Klassifizierung von hochdichtem Polyethylen
Für die Klassifizierung der verschiedenen HDPE-Typen werden Kriterien herangezogen, wie z. B.:
Dichte, Monomergehalt, Molekulargewicht, Molekulargewichtsverteilung, Fließindex und Modifikation.Die am häufigsten verwendete Klassifizierung ist die Dichte, da dieser Parameter ein guter Indikator für die Qualitäten von Polyethylen ist, wobei im Allgemeinen höhere Dichten zu besseren mechanischen Eigenschaften führen. Nach der Dichte kann Polyethylen hoher Dichte unterteilt werden in:
1. hochdichtes Polyethylen .
2. Hochdichtes Polyethylen mit hohem Molekulargewicht (HDPE-HDPE).
3. Polyethylen mit ultrahoher Molekülmasse .
4. Vernetztes modifiziertes Polyethylen.
Der Monomergehalt bestimmt weitgehend die Struktur des Ethylenpolymers, insbesondere den Grad der Verzweigung. Hiervon hängen die Eigenschaften des Kunststoffs ab.
Ethylenpolymere lassen sich nach ihrem Monomergehalt wie folgt einteilen:
Homopolymere
Copolymere
Der Copolymer-Typ hat kleine Methyl-, Ethyl-, Butyl- usw. Verzweigungen. Je nach Comonomer (Propylen, Buten, Hexen usw.) hängt die Menge dieser Verzweigungen von dem zugesetzten Comonomer ab. Durch die Zugabe des Comonomers wird der Grad der Verzweigung des Polymers und damit die Eigenschaften des Polymers gesteuert. Homopolymere entwickeln einen höheren Kristallisationsgrad als Copolymere, da sie weniger Verzweigungen aufweisen. Aus diesem Grund hat das Homopolymer einen höheren Schmelzpunkt als das Copolymer.
Das Molekulargewicht oder der Polymerisationsgrad ist ein Maß für die Länge des Moleküls. Die mechanischen Eigenschaften verbessern sich in der Regel mit der Zunahme dieses Parameters, ebenso wie die Fließfähigkeit in Verarbeitungsmaschinen.
Die Molekulargewichtsverteilung bezieht sich auf die statistische Untersuchung der Größe der Ketten, die eine allgemein normale Verteilungskurve, d. h. eine "Gaußsche Glocke", beschreibt. Es werden zwei Arten von durchschnittlichen Molekulargewichten definiert: das Gewichtsmittel Mw und das Zahlenmittel Mn. Der relative Unterschied zwischen den beiden Durchschnittswerten hängt davon ab, wie breit oder eng die Molekulargewichtsverteilung ist. Ihr Mw/Mn-Verhältnis ist ein Index für die Breite der Verteilung oder Dispersion. Mw/Mn ist immer größer als 1 und entfernt sich von 1, je breiter die Verteilung ist.
Wenn die Ketten, aus denen das Polymer besteht, alle nicht sehr unterschiedlich lang sind, ist die Verteilung eng und Mw/Mn weicht nicht sehr von der Einheit ab. Die Durchschnittsmolekulargewichte und ihre Verteilung werden mit verschiedenen experimentellen Techniken wie Osmometrie, Viskosimetrie, Lichtstreuung und Ausschlusschromatographie bestimmt.
Sowohl das Molekulargewicht als auch die Molekulargewichtsverteilung hängen von der Art der Synthese ab, die das Polymer durchläuft, sowie von den Wahrscheinlichkeiten, mit denen die HDPE-Polymerisationsreaktion entweder durch Kopplung oder Disproportionierung endet.
Der Schmelzindex ist ein Parameter, der die Fließfähigkeit des Kunststoffs im geschmolzenen Zustand angibt. Diese Information wird unter standardisierten Laborbedingungen ermittelt, so dass Vergleiche unter ähnlichen Bedingungen möglich sind. Der Fließindex oder die Fließfähigkeit von Polyethylen hängt nicht nur vom Molekulargewicht ab, sondern auch von der Molekulargewichtsverteilung und dem Grad der Verzweigung, die neben anderen Faktoren die Fließfähigkeit des Polymers beeinflussen.
Die Modifizierung von Polyethylen bezieht sich auf Mischungen, Füllstoffe, Verstärkungen und Vernetzungsmittel, die die intrinsischen Eigenschaften des neuen Polymers verändern. Vernetzungsmittel verändern, wie bereits erwähnt, das Verhalten des Polymers, indem sie u. a. dessen Temperaturverhalten und Verschleißfestigkeit verbessern.
Quelle: UNIVERSITÄT SAN CARLOS DE GUATEMALA FAKULTÄT FÜR INGENIEURWISSENSCHAFTEN SCHULE FÜR CHEMIETECHNIK ERNESTO ROCA GIRÓN