폴리에틸렌 변형 방법 6가지 모두 이해하기

폴리에틸렌 변형 방법 6가지 모두 이해하기

폴리에틸렌(PE) 수지는 에틸렌 단량체의 중합에 의해 형성된 고분자입니다. PE 분자는 선형 또는 분지형 사슬 구조를 나타내며 전형적인 결정성 고분자입니다.

고체 상태에서는 결정질 영역과 비정질 영역이 공존합니다. 결정화도는 가공 조건 및 전처리 방법에 따라 달라지며, 일반적으로 밀도가 높을수록 결정화도가 높습니다.

저분자량 ​​폴리에틸렌(LDPE)은 일반적으로 55~65%의 결정성을 가지는 반면, 고분자량 폴리에틸렌(HDPE)은 80~90%의 결정성을 가집니다. 폴리에틸렌은 우수한 기계적 가공성을 지니지만, 불활성 및 비극성 표면으로 인해 인쇄성, 염색성, 친수성, 접착성, 정전기 방지성, 극성 고분자 및 무기 충전제와의 상용성이 떨어집니다. 또한 내마모성, 내화학성, 환경 응력 균열 저항성 및 내열성이 제한적이어서 적용 범위가 제한적입니다. 이러한 한계를 극복하고 성능을 향상시키며 적용 범위를 넓히기 위해 다양한 개질 방법이 사용됩니다.

1. 이식편 변형

접합 변형은 폴리에틸렌(PE)의 골격 구조를 보존하면서 극성 기능성 단량체를 도입하여 PE 고유의 특성을 유지하면서 새로운 기능을 추가합니다. 이는 극성 기능화를 위한 간단하고 효과적인 방법입니다.

접목 방법에는 다음이 포함됩니다.
(1)해결 방법톨루엔, 자일렌 또는 클로로벤젠과 같은 용매를 사용하여 PE, 단량체 및 개시제를 용해시켜 균일한 시스템을 형성합니다. 용매의 극성과 사슬 전달 상수는 접합에 상당한 영향을 미칩니다.
(2)고체상법PE 분말을 단량체, 개시제 및 계면활성제와 직접 반응시킵니다. 장점으로는 적당한 반응 온도, 상압 조건, 중합체 특성 유지, 용매 회수 불필요, 에너지 효율성 등이 있습니다.
(3)용융법용융 상태에서 개시제의 열분해를 통해 라디칼을 생성하여 접합 단량체와의 라디칼 공중합을 통해 측쇄를 형성할 수 있도록 합니다.
(4)방사선 이식감마선, 베타선 또는 전자빔을 이용하여 고분자 표면에 자유 라디칼을 생성하고, 이 자유 라디칼이 단량체와 반응하여 표면을 개질하는 기술입니다. 동시 조사, 사전 조사 및 과산화물법 등이 이러한 기술에 포함됩니다.

2. 가교 결합 변형

가교 결합은 폴리에틸렌(PE)의 기계적 강도, 환경 응력 균열 저항성, 내식성, 크리프 저항성 및 내후성을 향상시킵니다. 상업적 예로는 알루미늄-플라스틱 복합 파이프에 사용되는 PEX가 있습니다. 가교 결합 방법은 다음과 같습니다.
(1)방사선 가교결합고에너지 광선(감마선, X선 또는 전자빔)에 폴리에틸렌(PE)을 노출시켜 3차원 네트워크 구조를 형성합니다.
(2)화학적 가교결합과산화물 또는 아조 화합물을 사용하여 라디칼을 생성하고, 이 라디칼이 폴리에틸렌(PE)의 불포화 부위를 통해 가교결합을 형성합니다.
(3)실란 가교결합실리콘을 함유하는 비닐 및 알콕시 그룹을 PE에 접합한 후, 가수분해 및 축합 반응을 통해 Si–O–Si 가교 결합을 형성합니다.

3. 블렌드(공중합체) 변형

(1) 공중합

PE를 다음과 같이 수정합니다.
(에이)배위 공중합예: 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(EPDM) 또는 1-부텐/1-펜텐 공중합체.
(비)자유 라디칼 공중합예: 에틸렌비닐아세테이트(EVA).
(기음)이온 공중합예: 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체 또는 에틸렌-글리시딜 메타크릴레이트(EGMA). 이러한 물질들은 반응성 작용기를 도입하거나 사슬 유연성을 향상시킵니다.

(2) 혼합

PE를 다른 수지, 고무 또는 엘라스토머와 혼합하여 인성, 충격 저항성, 인쇄성 또는 오일 차단성을 향상시킵니다. 예시:
(에이)HDPE/LDPE 블렌드HDPE의 강도와 LDPE의 부드러움을 결합했습니다. LLDPE/VLDPE를 첨가하면 공결정화를 통해 성능이 향상됩니다.
(비)PE/CPE 블렌드염소화 폴리에틸렌(CPE)은 난연성과 인쇄성을 향상시킵니다.
(기음)PE/EVA 블렌드유연성, 투명성 및 가스 투과성은 향상되지만 기계적 강도는 감소합니다.
(디)PE/고무 혼합물예: 부틸/천연/SBR/EPDM 고무를 사용하여 충격 저항성을 향상시킵니다.
(그리고)PE/PA 블렌드폴리아미드(PA)는 산소/탄화수소 차단 특성을 향상시킵니다. 극성 그룹 접합(예: C=O, –COOH)은 상용성을 향상시킵니다.

4. 충전 방식 변경

비용을 절감하거나 특성을 변경하기 위해 무기/유기 충전재를 첨가합니다. 다음과 같이 분류됩니다.

(1) 일반 제출

무기 충전제(예: 탄산칼슘, 활석, 카올린)는 강성, 내열성 및 치수 안정성을 향상시키지만 기계적 특성을 저하시킬 수 있습니다. 표면 처리(예: 커플링제 또는 말레산 무수물 접합 폴리에틸렌)는 접착력을 향상시킵니다. 유기 충전제에는 짚/목재 섬유가 포함됩니다.

(2) 기능성 충전재

기계적 특성 이외의 속성을 목표로 합니다:
(에이)생분해성 PE전분 첨가제는 미생물 분해를 가능하게 합니다.
(비)전도성 PE정전기 방지/EMI 차폐 용도로 카본 블랙/금속 분말과 혼합하여 사용합니다.
(기음)난연성 PE할로겐/Sb₂O₃, 유기 인산염 또는 무기 충전제(예: Al(OH)₃/Mg(OH)₂)를 통해 구현됩니다.

5. 철근 배근 수정

강화 재료(예: 유리/합성 섬유, 위스커)를 사용하거나자기 강화(처리 과정을 통한 분자 정렬).
(1)유리섬유 강화: 강도/내열성을 향상시키고, 계면 개질제가 접착력을 강화합니다.
(2)합성 섬유더 가볍거나 강도가 더 높은 대체재(예: PAN, PA, PVA, 아라미드 섬유).
(3)구레나룻고강도 소재(예: 탄산칼슘 또는 티탄산칼륨 위스커).

6. 나노입자 변형

나노물질(입자 크기)

나노 몬트모릴로나이트, ZnO, Al₂O₃ 또는 점토 변형 PE.