各类聚乙烯的性能特点

各类聚乙烯的性能特点聚乙烯是塑料包装制品使用量最大的一类包装原料，由于它是由石油加工过程中产生的裂介气体中的乙烯为原料聚合而成的，乙烯单体无毒，因而各类聚乙烯原料中，即使含有200～300ppm的乙烯单体，仍旧是无毒的聚合物，可使用于同各种食品及药品直接接触的包装场合。各类聚乙烯的熔融温度和热分介温度（315℃以上）之间相差较大；熔融流动性较好，因而各类聚乙烯的熔融可加工成型性较好，可以使用塑料成型的挤压、注射、压缩、吹塑等方法来生产各种包装制品。各类聚乙烯都是非极性聚合物，它们之间有良好的相容性，可以互相间以任何比例组合成共混物，以改善性能。由于各类聚乙烯的熔融温度都比较低，且有高度的热粘合性，因此，在软塑包装中，常使用聚乙烯作包装的热封材料。聚乙烯有很多种，通常按工业化出现的年代来分有1939年工业化的第一代聚乙烯，即：高压法聚乙烯（低密度聚乙烯）、1953年工业化的第二代聚乙烯，即：低压法聚乙烯（高密度聚乙烯）、1977年工业化的第三代聚乙烯，即：线性低密度聚乙烯（LLDPE）、1984年工业化的第四代聚乙烯，超低密度聚乙烯（VLDPE），以及1958年工业化的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和20世纪90年代出现的茂金属聚乙烯（MPE）。严格说来上述聚乙烯在生产过程中，有的添加了少量的4碳或8碳的α烯烃作为共聚单体，但由于α烯烃使用量很少，所以还保持了聚乙烯的不少特性。（一）低密度聚乙烯（LDPE）(高压聚乙烯)LDPE的特性是：（1）LDPE是密度为0.91~0.925g/cm3的白色蜡状颗粒状固体，无味无嗅无毒；（2）LDPE是典型的结晶型聚合物，结晶度为55%~65%，熔点为105~126℃；（3）LDPE是非极性材料，易带静电，表面能低，因而在印刷、复合前应进行电晕处理，以提高表面能，加工过程中，应注意防静电，避免静电积累影响制品质量或电火花放电，引起火灾；（4）LDPE透明性优良，热封性优良，可广泛用于透明低温冷冻包装制品的生产；（5）LDPE阻湿性优良，是制作干燥食品或需要良好防潮物品包装的优质原料。但LDPE阻气性大，易透过各类气体；（6）LDPE虽有一定的耐油脂性，但其耐油脂性和耐有机溶剂性不如聚丙烯，因此，当厚度小时，不适宜长期放置汽油、酒精、油脂等。使用LDPE时，最好厚度应超过50mm；（7）LDPE具有易燃性，燃烧时，火焰无烟无色，且有烧滴现象并有蜡烛气，是鉴别的一个特点。LDPE挤出吹膜时应选择熔融指数（MI）为2～6g/10min的吹膜级粒子，不仅有良好开口性，还有良好热封性。挤出机均化段温度在150~180℃，吹胀比2~3。牵引比应与吹胀比平衡。挤吹或注吹中空容器时，选择MI小于2g/10min的挤吹级或注吹级的LDPE粒子，大于2g/10min的粒子易产生瓶子的厚薄不均或根本吹不出好的容器。挤出流涎LDPE膜时，一般选用8～15g/10min的MI，太高的MI膜强度太低，挤出温度视流涎膜用途而定，如果为热封用，则温度不要超过200℃，如果为复合用，为了提高PE同其它基材的挤复牢度，可提高到300℃甚至更高的温度，但超过315℃以上时，时间不能太长，避免分介加大，性能降低。（二）中密度聚乙烯（MDPE）中密度聚乙烯是密度为0.926～0.94g/cm3，与LDPE有相同性能的一种聚乙烯，由于密度的提高，MDPE的结晶度高达70%～80%，而密度和结晶度的提高，则提高了MDPE熔融温度、制品的硬度和强度。MDPE处于LDPE和HDPE之间。应当指出PE也有用压延方法成型成片材和薄膜的，但是由于LDPE熔融流动性太好，因此，压延加工都用于PE的填充改性材料中，如：片材用于真空吸塑包装制品时。（三）高密度聚乙烯（HDPE）高密度聚乙烯（0.94～0.965g/cm3）的刚性、强韧性、机械强度、耐溶剂性、耐应力开裂性都比LDPE好。由于MI1g/10mm的HDPE有很高的强度，因此，用于垃圾袋是吹膜级HDPE的重要用途之一，熔点126～136℃，结晶度超过90%。回转成型用HDPE可以选用MI3～20g/10min的粒子或粉末，生产大型高强度的包装容器。注射周转箱可以用MI为30～50g/10min的HDPE。HDPE成型温度为180～250℃。HDPE特点是强度很高，透明性差。（四）线性低密度聚乙烯（LLDPE）LLDPE除了具有LDPE的一些特性外，它还有以下几个特点：（1）LLDPE具有极好的热封性，虽然LLDPE的熔融温度比LDPE要高5℃左右，但LLDPE的热封性具有良好的似离子性能，即：像离子型聚合物surlyn那样，热封面即使有严重的污染，仍旧有高度的热封强度；热封时温度只要高于起始热封温度就可有高热封强度，而一般的塑料，如：LDPE热封温度愈高，热封强度愈大，因此，如用LLDPE为热封材料，可只需使用较低的热封温度就可达到高度可靠的热封强度，适宜于高速热合机使用；（2）LLDPE的熔融粘度相当地大，是LDPE的10倍，而且LLDPE的熔融粘度对温度不敏感，而对加工应力的敏感性则很强，这就是说LLDPE不能用提高温度的方法来降低粘度，而只能用提高加工的速度，即：提高剪切应力的方法来提高熔融流动性，因此，加工LLDPE的螺杆设计是特殊的，主电机的功率往往是LDPE的2倍以上。我们常常用50%的LDPE+50%LLDPE的混合料来改善二者的性能，并使之可以在加工LDPE的设备上加工LLDPE。（五）茂金属聚乙烯（mPE）mPE同以上的各类PE不一样，它不是用一般的ziegler-Natta催化剂聚合而成的，而是用二茂基氯锆和甲基铝氧化物组成的新型催化剂生成的。特点是具有LLDPE同样的性能，同时也可以用提高温度，或提高剪切力的方法来提高流动性。它在塑料包装上一问世就得到广泛的应用。（六）超高分子量聚乙烯（UHMWPE）UHMWPE是分子量超过100万的一种聚乙烯，由于分子量特别高，其熔融流动性几乎为零，不适宜一般加工设备来加工，而只适宜于采用热压法或者冷压烧结法加工，现在利用其加入其它PE的掺混法用挤出法也可挤出，目前除了使用于包装容器外，还很少作其他用途。在聚乙烯的配方设计上应注意以下几点：（1）各类聚乙烯及其乙烯共聚物。如：乙烯同醋酸乙烯酯（EVA）、乙烯同乙烯醇的共聚物等均有良好的相容性，因此可以共混改性以改善共混物的性能；（2）同一种产品型式，例如：薄膜，可以用多种生产工艺制造。同一种原料，因生产工艺的不同，制得的产品性能上是会有很大差异的；即使同一种产品同一种原料和生产工艺，使用的工艺参数不同，产品的性能也会有差异，因此，在注意生产配方、工艺外还应注意到生产中的温度，剪切应力，拉伸比等参数；（3）当使用橡胶与塑料共混改性时，最好使用粉末状的橡胶，或者应使用双辊炼胶机充分与塑料混炼，后切粒再生产，否则橡胶不易分散入塑料中，而在使用功能性材料如：填充剂，抗氧剂，抗静电剂等改性时，最好使用母料，以达到更加均匀的添加效果；（4）配方的重要原则是在全面满足制品使用要求的情况下使用价格最便宜，生产方法最简单的工艺。塑料的改性有化学改性和物理改性，共混配方是一种物理改性，层合（Lamination）也是一种改性。即使是二种完全相容的材料，也应当充分混合均匀才能有良好效果。共混物的性能是二个完全相容的物质的性能同它在共混物中的重量百分数的乘积之和。色母料主要构成？一、颜料色母粒一般分有机颜料，如酞青绿等；无机颜料如氧化铁红、钛白等；染料如还原桃红、分散橙等。聚烯烃、PVC色母粒采用的是颜料，一般说染料不可用于聚烯烃着色，否则会引起色母粒严重迁移。二、分散剂色母粒主要对颜料表面进行润湿，有利于颜料进一步分散色母粒，并稳定在树脂中，同时必须与树脂相容性好，不影响着色产品品质。聚烯烃色母粒分散剂一般采用低分子量聚乙烯蜡或硬酯酸锌等。工程塑料色母粒分散剂一般采用有极性低分子量聚乙烯蜡、硬酯酸镁、硬酯酸钙等。三、载体树脂使颜料均匀分布并使色母粒呈颗粒状。选择载体需考虑与被着色树脂的相容性，还要考虑母粒应有良好分散性，因此载体的流动性应大于被着色树脂，同时被着色后不影响产品质量。如选用熔体指数较大的同类高聚物，使母粒的熔体指数较高于被着高聚物，以保证最终制品的色泽一致。PE、PP色母料选择LDPE（低密度聚乙烯）树脂为载体，PS、ABS母料选择改性PS为载体。色母粒用色料的要求色母粒所用色料，必须注意色料与塑料原料、助剂之间的搭配关系，其选择要点如下所述。（1）色料不能和树脂及各种助剂有反应，耐溶剂性强、迁移性小、耐热性好等。也就是说，色母粒不能参与各种化学反应。如碳黑能控制聚酯塑料的固化反应，所以不能在聚酯中加入碳黑色料。由于塑料制品成型加工温度较高，所以色料应在成型加热温度条件下不分解变色。一般无机颜料耐热性较好，有机颜料及染料耐热性较差，这点应在选择色料品种时引起足够的重视。（2）色料的分散性、着色力应好。色料分散不均匀时，会影响制品的外观性能；色料着色力差时，会使色料用量增加，材料成本提高。同一色料在不同树脂中分散性和着色力并不相同，所以在选择色料时应注意这一点。色料的颗粒大小与分散性也有关系，色料粒径越小，则分散性越好，着色力越强。（3）应了解色料的其他性能，如对于用在食品、儿童玩具方面上的塑料制品，要求色料应无毒；用于电器方面的塑料制品，应选择电绝缘性好的色料；用于室外方面塑料制品，应选择耐气候老化性能好的色料等。什么是母粒用分散剂的作用机理？颜料的分散一般经过三个阶段；初始润湿——用分散剂改变颜料的表面物性，提高颜料和树脂的亲和力、混溶性；细化（粒度减小）——通过施加足够大的机械力，以克服细化粒子间的凝聚力，将团聚体打碎；内部润湿——通过分散剂的表面润湿，排除颜料颗粒表面和间隙中的空气，达到完全的润湿。分散过程中，剪切力的传递率在很大程度上决定于内部润湿程度。塑料产品增亮的方法树脂的选择不同的树脂品种其相应制品的光泽性大不相同。对于PP来说，无规共聚的光泽度最好。对于PE来说，LDPE最好。对于PVC来说，悬浮法最好。对于PS来说，HIPS最好。树脂的特性溶体的流动速率（MFR）越大，光泽度越好。分子量分布越宽，制品的光泽度越差。吸水率高的树脂光泽度也差。添加剂的选择影响最大的是填料，其次是增塑剂、稳定剂和阻燃剂等填料的品种金属盐的影响最小，其次是碳酸钙，最大是云母填料的形状球状、粒状的影响小，针状、片状的影响大填料的粒度填料的粒度越小，对光泽度的影响越小填料的添加量添加量越多，光泽度越差填料的表面处理不经过表面处理的相对来说要差点大部分增塑剂都可以增加光泽度，但是DBP例外稳定剂中的CaSt和BaSt会降低光泽度，而PbSt和有机锡能提高光泽度所有的润滑剂都能增加光泽素阻燃剂都会降低光泽度塑料添加增亮方法光泽剂如聚醚、高级脂肪烃、酰胺化合物、缄式重金属、表面活性剂、十八醇等外润滑剂液体石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、双硬脂酰胺、硅油等成核剂磷酸系等4.特殊着色剂荧光增白剂等塑料共混增亮方法例如在PVC中加入PMMA、LLDPE中加入LDPE塑料形态控制增亮方法双响拉伸技术、控制加工温度降低成型设备的粗糙度塑料表面层化增亮