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Polyethylen

Eigenschaften von Polyethylen

Die Kristallinität von PE bestimmt viele Eigenschaften wie Steifigkeit bzw. Flexibilität, Widerstand gegenüber dem Eindiffundieren von Gasen oder der Durchlässigkeit von Ölen und Schmieren. Ihr Gradmesser ist die Dichte (zunehmende Dichte bedeutet höhere Kristallinität). Die Molmasse dagegen hat keinen hohen Einfluss auf die Eigenschaften des Polymers im festen Zustand, spielt aber eine große Rolle im Bezug auf den Widerstand gegenüber Umwelteinflüssen wie z.B. dem Auftreten von stressbedingten Rissen.

Die Eigenschaften des Polyethylens können sowohl durch die Art der Polymerisation als auch durch Additive beeinflusst werden. So kann die durch UV-Strahlung oder hohe Temperaturen induzierte Oxidation durch Zusatz von Stabilisatoren und Antioxidanzien verringert werden. PE ist außerdem gut brennbar. Dies kann mit entsprechenden Zusätzen verändert werden.

PE ist chemisch inert und besitzt gute mechanische Eigenschaften, wobei LDPE wesentlich flexibler ist als HDPE. Die Glasübergangstemperatur ist mit T g ≈ 163 K (-110 °C, 166 °F) sehr niedrig.

Tab.1
Beispiele für kritische Größen
HDPE LDPE
T m (melting point) 408 K (135 °C, 275 °F) 383 K (110 °C, 230 °F), niedriger, da Grad der Kristallinität abnimmt
Kristallinität 70 % 45 %
Mittlere Molmasse 100.000 g/mol 5.000 g/mol
Schmelzindex MVI 0,2 mL/10 min 20 mL/10 min
Verarbeitbarkeit relativ schwer relativ leicht

Die Zugfestigkeit, Reißfestigkeit, Steifigkeit, Kugeldruckhärte, der Schmelzbereich und die Spannungskorrosionsfestigkeit nehmen von LDPE zu HDPE zu. Die Quellbarkeit und die Permeabilität gegenüber Sauerstoff, die Wasserstoffdurchlässigkeit und die Transparenz nehmen von LDPE zu HDPE ab.

Etliche Eigenschaften korrelieren allerdings wenig mit der Dichte und dem Schmelzindex MVI und sind daher bei HDPE und LDPE identisch. Diese sind:

a) chemisch

Wässrige Säuren, Laugen und Salzlösungen greifen PE nicht an, konzentrierte Säuren und Halogene wirken zersetzend. Außerdem findet ab 290 °C Abbau durch UV-Strahlung, Sauerstoff und Wärme statt. Durch Radikalbildung treten Kettenbruch und Kettenvernetzung ein. Gegen starke ionisierende Strahlung ist PE gut beständig und wird nicht selbst radioaktiv. Es wird daher als Neutronenbremse in Kernreaktoren und für spezielle Laborgeräte verwendet.

b) elektrisch

Infolge seines unpolaren Charakters besitzt PE gute elektrische Eigenschaften, einen hohen spezifischen Widerstand wegen geringer Feuchtigkeitsaufnahme, eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor.

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