聚乙烯

聚烯烃塑料聚乙烯聚乙烯聚乙烯（PE）是树脂中分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格低廉，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同的性能要求。是目前产量最大的树脂品种，用途极为广泛。一、聚乙烯的合成()nCH2=CH2100～300MPa150～300℃CH2CH2n1、高压法聚合生产低密度聚乙烯（LDPE）在压力100～300MPa、温度150～300℃的高温高压条件下，以微量的氧或有机过氧化物、偶氮化合物等作引发剂，采用本体聚合工艺生产的。聚合反应式如下：特点：（1）反应温度下链转移反应相当显著，高压法生产的LDPE常有较多的支链，即支化程度大；（2）相对分子质量低，分布宽。（3）自由基聚合2、高压聚合法生产高密度聚乙烯纯度为99%以上的乙烯催化剂0.1～0.5MPa压力和60～80℃条件下聚合浆状物醇解(破坏残余催化剂)水洗造粒干燥粒状HDPE。特点：（1）大分子链基本呈线型，支链少；（2）相对分子质量较大。（3）离子型聚合1.聚乙烯的化学结构（1）—CH2—CH2—，碳氢化合物，是非极性聚合物，分子间作用力小，力学强度较低，易燃；CHHCCH3H()nH二、聚乙烯的结构图2-1三种聚乙烯的分子结构模型上—LDPE中—LLDPE下—HDPE（2）PE大分子链形状不同，可分为三种，其分子链结构模型如图所示：①低密度聚乙烯（LDPE）：分子形态常被描绘成树枝状；结晶能力降低。②高密度聚乙烯（HDPE）：大分子链上侧基较少，大分子链为线型结构，具有较强的结晶能力。③线型低密度聚乙烯（LLDPE）：结构介于LDPE、HDPE之间。2.聚乙烯的结晶性（1）PE分子间力小，分子链柔顺性好，基本结构简单、规整，结晶能力强。大分子链形状不同会影响到PE的什么能力呢？不同的PE品种结晶能力是否相同？（2）不同的PE品种结晶度不同①高度支化的LDPE，结晶度为：40~60%左右；②低支化度较的HDPE，结晶度为80%～95%③LLDPE的支化度介于LDPE与HDPE之间，其结晶度为65%～75%。HDPE的结晶度高于LDPE，二者哪一个密度大？当然是HDPE结晶度高的密度高，而结晶度低的密度低。LDPE：0.910～0.925g/cm3HDPE:0.941～0.965g/cm3LDPET和HDPE的密度分别为多少？同时，LDPE是由高温高压聚合的产物，故也称高压聚乙烯；HDPE是由低温低压聚合的产物，故也称低压聚乙烯。3.聚乙烯的分子量（1.5～30万）①LDPE小于7万；②HDPE一般不超过30万；③UHMWPE平均相对分子质量在100万以上。④分子量大小对PE性能有何影响？力学性能、耐低温性能、耐环境应力开裂性能都有所提高，但熔体黏度也随之增大，成型加工性能变差。⑤聚乙烯的分子量的表示A、MFR---熔体流动速率（MeltFlowRate）（MI）：在一定温度和负荷下，熔体每10min通过标准口模的重量。（g/10min）测定方法见图B、MFR与熔体粘度、成型加工有什么关系？MFR流动性好容易获得形状MFR流动性差容易保持形状结论：MFR增大，材料的熔体粘度下降、成型加工性能变易。ηaηac、MFR与材料力学性能有什么关系？MFR间接地反映了分子量的大小，而分子量与制品的性能有关。MFRM材料力学强度分子链长，众多化学健共同承担拉伸力；分子链长，分子间缠结点增加，分子间作用力增加；三、聚乙烯的性能1、物理性能（1）外观：乳白色蜡状物，无味、无臭、无毒，半透明的颗粒状物料。LDPE的透明性HDPE大于（2）PE易燃，燃烧时有蜡味，并伴有熔融滴落现象。（3）在水里漂浮。2.力学性能（1）LDPE柔韧，耐冲击，主要生产软制品；（2）HDPE的拉伸强度，刚度和硬度较高，主要生产硬制品。（3）总体来说，PE的拉伸强度比较低，硬度和刚度不足。易蠕变，且力学强度受温度影响大。为什么？从表2-2中数据可看出，PE力学性能确实较低。（4）环境应力开裂的概念：环境应力开裂是指在某种环境条件下，长时间或反复施加低于塑料力学性能的应力而引起塑料外部或内部产生裂纹的现象。一般，HDPE易产生环境应力开裂，但随着相对分子质量的提高，其耐环境应力开裂能力增强，所以管材生产选择分子量较大的HDPE。3.热性能（1）PE的熔点与耐热性HDPE的熔点约为125～137℃；长期耐80℃LDPE的熔点约为105～120℃。长期耐60℃（2）PE均具有较好的耐寒性，在较低的温度(－50℃)下仍具有较好的韧性。4.化学性能（1）透气性PE的透气性随密度的增加而减小，HDPE的透气性远低于LDPE。与其它塑料品种比较，PE对O2，N2，CO2等的透气率较大，但对水蒸气的透过率低。因此，PE薄膜不适宜长时间包装需保持香味的物品，但适合于防潮或包装需防止水气散失的物品。（2）化学稳定性PE是非极性结晶聚合物，因而具有优良的化学稳定性。室温下它能耐酸、碱和盐类的水溶液，如盐酸、氢氟酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液，即使在较高的浓度下对PE也无显著作用。但浓硫酸和浓硝酸及其它氧化剂会缓慢侵蚀PE。温度升高后，氧化作用更为显著。（3）耐老化性PE支化、分子链中的双键结构和聚合时残留的杂质使PE在大气、阳光和氧的作用下易发生老化。故PE是耐老化性较差的塑料品种。在PE中添加抗氧剂和光稳定剂等可提高其稳定性。PE支化为什么易发生老化？5.电性能PE是大分子链中仅含有碳、氢原子的聚合物，分子结构中没有极性基团。PE的体积电阻率高，介电常数和介电损耗角正切值小，几乎不受频率的影响，因而适宜于制备高频电绝缘材料。PE是优异的电绝缘材料但PE的力学性能、耐老化性能和耐热性较差，在重要场合作为电绝缘材料应用时常通过化学改性将PE制成PE-CL使用。6、卫生性（1）PE分子链主要由碳、氢构成，本身毒性极低，被认为是卫生性最好的塑料品种之一。（2）但在聚合、成型加工和使用中添加抗氧剂和光稳定剂等助剂，可能影响到它的卫生性。（3）回收使用的PE要注意其卫生性变差。7、成型加工性能①成型加工温度较低，熔体粘度低，易于成型加工。LDPE一般在180℃左右，HDPE一般在220℃左右，最高成型加工温度通常不超过280℃，Td大于310℃。②熔融状态下，PE具有氧化倾向，因而，成型加工中应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。③制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致，以免产生内应力，降低制品的力学性能。④由于结晶，PE熔体冷却后收缩率较大，一般成型收缩率为1.5%～5.0%。⑤PE属于化学惰性材料，印刷性能较差，为增加油墨与其表面的结合牢度，可对制品表面进行电晕处理或火焰处理。附：PE薄膜的电晕处理（1）电晕处理概念实际上电晕处理也是一种低温等离子体处理。利用高频（中频）高压电源，在放电刀架和刀片的间隙产生电晕放电而形成低温等离子体区。这种方法即叫电晕处理，也称电子冲击或电火花处理。把聚烯烃之类的隋性塑料表面经电晕处理使之更能接受油墨、粘合剂，从而易于印刷和涂饰的方法。该法是将高压（2000千伏）、高频（１６～２０ＫHz）电施加于电极上，在电极和绝缘体之间产生电晕放电。金属电极和硅胶辊之间的间隙一般不能太小，通常２～３mm。高频高压发生器：（2）电晕处理的效果和作用①通过放电，使两极之间的空气电离，在薄膜的表面形成低温等离子区使薄膜的表面达到改性。另外空气中的氧气在高频电场中电离，产生臭氧，臭氧是一种强氧化剂，可以立即氧化塑料薄膜的表面分子，使其由非极性转化为极性，表面分子结构发生变化；②电子冲击后，表面粗糙度变大，使薄膜表面产生微凹密集孔穴，使塑料表面粗化，增大表面活性，油墨进入空隙内，形成微小的机械连接作用，大大提高粘接和印刷牢度。③表面张力得到提高，有利于油墨等在薄膜表面润湿和分布，从而形成良好的粘接；④要注意的是：处理过度会使制品表面粗糙，失去光泽、降低阻隔性。因而处理不宜过于强烈。（3）电晕处理的应用改善印刷和粘接性能。是提高印刷质量的重要手段。一般，末经处理的薄膜油墨剥落率一般大于90%，而经过处理后，油墨油墨剥落率一般仅为10～15%。四、聚乙烯的选用1.LDPE（1）性能特征：质轻、透明性好、耐寒、柔韧、高频绝缘性优异、易于成型加工，是当今塑料材料中应用最广泛的品种之一。（2）用途可进行吹塑薄膜、挤出涂覆、电线电缆的包覆、注塑和中空成型等。薄膜①特点：光学性能好、化学稳定性好、柔韧、耐寒、易封合、无毒、无味等②选用：MFR在0.3～8g/10min范围内；MFR减小薄膜具有较高的拉伸强度和韧性，成型温度也相应提高。生产受力较大的重包装袋、垃圾袋应选用MFR＜1g/10min的LDPE，生产一般薄膜可选用MFR为2g/10min左右的LDPE，而农用大棚膜的MFR约为0.5g/10min，以提高薄膜的强度，抵御环境的破坏。大棚膜无滴膜果树专用反光膜膜管挤出膜管冷却膜管稳定牵引膜卷曲膜管吹胀喷灌管道新建文本文档.txt滴灌管2.HDPE（1）特性：力学强度、耐热性、气体阻隔性和化学稳定性优于LDPE。（2）用途：①各种瓶、容器和汽油桶等中空制品占HDPE总需求量的50%以上，HDPE瓶广泛用于食品、化学品、药品、化妆品、洗涤剂等的包装；多层吹塑②薄膜、管材、电线电缆③各类注塑制品日用品——注塑成型整理箱凳子垃圾桶米桶碗柜庭院椅车用儿童座椅3.线型低密度聚乙烯是LDPE和HDPE之后的PE新品种，被誉为第三代PE。性能介于LDPE和HDPE之间。（1）注射制品、薄膜、管材、板材、电线电缆、中空制品、滚塑制品、涂覆等方面。①将少量LLDPE与LDPE共混可改进LDPE树脂的力学强度，一般加入量15%左右；②将LLDPE与少量LDPE共混可改进LLDPE树脂的透明性。（2）用于共混4.超高相对分子质量聚乙烯（1）UHMWPE的相对分子质量一般均超过百万；（2）UHMWPE的特性优异的耐磨性、自润滑性，优异的耐冲击和耐疲劳性、耐低温性能等。但由于UHMWPE的熔体黏度很高，对热剪切较为敏感，成型加工困难。（3）用途纺织工业和造纸工业，逐步扩大到食品工业、机械工业、化学工业、采矿工业以及运动器械、医疗器械、建筑机械、航空、船舶诸方面。超高分子量聚乙烯板材超高分子量聚乙烯板材性能特点：使用寿命高于钢质,耐磨性是炭钢及不锈钢的3~7倍；摩擦系数小，自润滑，不吸水、不粘结物料，抗冲击性强度高，综合机械性能好，耐酸、碱、盐腐蚀、不老化，耐低温，卫生无毒，重量轻，比重是钢材的1/8.因此，是用做散装物料储存及运输设备衬里的最佳材料，如储仓，流槽等。广泛应用在电力、钢厂、煤矿等等行业中。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)板材具有高耐磨、耐腐蚀、耐冲击、自润滑，可制作装煤、水泥、石灰、矿粉、盐、谷物类粉状材料的料斗、料仓、滑槽的衬里。由于它具有优良的耐摩性、自润滑性及不粘性，使上述粉状材料对储运设备，不发生粘附现象，保证稳定运输。这种高耐磨板材为适应各种环境条件下的安装应用，可设计成拼装连接结构可按用户要求定做，便于安装维修。如操作条件十分困难的煤矿井下安装料斗、溜槽，冶金行业的供料漏斗等的应用，能彻底解决输送过程中粘结和堵料这个老大难问题，实现安全、高效正常生产。应用领域：可广泛应用于采矿业、选煤厂、冶金工业、热电厂、造船业等部门的输送液体、固体、固液混合体的漏斗、漏槽、翻板、刮板输送机的滑道、跳汰机筛板、浮选机衬板、船舶货舱内衬板、大型滑块、矿车、翻斗车车厢衬里等的耐磨耐腐应用，具有物超所值的独特优势。强度高、磨损大，腐蚀性强的气体、液体、浆体的管道输送：输送散物料：粮食、饲料加工工业；油脂、酿酒工业；食品、医药工业；纺织、化纤工业；建材工业；化工工业；矿粉输送；输送浆体：应用在采选矿、冶金行业、水煤浆工程；电厂冲灰；海湖盐化工；疏浚、排泥工程、流体、气体的输送；海水利用；船舶及石油化工。以塑代钢；表面硬度低，摩擦系数小，自润滑性能高，不会对皮带造成磨损，使皮带寿命延长了1-2倍；耐腐蚀，使用寿命比金属托辊长3-5倍；抗粘