài là 1:250~1:40000 và chiều dài của lò phản ứng hình ống là 900~1500m. Áp suất phản ứng khoảng 200 ~ 350MPa, nhiệt độ là 250 ~ 330oC, vận tốc chất lỏng là 10 ~ 15m / s, tỷ lệ chuyển đổi một lần là 20% ~ 34% và công suất sản xuất một dòng tối đa là 100.000 tấn/năm.

Hình dạng của bể phản ứng có hai đặc điểm kỹ thuật: thanh mảnh và mập mạp. Tỷ lệ đường kính trong trên chiều dài của ấm trùng hợp loại mỏng là 1:20 ~ 1:4, trong khi tỷ lệ đường kính trong trên chiều dài của loại chunky là 1:4 ~ 1:2 và áp suất phản ứng thường thấp hơn tỷ lệ đó của phương pháp hình ống, là 110 ~ 250MPa, nhiệt độ là 130 ~ 280oC, tỷ lệ chuyển đổi một lần là 20% ~ 25% và năng lực sản xuất một dây chuyền tối đa là 180.000 tấn / năm. Trong bể phản ứng, động cơ điều khiển máy khuấy thường được lắp đặt trong bể để giảm bớt khó khăn trong việc thiết kế phốt trục của trục khuấy. Với sự phát triển của công nghệ phốt cơ khí, động cơ cũng có thể được lắp đặt bên ngoài ấm đun nước.

Lò phản ứng bể chứa đã được mở rộng hơn nữa, lò phản ứng của công ty ICI có dung tích 1000L, trong khi thể tích của lò phản ứng của công ty CdF của Pháp lên tới 1600L, là một trong những lò phản ứng lớn nhất trên thế giới. Theo thống kê, 55% polyetylen áp suất cao trên thế giới được sản xuất bởi lò phản ứng hình ống và 45% còn lại được sản xuất bởi lò phản ứng bể.

Hiệu suất sản phẩm  hạt nhựa LDPE

Các đặc điểm chính của polyetylen mật độ thấp như sau:

• (1) Màng hơi trắng đục và trong suốt, mềm mại. Độ bền thấp hơn so với polyetylen mật độ cao và cường độ va đập lớn hơn so với polyetylen mật độ cao.
• (2) Chống lạnh, chịu nhiệt độ thấp và chịu nhiệt độ cao. Lớp màng dày hơn có thể chịu được quá trình khử trùng ngâm trong nước nóng ở 90°C.
• (3) Chống ẩm tốt, tính chất hóa học ổn định, không tan trong dung môi thông thường.
• (4) Nó có độ thoáng khí tương đối cao nên khi dùng làm bao bì thực phẩm dễ bị oxy hóa, thời gian bảo quản đồ bên trong không được quá lâu.
• (5) Khả năng chống dầu kém và sản phẩm có thể bị phồng lên từ từ. Khi đóng gói thực phẩm có chứa chất béo, thực phẩm sẽ có hương vị hala sau khi bảo quản lâu dài.
• (6) Nó sẽ bị lão hóa dưới tác động của tia cực tím và nhiệt trong một thời gian dài, điều này sẽ ảnh hưởng đến tính chất vật lý và tính chất điện môi của nó.
• (7) Điểm nóng chảy là 110 ~ 115℃, nhiệt độ xử lý là 150 ~ 210℃, nếu ở trong khí trơ, nhiệt độ có thể đạt tới 300℃ mà vẫn ổn định. Tuy nhiên, sự tan chảy dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với oxy.

Ứng dụng hạt nhựa LDPE

Phạm vi ứng dụng của polyetylen mật độ thấp: thích hợp cho bao bì thực phẩm như gia vị, bánh ngọt, đường, kẹo trái cây, bánh quy, sữa bột, trà, chỉ nha khoa cá. Bao bì dược phẩm như viên nén và bột, và bao bì sản phẩm sợi như áo sơ mi, quần áo, sản phẩm bông dệt kim và sản phẩm sợi hóa học. Đóng gói bột giặt, chất tẩy rửa, mỹ phẩm và các sản phẩm hóa chất hàng ngày khác. Do tính chất cơ học kém của màng PE một lớp, nó thường được sử dụng làm lớp bên trong của túi đóng gói composite, tức là chất nền hàn nhiệt của màng composite nhiều lớp. 

Triển vọng phát triển hạt nhựa LDPE

Polyetylen là một polyme kết tinh. Theo phương pháp sản xuất, nó có thể được chia thành polyetylen áp suất cao, polyetylen áp suất trung bình và polyetylen áp suất thấp, tương ứng thu được polyetylen mật độ thấp (LDPE), polyetylen mật độ trung bình (MDPE) và polyetylen mật độ cao. (HDPE). Bởi vì hiệu suất của polyetylen mật độ thấp tuyến tính tốt hơn so với polyetylen mật độ thấp thông thường, tốc độ phát triển tương đối nhanh và có xu hướng thay thế polyetylen mật độ thấp.

Nhựa polyetylen cho ô tô chiếm 5-6% tổng lượng nhựa được sử dụng trong ô tô, đứng thứ năm sau polyvinyl clorua, hạt nhựa ABS, hạt nhựa PP (polypropylen) và polyurethane. Polyetylen chủ yếu được sử dụng trong sản xuất ống dẫn khí và các bể chứa khác nhau. Trong những năm gần đây, lượng polyetylen được sử dụng trong ô tô về cơ bản không tăng, nhưng làn sóng trọng lượng nhẹ đã thúc đẩy quá trình hóa dẻo của bình xăng và polyetylen mật độ cao có trọng lượng phân tử cao (HMWH-DPE) là vật liệu chính.

Bình xăng bằng nhựa đã chính thức được sử dụng trên ô tô ở châu Âu. Cộng hòa Liên bang Đức đã thực hiện công nghiệp hóa bình xăng nhựa sớm hơn. Công việc nghiên cứu và phát triển của Nhật Bản đang tiến triển nhanh chóng, nhưng ngành công nghiệp ô tô có thái độ thận trọng đối với quá trình công nghiệp hóa của mình, đặc biệt chú ý đến xu hướng của Hoa Kỳ. Polyetylen được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô về cơ bản là polyetylen áp suất trung bình và thấp.