폴리에틸렌 합성 방법 및 종류
(1) 저밀도 폴리에틸렌(저밀도 폴리에틸렌(LDPE))
순수한 에틸렌에 미량의 산소 또는 과산화물을 개시제로 첨가하고 약 202.6kPa로 압축한 후 약 200°C로 가열하면 에틸렌이 중합되어 흰색의 왁스질 폴리에틸렌이 됩니다. 이 방법은 작동 조건 때문에 고압 공정이라고도 합니다. 생성된 폴리에틸렌은 밀도가 0.915~0.930g/cm³이고 분자량은 15,000~40,000입니다. 분자 구조는 분지가 많고 느슨한 "나무 모양" 구조를 가지고 있어 밀도가 낮고, 따라서 저밀도 폴리에틸렌이라는 이름이 붙었습니다.
(2) 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)
중압 공정은 금속 산화물 촉매를 사용하여 30~100 기압에서 에틸렌을 중합하는 공정입니다. 생성된 폴리에틸렌의 밀도는 0.931~0.940 g/cm³입니다. MDPE는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 LDPE를 블렌딩하거나 에틸렌과 부텐, 비닐 아세테이트, 아크릴레이트와 같은 공단량체를 공중합하여 생산할 수도 있습니다.
(3) 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)
상온 및 상압 조건에서 에틸렌은 고효율 배위 촉매(알킬알루미늄과 사염화티타늄으로 구성된 유기금속 화합물)를 사용하여 중합됩니다. 높은 촉매 활성으로 인해 저압(0~10기압)과 저온(60~75°C)에서 중합 반응이 빠르게 완료될 수 있어 저압 공정이라고 합니다. 생성된 폴리에틸렌은 분지되지 않은 선형 분자 구조를 가지며, 이는 높은 밀도(0.941~0.965 g/cm³)를 갖는 데 기여합니다. HDPE는 LDPE에 비해 내열성, 기계적 물성, 그리고 환경 응력 균열 저항성이 우수합니다.
폴리에틸렌의 특성
폴리에틸렌은 유백색의 왁스 같은 반투명 플라스틱으로, 전선과 케이블의 절연 및 피복재로 이상적입니다. 주요 장점은 다음과 같습니다.
(1) 우수한 전기적 특성: 높은 절연 저항 및 유전 강도, 넓은 주파수 범위에서 낮은 유전율(ε) 및 유전 손실 탄젠트(tanδ)를 가지며 주파수 의존성이 최소화되어 통신 케이블에 이상적인 유전체입니다.
(2) 우수한 기계적 성질: 유연하면서도 강하고 변형 저항성이 좋습니다.
(3) 열 노화에 대한 저항성, 저온 취성 및 화학적 안정성이 강합니다.
(4) 낮은 흡습성으로 방수성이 우수하며, 일반적으로 물에 담가도 절연저항이 감소하지 않습니다.
(5) 비극성 물질로서 높은 기체투과성을 나타내는데, 플라스틱 중에서는 LDPE가 가장 기체투과성이 높다.
(6) 비중이 낮고 모두 1 이하입니다. 특히 LDPE는 약 0.92 g/cm³로 두드러지지만 HDPE는 밀도가 더 높음에도 불구하고 약 0.94 g/cm³에 불과합니다.
(7) 우수한 가공 특성: 분해되지 않고 쉽게 녹고 가소화되며, 냉각 시 형상이 쉽게 형성되고 제품의 형상과 치수를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
(8) 폴리에틸렌 케이블은 가볍고 설치가 용이하며, 종단 처리가 간편합니다. 그러나 폴리에틸렌은 연화점이 낮고, 연소 시 파라핀 냄새가 나는 가연성 물질이며, 환경 응력 균열 저항성과 크리프 저항성이 낮다는 단점이 있습니다. 해저 케이블이나 가파른 수직 낙하 지점에 설치되는 케이블의 절연 또는 피복으로 폴리에틸렌을 사용할 때는 특별한 주의가 필요합니다.
전선 및 케이블용 폴리에틸렌 플라스틱
(1) 일반용 단열 폴리에틸렌 플라스틱
폴리에틸렌 수지와 산화방지제로만 구성됨.
(2) 내후성 폴리에틸렌 플라스틱
주로 폴리에틸렌 수지, 산화방지제, 그리고 카본블랙으로 구성됩니다. 내후성은 카본블랙의 입자 크기, 함량 및 분산도에 따라 달라집니다.
(3) 환경 스트레스-균열 저항성 폴리에틸렌 플라스틱
용융 유동 지수(MPI)가 0.3 미만이고 분자량 분포가 좁은 폴리에틸렌을 사용합니다. 폴리에틸렌은 방사선 조사 또는 화학적 방법을 통해 가교될 수도 있습니다.
(4) 고전압 절연 폴리에틸렌 플라스틱
고전압 케이블 절연에는 공극 형성을 방지하고, 수지 방전을 억제하고, 아크 저항성, 전기 침식 저항성, 코로나 저항성을 향상시키기 위해 전압 안정제와 특수 압출기가 보충된 초고순도 폴리에틸렌 플라스틱이 필요합니다.
(5) 반도체 폴리에틸렌 플라스틱
폴리에틸렌에 전도성 카본블랙을 첨가하여 생산되며, 일반적으로 미세입자의 고구조 카본블랙을 사용합니다.
(6) 열가소성 저연성 무할로겐(LSZH) 폴리올레핀 케이블 컴파운드
이 합성물은 폴리에틸렌 수지를 기본 소재로 사용하고, 고효율 할로겐 프리 난연제, 연기 억제제, 열 안정제, 항진균제, 착색제를 혼합, 가소화, 펠릿화 과정을 거쳐 가공한 것입니다.
가교 폴리에틸렌(XLPE)
고에너지 방사선이나 가교제의 작용으로 폴리에틸렌의 선형 분자 구조가 3차원(네트워크) 구조로 변형되어 열가소성 소재가 열경화성 소재로 전환됩니다. 단열재로 사용될 경우,XLPE최대 90°C의 연속 작동 온도와 170~250°C의 단락 온도를 견딜 수 있습니다. 가교 방법에는 물리적 가교와 화학적 가교가 있습니다. 방사선 가교는 물리적 방법이며, 가장 일반적인 화학적 가교제는 DCP(디쿠밀퍼옥사이드)입니다.
게시 시간: 2025년 4월 10일