Méthodes et variétés de synthèse du polyéthylène
(1) Polyéthylène basse densité (PEBD)
Lorsque des traces d'oxygène ou de peroxydes sont ajoutées comme initiateurs à de l'éthylène pur, comprimé à environ 202,6 kPa et chauffé à environ 200 °C, l'éthylène se polymérise en polyéthylène blanc cireux. Cette méthode est communément appelée procédé haute pression en raison des conditions opératoires. Le polyéthylène obtenu présente une masse volumique 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 configuration arborescente, ce qui explique sa faible densité, d'où son nom de polyéthylène basse densité.
(2) Polyéthylène à densité moyenne (MDPE)
Le procédé à moyenne pression consiste à polymériser l'éthylène sous 30 à 100 atmosphères à l'aide de catalyseurs à base d'oxyde métallique. Le polyéthylène obtenu présente une masse volumique de 0,931 à 0,940 g/cm³. Le PEMD peut également être produit par mélange de polyéthylène haute densité (PEHD) et de 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 à l'aide de catalyseurs de coordination hautement efficaces (composés organométalliques d'alkylaluminium et de tétrachlorure de titane). Grâce à sa forte activité catalytique, la réaction de polymérisation peut être réalisée rapidement à basse pression (0–10 atm) et basse température (60–75 °C), d'où le nom de procédé basse pression. Le polyéthylène obtenu présente une structure moléculaire linéaire et non ramifiée, contribuant à sa densité élevée (0,941–0,965 g/cm³). Comparé au PEBD, le PEHD présente une résistance à la chaleur, des propriétés mécaniques et une résistance à la fissuration sous contrainte supérieures.
Propriétés du polyéthylène
Le polyéthylène est un plastique blanc laiteux, cireux et semi-transparent, 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'isolement et rigidité diélectrique élevées ; faible permittivité (ε) et tangente de perte diélectrique (tanδ) sur une large gamme de fréquences, avec une dépendance minimale en 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 de l'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 PEBD 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 traitement : 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 également plusieurs inconvénients : faible température de ramollissement ; inflammabilité, dégageant une odeur de paraffine lorsqu'il brûle ; 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 dans des zones de forte pente.
Plastiques polyéthylène pour fils et câbles
(1) Plastique polyéthylène isolant à usage général
Composé uniquement 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. La résistance aux intempéries dépend de la granulométrie, de la teneur et de la dispersion du noir de carbone.
(3) Plastique polyéthylène résistant aux fissures dues aux contraintes environnementales
Utilise du polyéthylène avec un indice de fluidité inférieur à 0,3 et une distribution de masse moléculaire étroite. Le polyéthylène peut également être réticulé par irradiation ou par des méthodes chimiques.
(4) Plastique polyéthylène isolant haute tension
L'isolation des câbles haute tension nécessite du plastique 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 la couronne.
(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 en 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 à haute énergie ou d'agents de réticulation, la structure moléculaire linéaire du polyéthylène se transforme en une structure tridimensionnelle (en réseau), transformant le matériau thermoplastique en thermodurcissable. Utilisé comme isolant,XLPEPeut supporter des températures de fonctionnement continu allant 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