Polyethylen (PE)

 

Polyethylen (PE) ist ein durch Polymerisation von Ethen [CH2 = CH2] hergestellter thermoplastischer Kunststoff mit der vereinfachten Ketten-Strukturformel

Polyethylen gehört zur Gruppe der Polyolefine.

Polyethylen wurde im Jahre 1898 vom Chemiker Hans von Pechmann entdeckt und am 27. März 1933 erstmals durch Reginald Gibson und Eric Fawcett in den ICI-Laboratorien in England industriell unter einem Druck von ca. 1400 bar und einer Temperatur von 170 °C hergestellt, wo es sich als weißer, wachsartiger Belag auf der Innenwand des Autoklaven bildete. Erst 1940 konnte ein wirtschaftlich rentables Herstellungs-Verfahren entwickelt werden.

Kommerziell wird Polyethylen in großen Mengen seit 1957, vor allem in Rohrleitungssystemen für die Gas- und Wasserversorgung für Kabelisolierungen und in Verpackungsmaterialien, etwa als Schrumpffolienverpackung, eingesetzt.

In der Raumfahrt eignet sich Polyethylen wegen seines hohen spezifischen Strahlungsabsorbtionsvermögens zum Schutz vor Teilchenstrahlung. Die NASA setzt diesen Kunststoff seit den ersten Shuttle-Missionen dafür ein.

Man unterscheidet zwischen:

PE-HD (HDPE): schwach verzweigte Polymerketten, daher hohe Dichte zwischen 0,94 g/cm3 und 0,97 g/cm3, („HD“ steht für „high density“).

PE-LD (LDPE): stark verzweigte Polymerketten, daher geringe Dichte zwischen 0,915 g/cm3 und 0,935 g/cm3, („LD“ steht für „low density“).

PE-LLD (LLDPE): lineares Polyethylen niederer Dichte, dessen Polymermolekül nur kurze Verzweigungen aufweist. Diese Verzweigungen werden durch Copolymerisation von Ethen und höheren a-Olefinen (typischerweise Buten, Hexen oder Octen) hergestellt („LLD" steht für „linear low density").

PE-HMW: hochmolekulares Polyethylen. Die Polymerketten sind länger als bei PE-HD, PE-LD oder PE-LLD, die mittlere Molmasse liegt bei 500–1000 kg/mol.

PE-UHMW: ultrahochmolekulares Polyethylen mit einer mittleren Molmasse von bis zu 6000 kg/mol und einer Dichte von 0,93–0,94 g/cm3 ("UHMW" steht für "ultra high molecular weight").


Typische Eigenschaften

Ungefärbtes Polyethylen ist milchig-trüb und matt. Es fühlt sich wachsartig an und ist mit dem Fingernagel ritzbar. Es brennt mit tropfender, heller Flamme und brennt auch weiter, wenn man die Flamme entfernt. Das Brandabgas riecht ähnlich dem einer Wachskerzenflamme. Chemisch besteht es aus Wasserstoff und Kohlenstoff, in der Form hochmolekularer Alkane. Seine Eigenschaften lassen sich durch geeignete Copolymerisation gezielt ändern. Polyethylen besitzt eine hohe Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und weitere Chemikalien.

Polyethylen ist teilkristallin. Durch höhere Kristallinität erhöhen sich die Dichte und auch die mechanische und chemische Stabilität.

Polyethylen nimmt kaum Wasser auf, es schwimmt auf Wasser. Die Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit (nur polare Gase) ist niedriger als bei den meisten Kunststoffen; Sauerstoff, Kohlendioxid und Aromastoffe lässt es hingegen gut durch.

Die Verwendbarkeit wird dadurch eingeschränkt, dass es bei Temperaturen von über 80 °C erweicht (HDPE, niedrerkristalline Typen erweichen früher). Polyethylen ohne geeignete Vorbehandlung ist nicht oder nur schlecht zu bedrucken oder zu kleben. Durch Sonneneinstrahlung kann PE verspröden, meist wird Ruß als UV-Stabilisator eingesetzt.

 

Anwendungsbeispiele für PE-UHMW
PE-UHMW wird beispielsweise für Pumpenteile, Zahnräder, Gleitbuchsen, Implantate und Oberflächen von Endoprothesen verwendet, bei denen es auf besonders leichten Lauf bei geringstmöglichem Abrieb ankommt. Fasern aus PE-UHMW gehören, auf ihr Gewicht bezogen, zu den stärksten bekannten künstlichen Fasern. Sie werden als chirurgisches Nahtmaterial verwendet. Sie sind wohl die einzigen bisher bekannten Fasern, welche als Material für einen Weltraumlift im Gespräch sind.


Vielen Dank an Wikipedia für die Hilfe- http://de.wikipedia.org/wiki/Polyethylen


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