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聚乙烯的結構、性能、用途

 

乙烯的化學組成為碳和氫,重復結構單元為-CH2opp袋-CH2-, 是主鏈為碳原子組成的線型高聚物。依據聚合方法的不同,其產物結構不同,高壓法合成的聚乙烯平均每1000個碳原子中含15~20個支鏈,其中短支鏈為甲 基和長支鏈為烷基(如正丁基等),而中壓法和低壓法合成的聚乙烯基本上無支鏈。高壓聚乙烯的相對分子質量為25000~50000,結晶度為 50%~60%,密度為0。91~0。93,熔融溫度為115℃,一般稱為低密塑膠袋度聚乙烯。中壓法合成的聚乙烯,相對分子質量為45000~50000,結晶度為85%以上。低壓法合成的聚乙烯相對分子質量一般小於350000,超過1000000的為超高相對分子質量聚乙烯,結晶度80%以上,密度為0。92~0。97,熔融高於127℃。

按照聚乙烯的結構性能可以分為高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、超高相對分子質量聚乙烯(UHMWPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)和茂金屬聚乙烯,此外,還有改性品種如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和氯化聚乙烯(CPE)等。

聚 乙烯樹脂為無毒、無味的白色粉末或顆粒,外觀呈乳白色,有似蠟的手感,吸水率低,小於0。01%。聚乙烯膜透明,並隨結晶度的提高而降低。聚乙烯膜的透水 率低但透氣性較大,不適於保鮮包裝而適於防潮包裝。易燃、氧指數為17。4,燃燒時低煙,有少量熔融落滴,火焰上黃下籃,有石蠟氣味。聚乙烯的耐水性較 好。制品表面無極性,難以粘合和印刷,經表面手提袋處理有所改善。支鏈多其耐光降解和耐氧化能力差。

聚乙烯的力學性能一般,拉伸強度較低,抗蠕變性不好,耐衝擊性好。衝擊強度LDPE>LLDPE>HDPE,其他力學性能LDPE<LLDPE<HDPE。主要受密度、結晶度和相對分子質量的影響,隨著這幾項指標的提高,其力學性能增大。

耐環境應力開裂性不好,但當相對分子質量增加時,有所改善。耐穿刺性好,其中LLDPE最好。

聚乙烯的耐熱性不高,隨相對分子質量和結晶度的提高有所改善。耐低溫性能好,脆性溫度一般可達-50℃以下;並隨相對分子質量的增大,最低可達-140℃。聚乙烯的線膨脹系數大,最高可達(20~24)×10-5/K。熱導率較高。

因聚乙烯無極性,所以具有介電損耗低、介電強度大的電性能優異,即可以做調頻絕緣材料、耐電暈性塑料,又可以做高壓絕緣材料。

聚 乙烯屬於烷烴惰性聚合物,具有良好的化學穩定性。在常溫下耐酸、堿、鹽類水溶液的腐蝕,但不耐強氧化劑如發煙硫酸、濃硝酸和鉻酸等。聚乙烯在60℃以下不 溶於一般溶劑,但與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等長期接觸會溶脹或龜裂。溫度超過60℃後,可少量溶於甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松節油、礦物油及石蠟中;溫 度高於100℃,可溶於四氫化萘。由於聚乙烯分購物袋子中含有少量雙鍵和醚鍵,其耐候性不好,日曬、雨淋都會引起老化,需要加入抗氧劑和光穩定劑改善。

☆ 加工特性因LDPE、HDPE的流動性好,加工溫度低,粘度大小適中,分解溫度低,在惰性氣體中高溫度300℃不分解,所以是一種加工性能很好的塑料。但 LLDPE的粘度稍高,需要增加電機功率20%~30%;易發生熔體破裂,需增加口模間隙和加入加工助劑;加工溫度稍高,可達200~215℃。聚乙烯的 吸水率低,加工前不需要干燥處理。聚乙烯熔體屬於非牛頓流體,粘度隨溫度的變化波動較小,而剪切速率的增加下降快,並呈線性關系,其中以LLDPE的下降 最慢。聚乙烯制品在冷卻過程中容易結晶,因此,在加工過程中應注意模溫。以控制制品的結晶度,使之具有不同的性能。聚乙烯的成型收縮率大,在設計模具時一 定要考慮。


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