폴리에틸렌 합성 방법 및 종류
(1) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)
순수 에틸렌에 미량의 산소 또는 과산화물을 개시제로 첨가하고, 약 202.6kPa의 압력으로 압축한 후 약 200°C로 가열하면 에틸렌이 중합되어 흰색의 왁스 같은 폴리에틸렌이 생성됩니다. 이러한 작동 조건 때문에 이 방법을 일반적으로 고압 공정이라고 합니다. 이렇게 생성된 폴리에틸렌은 밀도가 0.915~0.930g/cm³이고 분자량은 15,000~40,000 범위입니다. 분자 구조가 매우 분지되어 있고 느슨하여 마치 나무와 같은 형태를 띠는데, 이러한 특징 때문에 밀도가 낮아 저밀도 폴리에틸렌이라고 불립니다.
(2) 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)
중압 공정은 금속 산화물 촉매를 사용하여 30~100기압의 압력 하에서 에틸렌을 중합하는 방식입니다. 이렇게 얻어진 폴리에틸렌의 밀도는 0.931~0.940 g/cm³입니다. MDPE는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 혼합하거나, 에틸렌을 부텐, 비닐 아세테이트 또는 아크릴레이트와 같은 공단량체와 공중합하여 생산할 수도 있습니다.
(3) 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)
상온 및 상압 조건에서 에틸렌은 고효율 배위 촉매(알킬알루미늄과 사염화티타늄으로 구성된 유기금속 화합물)를 사용하여 중합됩니다. 촉매 활성이 높아 중합 반응은 저압(0~10기압) 및 저온(60~75°C)에서 빠르게 완료될 수 있으므로 저압 공정이라고 합니다. 이렇게 생성된 폴리에틸렌은 가지가 없는 선형 분자 구조를 가지며, 이로 인해 높은 밀도(0.941~0.965 g/cm³)를 나타냅니다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 비교했을 때, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 우수한 내열성, 기계적 특성 및 환경 응력 균열 저항성을 보입니다.
폴리에틸렌의 특성
폴리에틸렌은 유백색의 왁스 같은 반투명 플라스틱으로, 전선과 케이블의 절연 및 피복재로 이상적입니다. 주요 장점은 다음과 같습니다.
(1) 우수한 전기적 특성: 높은 절연 저항과 유전 강도; 넓은 주파수 범위에 걸쳐 낮은 유전율(ε)과 유전 손실 탄젠트(tanδ)를 가지며 주파수 의존성이 최소화되어 통신 케이블에 거의 이상적인 유전체입니다.
(2) 우수한 기계적 특성: 유연하면서도 강인하며, 우수한 변형 저항성을 갖습니다.
(3) 열 노화, 저온 취성 및 화학적 안정성에 대한 강한 저항성.
(4) 수분 흡수율이 낮아 우수한 내수성을 가지며, 물에 담가도 절연 저항이 일반적으로 감소하지 않습니다.
(5) 비극성 물질로서 높은 가스 투과성을 나타내며, LDPE는 플라스틱 중에서 가장 높은 가스 투과성을 가지고 있습니다.
(6) 비중이 낮음, 모두 1 미만. LDPE는 약 0.92 g/cm³로 특히 주목할 만하며, HDPE는 밀도가 더 높음에도 불구하고 약 0.94 g/cm³에 불과합니다.
(7) 우수한 가공성: 분해 없이 쉽게 녹고 가소화되며, 쉽게 냉각되어 모양을 만들고 제품의 기하학적 형태와 치수를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
(8) 폴리에틸렌으로 만든 케이블은 가볍고 설치가 간편하며 종단 처리가 간단합니다. 그러나 폴리에틸렌은 연화 온도가 낮고, 가연성이 있으며, 연소 시 파라핀과 같은 냄새가 나고, 환경 응력 균열 저항성과 크리프 저항성이 떨어지는 등 몇 가지 단점도 있습니다. 해저 케이블이나 가파른 수직 낙하 구간에 설치되는 케이블의 절연 또는 피복재로 폴리에틸렌을 사용할 때는 특별한 주의가 필요합니다.
전선 및 케이블용 폴리에틸렌 플라스틱
(1) 범용 절연 폴리에틸렌 플라스틱
폴리에틸렌 수지와 산화방지제로만 구성되어 있습니다.
(2) 내후성 폴리에틸렌 플라스틱
주로 폴리에틸렌 수지, 산화방지제 및 카본 블랙으로 구성됩니다. 내후성은 카본 블랙의 입자 크기, 함량 및 분산도에 따라 달라집니다.
(3) 환경 응력 균열 저항성 폴리에틸렌 플라스틱
용융유동지수(MFI)가 0.3 미만이고 분자량 분포가 좁은 폴리에틸렌을 사용합니다. 또한, 이 폴리에틸렌은 방사선 조사 또는 화학적 방법을 통해 가교될 수 있습니다.
(4) 고전압 절연 폴리에틸렌 플라스틱
고전압 케이블 절연에는 초고순도 폴리에틸렌 플라스틱이 필요하며, 기포 발생 방지, 수지 방전 억제, 아크 저항성, 전기 침식 저항성 및 코로나 저항성 향상을 위해 전압 안정제와 특수 압출기가 함께 사용됩니다.
(5) 반도체 폴리에틸렌 플라스틱
폴리에틸렌에 전도성 카본 블랙을 첨가하여 생산되며, 일반적으로 미세 입자의 고구조 카본 블랙이 사용됩니다.
(6) 열가소성 저연 무할로겐(LSZH) 폴리올레핀 케이블 컴파운드
이 화합물은 폴리에틸렌 수지를 기본 재료로 사용하며, 고효율 할로겐 프리 난연제, 연기 억제제, 열 안정제, 항균제 및 착색제를 혼합, 가소화 및 펠릿화 공정을 통해 첨가하여 제조됩니다.
가교 폴리에틸렌(XLPE)
고에너지 방사선이나 가교제의 작용으로 폴리에틸렌의 선형 분자 구조는 3차원(네트워크) 구조로 변형되어 열가소성 재료가 열경화성 재료로 바뀝니다. 절연재로 사용될 경우,XLPE이 제품은 최대 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(디쿠밀 퍼옥사이드)입니다.
게시 시간: 2025년 4월 10일