폴리에틸렌과 아라미드의 차이점은 무엇입니까?

폴리에틸렌과 아라미드는 광범위한 산업 및 소비자 응용 분야에서 사용되는 두 가지 일반적인 합성 소재입니다. 둘 다 폴리머이지만, 서로 다른 용도에 적합하게 만드는 고유한 특성이 있습니다.

이 블로그 게시물에서는 폴리에틸렌과 아라미드의 주요 차이점을 살펴보겠습니다. 여기에는 유형, 강도, 내구성, 내열성, 유연성, 내충격성, UV 및 환경 저항성, 내화학성 및 일반적인 응용 분야가 포함됩니다. 이러한 특성을 이해함으로써 엔지니어와 제조업체는 특정 요구 사항에 맞는 최적의 소재를 선택할 수 있습니다.

폴리에틸렌이란 무엇인가

폴리에틸렌(PE)은 긴 탄화수소 사슬로 구성된 열가소성 폴리머입니다. 에틸렌 모노머의 중합에서 유래하며 세계에서 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나입니다.

PE는 간단한 화학 구조를 가지고 있으며, 공식은 (C2H4)n입니다. 여기서 n은 폴리머 사슬의 단량체 단위 수를 나타냅니다. 이러한 사슬의 길이와 분지는 폴리에틸렌 재료의 특정 속성을 결정합니다.

폴리에틸렌에는 다음과 같은 여러 유형이 있습니다.

1. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE): 높은 분지화, 유연성 및 인성이 특징입니다. 플라스틱 백, 스퀴즈 병 및 전선 절연에 일반적으로 사용됩니다.
2. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE): 분지가 적고 선형 구조가 더 강하여 강도와 강성이 더 높습니다. 우유통, 세제병, 파이프와 같은 용도로 사용됩니다.
3. 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE): 매우 긴 사슬로 구성되어 있어 뛰어난 내마모성, 충격 강도 및 낮은 마찰 특성을 제공합니다. 의료용 임플란트 및 방탄 조끼와 같은 고성능 응용 분야에 사용됩니다.

폴리에틸렌은 가볍고, 내화학성이 좋으며, 전기 절연성이 뛰어나고, 다재다능한 것으로 알려져 있습니다. 다양한 모양과 제품으로 쉽게 성형, 압출 또는 열성형할 수 있습니다. 그러나 다른 폴리머에 비해 내열성과 UV 안정성 측면에서 한계가 있습니다.

아라미드란 무엇인가

아라미드는 뛰어난 강도, 내열성, 내구성으로 유명한 합성 섬유의 한 종류입니다. "아라미드"라는 용어는 "방향족 폴리아미드"의 약자로, 이 섬유의 화학 구조를 나타냅니다. 이들은 아미드기로 연결된 방향족 고리가 있는 긴 폴리머 사슬로 구성되어 있습니다.

가장 잘 알려진 아라미드 섬유는 1960년대에 DuPont에서 개발한 Kevlar입니다. 다른 주목할 만한 아라미드 섬유로는 Nomex와 Technora가 있습니다. 아라미드 섬유의 독특한 특성은 고도로 배향되고 단단히 포장된 분자 구조에서 비롯되며, 이는 효율적인 하중 전달과 에너지 소산을 가능하게 합니다.

아라미드 섬유는 방탄 보호(방탄 조끼 및 헬멧), 항공우주 부품, 자동차 부품, 보호복, 로프 및 케이블, 복합재 보강재 등 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 이들은 종종 다른 재료와 결합하여 고성능 하이브리드 구조를 만듭니다.

폴리에틸렌과 아라미드의 차이점에 대한 섹션은 다음과 같습니다.

폴리에틸렌과 아라미드의 차이점

강도와 내구성

아라미드 섬유는 폴리에틸렌에 비해 인장 강도와 탄성률이 훨씬 높습니다. 강도 대 중량 비율이 우수하며, 케블라의 인장 강도는 약 3 GPa입니다.

UHMWPE는 아라미드보다 절대 강도가 낮지만 무게에 비해 여전히 좋은 강도를 제공합니다. 인장 강도가 2.4-3.0 GPa인 가장 강한 열가소성 섬유 중 하나입니다. 그러나 HDPE 및 LDPE와 같은 저밀도 폴리에틸렌은 강도가 상당히 낮습니다.

아라미드는 또한 강도를 유지하고 고온에서 폴리에틸렌보다 크립에 더 잘 견딥니다. 둘 다 내마모성이 좋지만 UHMWPE가 아라미드보다 성능이 뛰어납니다.

내열성 및 열 안정성

아라미드는 최대 300-400°C의 고온에서 뛰어난 강도와 안정성을 유지합니다. 방향족 구조는 고유한 내화성과 높은 유리 전이 온도 및 용융 온도를 제공합니다.

폴리에틸렌은 내열성이 낮으며, 최대 사용 온도는 종류에 따라 약 55-120°C입니다. 115-135°C의 낮은 온도에서도 녹을 수 있으며 아라미드에 비해 내화성이 낮습니다.

유연성 및 충격 저항성

폴리에틸렌, 특히 UHMWPE는 매우 높은 충격 강도와 인성을 보입니다. 낮은 온도에서도 균열과 취성 파괴에 강합니다. 긴 분자 사슬은 광범위한 플라스틱 변형을 허용합니다.

아라미드는 충격 저항성이 좋지만 UHMWPE보다 낮습니다. 더 취성이 강하고 고속 충격 시 균열이나 파편이 발생할 수 있으며, 특히 짜여 있지 않은 경우 더욱 그렇습니다.

폴리에틸렌 섬유는 또한 딱딱한 아라미드 섬유에 비해 더 유연하고 연성이 있습니다. 이를 통해 폴리에틸렌 부품은 부러지지 않고 구부러질 수 있습니다.

UV 및 환경 저항성

아라미드는 UV 분해 및 풍화에 대한 저항성이 우수합니다. 장시간 옥외 노출에도 강도를 유지합니다.

폴리에틸렌은 UV 손상에 더 취약하여 시간이 지남에 따라 균열과 강도 손실을 일으킬 수 있습니다. UV 안정제는 종종 야외 사용을 위한 폴리에틸렌 제품의 UV 저항성을 개선하기 위해 추가됩니다.

화학적 내성

폴리에틸렌과 아라미드는 둘 다 매우 우수한 내화학성을 제공합니다. 이들은 낮은 수분 흡수율을 보이며 많은 용매, 연료, 윤활제 및 기타 화학 물질에 대한 내성을 보입니다.

그러나 아라미드는 고온에서 강산과 강염기에 의해 공격받으며, 이로 인해 분해될 수 있습니다. 폴리에틸렌은 산과 염기에 대한 저항성이 다소 더 좋습니다.

응용

아라미드는 높은 강도, 탄성계수 및 내열성으로 인해 다음과 같은 용도에 적합합니다.

• 방탄 보호 및 장갑
• 항공우주 및 자동차 복합소재
• 로프, 케이블 및 코드
• 절단 방지 장갑과 같은 보호복
• 고무 보강재
• 자동차 브레이크 패드와 같은 마찰 제품
• 고온 여과

폴리에틸렌, 특히 UHMWPE는 다음과 같이 높은 충격 강도, 내마모성 및 낮은 마찰이 필요한 응용 분야에서 사용됩니다.

• 절단 방지 장갑과 같은 고성능 섬유
• 로프, 그물, 슬링 및 코드
• 정형외과 임플란트
• 여과 장비 및 멤브레인
• 직조기용 피커
• 범퍼, 가이드, 마모 스트립 및 베어링 재료
• 복합재 형태로 사용하면 가벼운 방탄 장갑이 됩니다.