Die chemische Beständigkeit von Polymeren gegenüber anorganischen Reagenzien wie Säuren und Laugen ist sehr hoch. Sie sind jedoch empfindlich gegenüber einigen organischen Lösungsmitteln, insbesondere wenn diese chemisch ähnlich sind wie die Struktureinheiten, aus denen sie bestehen. Der Angriff führt zur Erweichung, Quellung und schließlich zur Auflösung. Kristalline Polymere sind gegenüber diesen Verbindungen widerstandsfähiger als amorphe Materialien der gleichen chemischen Zusammensetzung, da die Packung zwischen den Ketten das Eindringen des Lösungsmittels oder anderer Reagenzien behindert.
Die unpolare Struktur von HDPE ermöglicht eine hohe Beständigkeit gegen chemische Angriffe. Im Allgemeinen verbessert sich diese Beständigkeit mit zunehmender Dichte und zunehmendem Molekulargewicht.
Um dieses Verhalten zu messen, werden bestimmte Veränderungen der Proben bei Kontakt mit der zu prüfenden Substanz betrachtet; diese Veränderungen sind Quellung, Gewichtsverlust oder Bruchdehnung.
Dieser Kunststoff widersteht starken Säuren (nicht oxidierend) und starken Basen sehr gut. Bei Temperaturen über 60°C widersteht das Material vielen Lösungsmitteln, mit Ausnahme von aromatischen und halogenierten Kohlenwasserstoffen, Ölen, Fetten und Wachsen, die eine Quellung hervorrufen, die bei aliphatischen Lösungsmitteln geringer ist.
HDPE ist in bestimmten Extremfällen teilweise oder vollständig löslich, z. B. in Benzol oder Xylol am Siedepunkt. Halogene und stark oxidierende Stoffe greifen diesen Kunststoff an, zum Beispiel konzentrierte anorganische Säuren wie Salpetersäure, Schwefelsäure, Perchlorsäure usw.
Die Veränderung der Eigenschaften dieses Kunststoffs durch die genannten Verbindungen und generell durch jede Substanz hängt von mehreren Faktoren ab: Konzentration, Expositionszeit, Molekulargewicht, Restspannungen bei der Umwandlung oder mechanisch induzierte Spannungen, hauptsächlich.
Mechanische Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften eines Materials beziehen sich auf seine Fähigkeit, Kräften zu widerstehen, wie es sich verformt und diesen Kräften nachgibt. So hängen die mechanischen Eigenschaften von HDPE im Wesentlichen von seiner Struktur ab, die die Molekulargewichtsverteilung, das Molekulargewicht und die Kristallinität umfasst. Sie hängen aber auch von äußeren Faktoren wie der Temperatur, der chemischen Umgebung und der Zeit ab, wobei letztere als Maß für die Geschwindigkeit der Krafteinwirkung und die Dauer dieser Kräfte verstanden wird.
Die Steifigkeit, Härte und Zugfestigkeit von hochdichtem Polyethylen nimmt mit der Dichte zu, da die zunehmende Dichte ein Indikator dafür ist, dass das Material kristalliner ist und daher einer gleich hohen Krafteinwirkung mehr Widerstand entgegensetzt als ein Probekörper mit geringerer Dichte.
Ebenso verbessern sich die mechanischen Eigenschaften, wenn das Molekulargewicht bis zu einem bestimmten "Punkt" ansteigt. Molekulargewichte unterhalb dieses Punktes sind im Allgemeinen nicht so nützlich. Jenseits dieses Punktes verbessert sich die mechanische Festigkeit in der Regel weiter, jedoch allmählicher, je höher das Molekulargewicht ist.
Der Herstellungsprozess erfolgt jedoch aus der Polymerschmelze, und die Viskosität der Schmelze steigt exponentiell mit dem Molekulargewicht, so dass sehr hohe Molekulargewichte einen höheren Aufwand und einen höheren Energieverbrauch bei der Herstellung von Teilen erfordern.
Daher muss ein Gleichgewicht zwischen der Durchführbarkeit des Verfahrens und der gewünschten Festigkeit des Materials gefunden werden.
Ein solches Gleichgewicht wird in der Industrie erreicht, da es recht flexibel ist. Ein Beispiel ist das ultrahochmolekulare Polyethylen, das das höchste erreichbare Molekulargewicht hat, aber auch teuer ist.
Polyethylen hoher Dichte ist sehr zäh und weist daher auch bei niedrigen Temperaturen eine hohe Stoßfestigkeit auf, da es in der Lage ist, einen Teil der Stoßenergie durch Verformung zu absorbieren. Dies wird durch die amorphen Zonen des Polymers erreicht, da diese Verformungen zu einer Veränderung der Konformation des Materials führen.
Quelle: UNIVERSITÄT SAN CARLOS DE GUATEMALA FAKULTÄT FÜR INGENIEURWISSENSCHAFTEN SCHULE FÜR CHEMIETECHNIK ERNESTO ROCA GIRÓN