Méthodes et variétés de synthèse du polyéthylène
(1) Polyéthylène basse densité (PEBD)
Lorsqu'on ajoute des traces d'oxygène ou de peroxydes comme initiateurs à de l'éthylène pur, qu'on le comprime à environ 202,6 kPa et qu'on le chauffe à environ 200 °C, l'éthylène polymérise en polyéthylène blanc cireux. Ce procédé est communément appelé procédé haute pression en raison de ses conditions opératoires. Le polyéthylène obtenu a une densité de 0,915 à 0,930 g/cm³ et une masse moléculaire comprise entre 15 000 et 40 000. Sa structure moléculaire est très ramifiée et lâche, ressemblant à une structure arborescente, ce qui explique sa faible densité, d'où son nom de polyéthylène basse densité.
(2) Polyéthylène de densité moyenne (MDPE)
Le procédé à moyenne pression consiste à polymériser l'éthylène sous une pression de 30 à 100 atmosphères en utilisant des catalyseurs à base d'oxyde métallique. Le polyéthylène obtenu a une densité de 0,931 à 0,940 g/cm³. Le PEBD peut également être produit par mélange de polyéthylène haute densité (PEHD) et de polyéthylène basse densité (PEBD) ou par copolymérisation de l'éthylène avec des comonomères tels que le butène, l'acétate de vinyle ou les acrylates.
(3) Polyéthylène haute densité (PEHD)
Dans des conditions normales de température et de pression, l'éthylène est polymérisé grâce à des catalyseurs de coordination très efficaces (composés organométalliques d'alkylaluminium et de tétrachlorure de titane). Du fait de leur forte activité catalytique, la réaction de polymérisation est rapide et se déroule à basse pression (0–10 atm) et basse température (60–75 °C), d'où l'appellation de procédé basse pression. Le polyéthylène obtenu possède une structure moléculaire linéaire non ramifiée, ce qui lui confère une densité élevée (0,941–0,965 g/cm³). Comparé au PEBD, le PEHD présente une résistance thermique, des propriétés mécaniques et une résistance à la fissuration sous contrainte environnementale supérieures.
Propriétés du polyéthylène
Le polyéthylène est un plastique semi-transparent, d'aspect blanc laiteux et cireux, ce qui en fait un matériau d'isolation et de gainage idéal pour les fils et les câbles. Ses principaux avantages sont les suivants :
(1) Excellentes propriétés électriques : résistance d'isolation et rigidité diélectrique élevées ; faible permittivité (ε) et tangente de perte diélectrique (tanδ) sur une large gamme de fréquences, avec une dépendance minimale à la fréquence, ce qui en fait un diélectrique presque idéal pour les câbles de communication.
(2) Bonnes propriétés mécaniques : flexible mais résistant, avec une bonne résistance à la déformation.
(3) Forte résistance au vieillissement thermique, à la fragilité à basse température et à la stabilité chimique.
(4) Excellente résistance à l'eau avec une faible absorption d'humidité ; la résistance d'isolation ne diminue généralement pas lorsqu'elle est immergée dans l'eau.
(5) En tant que matériau non polaire, il présente une perméabilité aux gaz élevée, le LDPE ayant la perméabilité aux gaz la plus élevée parmi les plastiques.
(6) Faible densité, toutes inférieures à 1. Le PEBD est particulièrement remarquable à environ 0,92 g/cm³, tandis que le PEHD, malgré sa densité plus élevée, n'est que d'environ 0,94 g/cm³.
(7) Bonnes propriétés de transformation : facile à fondre et à plastifier sans décomposition, refroidit facilement et permet un contrôle précis de la géométrie et des dimensions du produit.
(8) Les câbles en polyéthylène sont légers, faciles à installer et à raccorder. Cependant, le polyéthylène présente plusieurs inconvénients : une faible température de ramollissement ; une inflammabilité, avec dégagement d’une odeur de paraffine lors de la combustion ; une faible résistance à la fissuration sous contrainte et au fluage. Une attention particulière est requise lors de l’utilisation du polyéthylène comme isolant ou gaine pour les câbles sous-marins ou les câbles installés en forte dénivellation verticale.
Plastiques en polyéthylène pour fils et câbles
(1) Isolation à usage général en polyéthylène
Composé exclusivement de résine de polyéthylène et d'antioxydants.
(2) Plastique polyéthylène résistant aux intempéries
Composé principalement de résine de polyéthylène, d'antioxydants et de noir de carbone, sa résistance aux intempéries dépend de la taille des particules, de la teneur et de la dispersion du noir de carbone.
(3) Plastique polyéthylène résistant aux fissures dues aux contraintes environnementales
Utilise du polyéthylène dont l'indice de fluidité à chaud est inférieur à 0,3 et qui présente une distribution de masse moléculaire étroite. Ce polyéthylène peut également être réticulé par irradiation ou par voie chimique.
(4) Isolation haute tension en polyéthylène
L'isolation des câbles haute tension nécessite du polyéthylène ultra-pur, complété par des stabilisateurs de tension et des extrudeuses spécialisées pour empêcher la formation de vides, supprimer les décharges de résine et améliorer la résistance à l'arc, la résistance à l'érosion électrique et la résistance à l'effet corona.
(5) Plastique polyéthylène semi-conducteur
Produit en ajoutant du noir de carbone conducteur au polyéthylène, généralement en utilisant du noir de carbone à particules fines et à structure élevée.
(6) Composé de câble polyoléfine thermoplastique à faible émission de fumée et sans halogène (LSZH)
Ce composé utilise de la résine de polyéthylène comme matériau de base, incorporant des retardateurs de flamme sans halogène à haute efficacité, des suppresseurs de fumée, des stabilisateurs thermiques, des agents antifongiques et des colorants, traités par mélange, plastification et granulation.
Polyéthylène réticulé (XLPE)
Sous l'action d'un rayonnement de haute énergie ou d'agents de réticulation, la structure moléculaire linéaire du polyéthylène se transforme en une structure tridimensionnelle (réseau), convertissant ainsi le matériau thermoplastique en un thermodurcissable. Lorsqu'il est utilisé comme isolant,XLPEIl supporte des températures de fonctionnement continu jusqu'à 90 °C et des températures de court-circuit de 170 à 250 °C. Les méthodes de réticulation comprennent la réticulation physique et chimique. La réticulation par irradiation est une méthode physique, tandis que l'agent de réticulation chimique le plus courant est le DCP (peroxyde de dicumyle).
Date de publication : 10 avril 2025