Polyethylen (PE) wurde erstmals versehentlich vom deutschen Chemiker Hans von Pechmann während eines experimentellen Prozesses synthetisiert. Dies markierte den Beginn eines neuen Bereichs der Polymersynthese. Polyethylen hat viele Varianten, die im Allgemeinen nach ihren Dichteunterschieden in Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) und andere Produkte mit speziellen Eigenschaften eingeteilt werden.
1.1 Polyethylen niedriger Dichte (LDPE)
Polyethylen niedriger Dichte ist der am frühesten industrialisierte Polyethylentyp und wird auch als Hochdruck-Polyethylen niedriger Dichte bezeichnet. Das resultierende Polyethylen zeigte hervorragende Transparenz und Flexibilität und stellte den ersten großen historischen Durchbruch in der Ethylenpolymerisationstechnologie dar.
LDPE hat eine geringe Dichte und zeigt gute Schlagfestigkeit und Kältebeständigkeit. Es besitzt außerdem ausgezeichnete Fließfähigkeit und elektrische Isoliereigenschaften, eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit und stabile chemische Eigenschaften. Mit Ausnahme von stark oxidierenden Säuren ist LDPE im Allgemeinen beständig gegen Korrosion durch Säuren, Laugen und Salze. LDPE wird häufig bei der Herstellung von Verpackungsfolien, Agrarfolien und anderen Produkten verwendet. Seine erste kommerzielle Anwendung war als Isolierbeschichtung für elektrische Drähte. Allerdings hat LDPE im Allgemeinen eine relativ geringe Kristallinität, eine schlechte mechanische Festigkeit und eine begrenzte Hitzebeständigkeit.
LDPE wird bei der Herstellung von Spritzgussprodukten, Pharma- und Lebensmittelverpackungsmaterialien, blasgeformten Hohlkörpern und medizinischen Geräten verwendet. Seine Hauptanwendung liegt jedoch in Folienprodukten wie Agrarfolien und Verpackungsfolien.
1.2 Polyethylen hoher Dichte (HDPE)
Polyethylen hoher Dichte ist ein hochkristallines, unpolares thermoplastisches Harz. Es wird normalerweise durch Polymerisation unter Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt. Der Prozess wird in Rohr- oder Rührkessel-Niederdruckreaktoren durchgeführt, wobei Ethylen als Rohmaterial und Sauerstoff oder organische Peroxide als Initiatoren zur Förderung der Polymerisationsreaktion verwendet werden.
Unter normalen Bedingungen erscheint HDPE als weißes Pulver oder granuliertes Produkt. Es ist ungiftig und geruchlos, mit einer Dichte von 0,940 bis 0,976 g/cm³ und einer Kristallinität von 80 %–90 %. Seine Betriebstemperatur kann bis zu 100 °C erreichen. Im Vergleich zu LDPE hat HDPE eine überlegene Härte, Zugfestigkeit und Kriechbeständigkeit. Es zeigt auch ausgezeichnete Verschleißfestigkeit, elektrische Isoliereigenschaften, Zähigkeit und Kältebeständigkeit. HDPE hat eine gute chemische Stabilität; bei Raumtemperatur ist es in organischen Lösungsmitteln unlöslich und beständig gegen Korrosion durch Säuren, Laugen und verschiedene Salze. HDPE-Folien haben eine geringe Durchlässigkeit für Wasserdampf und Luft sowie eine geringe Wasseraufnahme.
Verschiedene HDPE-Qualitäten werden durch geeignete Anpassung von vier Variablen hergestellt: Dichte, relative Molekülmasse, Molekulargewichtsverteilung und Additive, sodass das Material für verschiedene Anwendungen unterschiedliche Leistungseigenschaften erreichen kann. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften wird HDPE häufig in industriellen und alltäglichen Anwendungen eingesetzt. Es hat eine hohe dielektrische Festigkeit, was es für elektrische Drähte und Kabel geeignet macht, und behält auch bei niedrigen Temperaturen eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit bei.
1.3 Lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE)
Lineares Polyethylen niedriger Dichte wird durch Copolymerisation von Ethylen mit Comonomeren wie 1-Buten und 1-Hexen unter Polymerisationsbedingungen unter Verwendung hocheffizienter Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt. Die Dichte von LLDPE liegt im Allgemeinen zwischen 0,915 und 0,940 g/cm³.
LLDPE-Produkte sind ungiftig, geruchlos und erscheinen als milchig-weiße Granulate. Im Vergleich zu LDPE weist LLDPE eine höhere Festigkeit, größere Steifigkeit, verbesserte Zähigkeit, bessere Kälte- und Hitzebeständigkeit sowie hervorragende Reißfestigkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrissbildung auf. Es ist auch beständig gegen Säuren, Laugen und organische Lösungsmittel.
LLDPE zeigt hervorragende mechanische Eigenschaften, chemische Stabilität und Verarbeitungsleistung. Aus LLDPE hergestellte Folien weisen eine hohe Reißfestigkeit, starke Beständigkeit gegen Spannungsrisse, hervorragende Durchstoßfestigkeit, Reißfestigkeit und optische Eigenschaften auf. Daher kann LLDPE als Schutzschicht für Kabel verwendet werden.
Derzeit nimmt LLDPE einen bedeutenden Anteil am traditionellen Polyethylenmarkt ein. Zu seinen Anwendungen gehören Rohre, Formteile, Kabel und Folien, wobei es besonders starke Vorteile im Bereich der Verpackungsfolien aufweist.
