什么是聚乙烯
聚乙烯是結(jié)構(gòu)簡單的高分子,,也是應(yīng)用廣泛的高分子材料,。
它是由重復(fù)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(chǎn)出的則是低密度聚乙烯(LDPE),,它是支化結(jié)構(gòu)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(chǎn)品密度大?。焊呙芏取⒅忻芏?、低密度,、線性低密度;
產(chǎn)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(yōu)良的耐低溫性能(低使用溫度可達-70~-100℃),,化學穩(wěn)定性好,,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸),常溫下不溶于一般溶劑,,吸水性小,,電絕緣性能優(yōu)良;但聚乙烯對于環(huán)境應(yīng)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(zhì)因品種而異,主要取決于分子結(jié)構(gòu)和密度,。
聚乙烯的種類
?。?/span>1) LDPE:低密度聚乙烯、高壓聚乙烯
?。?/span>2) LLDPE:線形低密度聚乙烯
?。?/span>3) MDPE:中密度聚乙烯、雙峰樹脂
?。?/span>4) HDPE:高密度聚乙烯,、低壓聚乙烯
(5) UHMWPE:超高分子量聚乙烯
?。?/span>6)改性聚乙烯:CPE,、交聯(lián)聚乙烯(PEX)
?。?/span>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(huán)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(yīng)器中的相態(tài)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(jīng)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(jīng)干燥,、造粒得到產(chǎn)品,。
HDPE
(1)淤漿法HDPE的生產(chǎn)流程
?。?/span>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(tài)密度(25℃): 0.855 g/cm3,晶體密度(25℃): 1.00 g/cm3,。),;
是分子為線型結(jié)構(gòu),,很少支化現(xiàn)象,是較典型的結(jié)晶高聚物,。機械性能均優(yōu)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(yōu)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℃。
?。?/span>2)機械性能(拉伸,、彎曲、壓縮,、剪切強度和硬度均優(yōu)于LDPE,,耐磨性好。
?。?/span>3)介電性能優(yōu)良(絕緣材料?。?/span>
?。?/span>4)化學穩(wěn)定性良好,,室溫下不溶于任何有機溶劑,耐酸,、堿,、鹽。
?。?/span>5)吸水性和水蒸汽透過率很低(包裝好材料?。?/span>
缺點:
?。?/span>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(chǎn)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(huán)境應(yīng)力開裂性比普通低密度聚乙烯高數(shù)十倍。
低密度聚乙烯(LDPE)
低密度聚乙烯(LDPE)的生產(chǎn)工藝用氧或過氧化物等作引發(fā)劑,,使乙烯聚合為低密度聚乙烯的方法,。
乙烯經(jīng)二級壓縮后進入反應(yīng)器,在壓力100~300MPa,、溫度200~300℃及引發(fā)劑作用下聚合為聚乙烯,,反應(yīng)物經(jīng)減壓分離,使未反應(yīng)的乙烯回收后循環(huán)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(yīng)用
聚乙烯可用吹塑、擠出,、注射成型等方法加工,,廣泛應(yīng)用于制造薄膜、中空制品,、纖維和日用雜品等,。
(1)聚乙烯應(yīng)用薄膜
低密度聚乙烯總產(chǎn)量的一半以上經(jīng)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(yī)藥,、化肥、工業(yè)品的包裝材料以及農(nóng)用薄膜,。也可用擠出法加工成復(fù)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(fā)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大用途也是制成薄膜,,其強度、韌性均優(yōu)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(yōu)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(fù)合材料,。
(2)聚乙烯應(yīng)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,。
?。?/span>3)聚乙烯應(yīng)用管板材
擠出法可生產(chǎn)聚乙烯管材,高密度聚乙烯管強度較高,,適于地下鋪設(shè),;擠出的板材可進行二次加工;也可用發(fā)泡擠出和發(fā)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)。
?。?/span>4)聚乙烯應(yīng)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(chǎn)漁網(wǎng)和繩索,,或紡成短纖維后用作絮片,也可用于工業(yè)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(yè)用的復(fù)合材料,。
?。?/span>5)聚乙烯應(yīng)用雜品
用注射成型法生產(chǎn)的雜品包括日用雜品,、人造花卉、周轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)件時要用高密度聚乙烯,。