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聚乙烯(PE)的分類、特性和應用

來源: 時間:2013-06-25 14:11:22

什么是聚乙烯   聚乙烯是最結構簡單的高分子,也是應用最廣泛的高分子材料。   它是由重復的–CH2–單元連接而成的。聚乙烯是通過乙烯( CH2=CH2 )的加成聚合而成的。   聚乙烯的性能取決于它的聚合方式。在中等壓力(15-30大氣壓),有機化合物催化條件下進行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。這種條件下聚合的聚乙烯分子是線性的,且分子鏈很長,分子量高達幾十萬。如果是在高壓力(100-300MPa),高溫(190–210°C),過氧化物催化條件下自由基聚合,生產出的則是低密度聚乙烯(LDPE),它是支化結構的。
  聚合壓力大小:高壓、中壓、低壓;
  聚合實施方法: 淤漿法、溶液法 、氣相法 ;
  產品密度大小:高密度、中密度、低密度、線性低密度;
  產品分子量:低分子量、普通分子量、超高分子量。
  聚乙烯特性
  聚乙烯無臭,無毒,手感似蠟,具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70~-100℃),化學穩定性好,能耐大多數酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸),常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性能優良;但聚乙烯對于環境應力(化學與機械作用)是很敏感的,耐熱老化性差。
  聚乙烯的性質因品種而異,主要取決于分子結構和密度。
  聚乙烯的種類
  (1) LDPE:低密度聚乙烯、高壓聚乙烯
  (2) LLDPE:線形低密度聚乙烯
  (3) MDPE:中密度聚乙烯、雙峰樹脂
  (4) HDPE:高密度聚乙烯、低壓聚乙烯
  (5) UHMWPE:超高分子量聚乙烯
  (6)改性聚乙烯:CPE、交聯聚乙烯(PEX)
  (7)乙烯共聚物:乙烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烴(如辛烯POE、環烯烴)的共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物(EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH)
  分子量達到3,000,000-6,000,000的線性聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的強度非常高,可以用來做防彈衣。
  主要方法:
  液相法(又分為溶液法和淤漿法)和氣相法(物料在反應器中的相態類型)。我國主要采用齊格勒催化劑的淤漿法。
  條件與過程描述:純度99%以上的乙烯在催化劑四氯化鈦和一氯二乙基鋁存在下,在壓力0.1-0.5MPa和溫度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤漿。經醇解破壞殘余的催化劑、中和、水洗,并回收汽油和未聚合的乙烯,經干燥、造粒得到產品。
  HDPE
  (1)淤漿法HDPE的生產流程
  (2)HDPE的特性
  基本性能:無臭、無味、無毒的不透明的白色粉末,造粒后為乳白色顆粒;
  玻璃化溫度: -78℃;
  熔點:比低密度聚乙烯高,約126~136℃ ;
  密度:0.942-0.950(無定型態密度(25℃): 0.855 g/cm3,晶體密度(25℃): 1.00 g/cm3。);
  是分子為線型結構,很少支化現象,是較典型的結晶高聚物。機械性能均優于低密度聚乙烯,熔點,其脆化溫度比低密度聚乙烯低,約-100~-140℃。
  優點:
  (1)良好的耐熱性(軟化點120-125℃)和耐寒性(脆化溫度:-70℃)、使用溫度可達100℃。
  (2)機械性能(拉伸、彎曲、壓縮、剪切強度和硬度均優于LDPE,耐磨性好。
  (3)介電性能優良(絕緣材料!)。
  (4)化學穩定性良好,室溫下不溶于任何有機溶劑,耐酸、堿、鹽。
  (5)吸水性和水蒸汽透過率很低(包裝好材料!)。
  缺點:
  (1)耐老化性能(熱氧老化)較差——抗氧劑和紫外吸收劑;
  (2)在受力作用下,熱變形溫度很低。
  線形低密度聚乙烯(LLDPE)
  線形低密度聚乙烯的生產工藝主要通過溶液法和氣相法,將乙烯與帶有烷基的支化烯烴,如4-甲基-戊烯(4-methyl-1-pentene)、己烯、辛烯等共聚可以得到線性低密度聚乙烯(LLDPE)。也可以是其他共聚單體LLDPE的特性? 線型低密度聚乙烯,分子中一般只有短支鏈存在;機械性能介于高密度和低密度聚乙烯兩者之間;熔點比普通低密度聚乙烯高15℃;耐低溫性能也比低密度聚乙烯好;耐環境應力開裂性比普通低密度聚乙烯高數十倍。
  低密度聚乙烯(LDPE)
  低密度聚乙烯(LDPE)的生產工藝用氧或過氧化物等作引發劑,使乙烯聚合為低密度聚乙烯的方法。
  乙烯經二級壓縮后進入反應器,在壓力100~300MPa、溫度200~300℃及引發劑作用下聚合為聚乙烯,反應物經減壓分離,使未反應的乙烯回收后循環使用,熔融狀的聚乙烯在加入塑料助劑后擠出造粒。
  LDPE的特性:低密度聚乙烯,是無色、半透明顆粒,分子中有長支鏈,分子間排列不緊密;低溫韌性很高。
  聚乙烯的加工與應用
  聚乙烯可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工,廣泛應用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。
  (1)聚乙烯應用薄膜
  低密度聚乙烯總產量的一半以上經吹塑制成薄膜,這種薄膜有良好的透明性和一定的抗拉強度,廣泛用作各種食品、衣物、醫藥、化肥、工業品的包裝材料以及農用薄膜。也可用擠出法加工成復合薄膜用于包裝重物。
  1975年以來,高密度聚乙烯薄膜也得到發展,它的強度高、耐低溫、防潮,并有良好的印刷性和可加工性。
  線型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜,其強度、韌性均優于低密度聚乙烯,耐刺穿性和剛性也較好,透明性雖較差,仍稍優于高密度聚乙烯。
  此外,還可以在紙、鋁箔或其他塑料薄膜上擠出涂布聚乙烯涂層,制成高分子復合材料。
  (2)聚乙烯應用中空制品
  高密度聚乙烯強度較高,適宜作中空制品。如牛奶瓶、去污劑瓶;可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器,或用澆鑄法制成槽車罐和貯罐等大型容器。
  (3)聚乙烯應用管板材
  擠出法可生產聚乙烯管材,高密度聚乙烯管強度較高,適于地下鋪設;擠出的板材可進行二次加工;也可用發泡擠出和發泡注射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料,作臺板和建筑材料;防護套(例如纜索護套)。
  (4)聚乙烯應用纖維
  中國稱為乙綸,一般采用低壓聚乙烯作原料,紡制成合成纖維。乙綸主要用于生產漁網和繩索,或紡成短纖維后用作絮片,也可用于工業耐酸堿織物。
  目前已研制出超高強度聚乙烯纖維(強度可達3~4GPa),可用作防彈背心,汽車和海上作業用的復合材料。
  (5)聚乙烯應用雜品
  用注射成型法生產的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉箱、小型容器、自行車和拖拉機的零件等;電冰箱容器、存儲容器、家用廚具、密封蓋等;制造結構件時要用高密度聚乙烯。
  LLDPE的應用
  薄膜、片材——主要的;
  注塑制品;
  電線電纜;
  滾塑制品——高速公路指示路標桶;
  管和管道;
  其他。
  LDPE的應用
  低密度聚乙烯相對軟一些,主要用于制造塑料薄膜;電線電纜;熱收縮護套

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