塑料-聚乙烯教學(xué)課件

聚乙烯根據(jù)合成的單體、方法、路線的不同可分為低密度聚乙烯，高密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯等品種，下面簡單介紹其合成路線，基本性質(zhì)，成型加工性能，改性狀況及用途。1聚乙烯的生產(chǎn)1.1聚乙烯的品種低密度聚乙烯（LDPE）Low-DensityPolyethylene也叫做高壓聚乙烯。是由濃度為99.95%的乙烯單體經(jīng)高壓自由基聚合而成，密度較低，為0.91-0.93克/立方厘米。高密度聚乙烯（HDPE）high-densitypolyethylene也叫低壓聚乙烯，是由濃度為99.95%的乙烯單體經(jīng)低壓聚合而成，按離子聚合反應(yīng)歷程進(jìn)行。密度較高，為0.93-0.965克/立方厘米。聚乙烯

線型低密度聚乙烯（LLDPE）Linelow-DensityPolyethylene樹脂是乙烯與少量的α烯烴共聚（約含量8%），形成在線型乙烯主鏈上，帶有非常短小的共聚單體支鏈的分子結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)與HDPE相似，密度與LDPE相似。

很低密度聚乙烯（VLDPE）Verylow-DensityPolyethylene超低密度聚乙烯（ULDPE）Ultralow-DensityPolyethyleneVLDPE采用和LLDPE相似的聚合反應(yīng)機(jī)理，無長支鏈，均為線型結(jié)構(gòu)，它是由乙烯與丁烯或其他碳原子較多的α烯烴單體共聚而成。而ULDPE是采用辛烯作為共聚單體的。這兩種樹脂的突出特點(diǎn)是密度低，有更大的柔性、韌性和耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，1.2LDPE與HDPE的區(qū)別：

LDPE：結(jié)晶度為65%左右，分子結(jié)構(gòu)上，支鏈多而長，大分子排列不緊密、不規(guī)整，密度低0.91-0.925，結(jié)晶度低，半透明，質(zhì)軟。HDPE：結(jié)晶度為85-95%左右，分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，支鏈少而短，大分子排列緊密，密度較高0.93-0.965，結(jié)晶度高，不透明，力學(xué)性能較LDPE高，但沖擊及斷裂伸長率等較差一些。1.3聚乙烯樹脂的分類、型號和命名GB1845-80

①

以20℃的聚乙烯樹脂的密度分為五類1、ρ≤0.9222、0.923~0.9323、0.933~0.9464、0.947~0.9565、ρ≥0.957②

按產(chǎn)品用途分為十二類B、中空成型C、涂層E、通用擠塑F、薄膜I、注射J、電纜護(hù)套K、電纜絕緣L、單絲P、管材S、粉末成型Y、扁帶T、特殊用途

③

按熔體流動速率大小分為十八類：略④

根據(jù)改性情況分為兩類A：本色，沒有添加劑、填料或只有為了保證造粒、貯存所必須數(shù)量的添加劑。B：為滿足各種用途和改性要求而加入規(guī)定的添加劑體系，填料或顏色。⑤

乙烯共聚物用C表示，乙烯混合物用D表示。

例如：4B0.4BC，密度為0.947~0.956g/cm3范圍，中空成型用，熔體流動速率范圍0.35~0.43g/10分，加有添加劑的共聚物的聚乙烯樹脂2聚乙烯性能2.1簡單識別聚乙烯為乳白色半透明，有蠟狀滑膩感，敲擊聲音綿軟，燃燒容易，離火后繼續(xù)燃燒；火焰頂端黃色，底部藍(lán)色（藍(lán)芯），無煙，火焰熄滅后，白煙，氣味是類似石蠟氣味，熔融滴落。2.2化學(xué)穩(wěn)定性較好，能耐一般酸、堿、鹽的腐蝕，但不耐發(fā)煙硫酸、濃硝酸。

常溫下無溶劑，強(qiáng)化條件下，可溶于二甲苯（60℃）和四氫化萘+氫化萘（100℃以上）。

2.3耐候性不佳（有叔碳原子）。2.4電絕緣性能良好，不受溫度和頻率的影響（不含極性基團(tuán)）。2.5力學(xué)性能聚乙烯的品種不同性能有所差別，HDPE的熔點(diǎn)、拉伸強(qiáng)度及硬度較高，而LDPE的斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度較高，韌性稍好。2.6熱性能，Tm=110-135℃，最高使用溫度：≯100℃，最低使用溫度≮-70℃，著火溫度340℃，3聚乙烯應(yīng)用領(lǐng)域LDPE50%以上用途用于薄膜。LDPE主要用于制造農(nóng)用膜、地膜，另外少部分用于各種輕、重包裝膜，如食品袋、貨物袋、工業(yè)重包裝袋、復(fù)合薄膜或編織內(nèi)襯、涂層、各種管材、電線絕緣層等。HDPE

主要用于注射、吹塑制品，魚網(wǎng)絲。HDPE的出現(xiàn)，大大開拓了聚乙烯的用途，不僅用于薄膜和包裝，還用于中空吹塑和注塑容器、魚網(wǎng)絲、管材、機(jī)械零件、代木產(chǎn)品等等。超高分子量聚乙烯用于工程塑料，加工困難。

LLDPE主要用于吹塑薄膜、編織袋、管材、中空制品、復(fù)合薄膜及交聯(lián)發(fā)泡制品，還可與一些橡膠或其他塑料（如LDPE、HDPE、PP等）進(jìn)行摻混。VLDPE目前可以代替熱塑性聚氨酯、EVA做管、瓶、桶內(nèi)襯、密封件、墊圈、電纜、玩具等；還可代替聚氯乙烯作醫(yī)用軟管、熱收縮膜、拉伸包裝膜等。也可以作為抗沖擊改性劑，提高其他材料的抗沖擊、耐穿刺和柔韌性。ULDPE作為添加劑，可改善薄膜的抗沖擊強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度、柔軟性、低溫?zé)岱饪谛阅堋?.1UHMWPE超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是指分子量大于70萬的高密度聚乙烯，密度介于0.936-0.964之間，其具有突出的高模量、高韌性、高耐磨、自潤滑性優(yōu)良、密度低、制造成本低廉等特征，是目前發(fā)展中的高性能、低造價的工程塑料。廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械及零部件的制造，超高分子量聚乙烯的熔體粘度極高，成型加工較困難，常用冷壓燒結(jié)的方法成型。

4聚乙烯其他品種

4.2CPE氯化聚乙烯樹脂是高密度聚乙烯樹脂經(jīng)氯化反應(yīng)制得的一種橡膠性高分子材料。從分子結(jié)構(gòu)看，CPE可看作是乙烯、氯乙烯和1，2一二氯乙烯的無規(guī)共聚物，它分子鏈飽和，極性氯原子無規(guī)分布，因而具有優(yōu)異的機(jī)械物理性能和化學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電氣、化工、建材和礦山工業(yè)。CPE耐熱性、耐臭氧和耐氣候老化優(yōu)于多數(shù)橡膠，耐油性優(yōu)于丁腈橡膠（NBR）、氯丁橡膠（CR），耐老化優(yōu)于氯磺化聚乙烯（CSM），耐酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)，無毒、難燃、無爆炸危險。

CPE分通用型和橡膠型兩大類，其中通用型主要用于塑料改性，橡膠型主要用作彈性材料。

4.3mPE茂金屬聚乙烯是二十世紀(jì)90年代工業(yè)化生產(chǎn)的一種新穎熱塑性塑料，由于它是使用茂金屬(MAO)為聚合催化劑生產(chǎn)出來的聚乙烯，因此，在性能上與傳統(tǒng)的Ziegler－Natta催化劑聚合而成的PE有顯著的不同。mPE有以下特性：mPE有比平常Zieglor－Natta催化劑生產(chǎn)的PE更高的分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性，因而有更高的結(jié)晶度，強(qiáng)度高、韌性好、剛性好；mPE比普通PE的透明性好，結(jié)晶度雖高，透明性也好，而且樹脂清潔度高；

(c)mPE的分子量分布相當(dāng)窄，Mw/Mn為2，而一般的聚乙烯的Mw/Mn為3～5，甚至更高；(d)mPE的樹脂嗅味比普通PE低，起始熱封溫度比普通PE低，而熱封強(qiáng)度高，隨mPE中辛烯－1或己烯－1含量的提高，密度降低，當(dāng)辛烯－1含量在10～20％時，mPE密度在0.865～0.915g/cm3；(e)mPE樹脂的耐應(yīng)力開裂性優(yōu)，可超過1000h，常常用作其它聚烯烴的耐應(yīng)力改性劑使用，例如：在高分子量高密度聚乙烯燃?xì)夤艿乐?，常用mPE來提高HDPE的耐應(yīng)力開裂性；(f)mPE中的長支鏈聚合物，熔體強(qiáng)度較好，加工性可以，但是短支鏈化的mPE由于熔體粘度大，而熔體強(qiáng)度低，因而吹膜比較困難，容易發(fā)生膜泡破裂或產(chǎn)生鯊魚皮紋，因而在吹膜mPE時，口模間隙應(yīng)在1.5～2.8mm寬，比普通PE吹膜時稍寬，吹脹比應(yīng)小一點(diǎn)，一般在1:5左右較佳，雖然mPE同LLDPE一樣，可以用提高剪切速率的方法來降低熔體粘度，但是，過大的吹膜速度會引起熔體破裂，同樣，過高的熔體溫度也是不合宜的，mPE同LLDPE不同的是，mPE的熔體粘度同溫度和剪切速率都很敏感，而LLDPE熔體粘度僅對剪切速率敏感，對溫度的敏感性很小。

mPE的熔點(diǎn)隨品種的不同在94～121℃之間，加工時的熔體最大溫度在210℃，使用加工LDPE或加工LLDPE的設(shè)備均能順利地加工mPE。為了更好地加工mPE，可以在mPE中適當(dāng)添加氟彈性體、油酸酰胺、滑石粉或硅藻土等添加劑，添加量僅0.3～0.5％，就可顯著提高mPE的成型性。5聚乙烯性能比較LDPEHDPE制造工藝低壓法高壓法密度(g/cm3)0.91-0.930.94-0.97結(jié)晶度(%)65-7580-95硬度(邵氏D)40-5050-65結(jié)晶熔點(diǎn)(℃)108-125126-136拉伸強(qiáng)度(MPa)10-2520-40斷裂伸長率(%)100-600100-700缺口沖擊強(qiáng)度(kJ/m2)20-5010-30平均分子量25,00010,000-350,000線膨脹系數(shù)(×10-5/℃)20-2412-13擊穿電壓(KV/mm)大于20大于20

6.1加入助劑6.2共混PE+PPLDPE+HDPE等6.3共聚乙烯與醋酸乙烯共聚EVA，PE氯化CPEPE交聯(lián)LDPE可通過化學(xué)或物理的方法進(jìn)行改性，改善某些性能，或是成為某些制品的專用料。通過輻射交聯(lián)的方法提高LDPE的耐熱性和耐蠕變性；與高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、天然橡膠、丁苯橡膠等進(jìn)行共混改性，可提高某些性能，如熱封性、韌性、耐穿刺性、耐環(huán)境應(yīng)力龜裂性、彈性、機(jī)械強(qiáng)度等。

LDPE用硅烷進(jìn)行交聯(lián)，可制作電纜料。

6聚乙烯改性

聚乙烯不易吸濕，不須干燥，但制品收縮率很大（1.8-2.2％）（注塑制品應(yīng)注意）。加工溫度范圍：150~220℃7聚乙烯加工性能來源：a大量的各種地膜、棚模（所謂的白色垃圾）洗滌后造粒使用。

b塑料加工行業(yè)產(chǎn)生的流道廢料、注口廢料、修邊角料、廢品等可破碎后與原材料按一定比例混合繼續(xù)使用。8回收利用聚乙烯的應(yīng)用LDPE50%以上用途用于薄膜。

HDPE主要用于注射、吹塑制品，魚網(wǎng)絲超高分子量聚乙烯，用于工程塑料，加工困難。LDPE主要用于制造農(nóng)用膜、地膜，另外少部分用于各種輕、重包裝膜，如食品袋、貨物袋、工業(yè)重包裝袋、復(fù)合薄膜或編織內(nèi)襯、涂層、各種管材、電線絕緣層等。

HDPE的出現(xiàn)，大大開拓了聚乙烯的用途，不僅用于薄膜和包裝，還用于中空吹塑和注塑容器、魚網(wǎng)絲、管材、機(jī)械零件、代木產(chǎn)品等等。9聚乙烯的應(yīng)用領(lǐng)域

LLDPE主要用于吹塑薄膜、編織袋、管材、中空制品、復(fù)合薄膜及交聯(lián)發(fā)泡制品，還可與一些橡膠或其他塑料（如LDPE、HDPE、PP等）進(jìn)行摻混。VLDPE目前可以代替熱塑性聚氨酯、EVA做管、瓶、桶內(nèi)襯、密封件、墊圈、電纜、玩具等；還可代替聚氯乙烯作醫(yī)用軟管、熱收縮膜、拉伸包裝膜等。也可以作為抗沖擊改性劑，提高其他材料的抗沖擊、耐穿刺和柔韌性。ULDPE作為添加劑，可改善薄膜的抗沖擊強(qiáng)度、抗撕列強(qiáng)度、柔軟