聚乙烯結(jié)構(gòu)與品種介紹,聚乙烯主要性能介紹,聚乙烯應(yīng)用范圍介紹
(一）聚乙烯結(jié)構(gòu)與品種
聚乙烯（polyethylene，縮寫為PE)是以乙烯單體聚合制得的 聚合物。工業(yè)上把乙烯均聚物、乙烯與烯烴（<8%)的共聚物 都?xì)w人聚乙烯。聚乙烯塑料是以聚乙烯為基材的塑料。
聚乙烯的品種較多，分類方法多樣，按其 密度加以分類，可分為高密度聚乙烯（HDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、線型低密度聚乙烯（LLDPE)、超高分子質(zhì)量聚乙烯 (UHMWPE)、改性聚乙烯。這幾種聚乙烯產(chǎn)量大、用途廣。
(二）聚乙烯主要性能
1. 聚乙烯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
聚乙烯的分子是長鏈線型結(jié)構(gòu)或支鏈結(jié)構(gòu)，為典型的結(jié)晶聚合 物。在固體狀態(tài)下，結(jié)晶部分與無定形部分共存。結(jié)晶度視加工條 件和原處理?xiàng)l件而不同。一般情況下，密度越高，結(jié)晶度就越大。 LDPE結(jié)晶度通常為55%?65%, HDPE結(jié)晶度為80%?90%。
2. 基本性能
聚乙烯為典型的熱塑性塑料，是無臭、無味、無毒的可燃性白 色蠟狀物，比水輕，燃燒時有石蠟的氣味，軟化后呈球狀，火焰上 部呈黃色，中間呈藍(lán)色，不能自熄。成型加工的PE樹脂均是經(jīng)擠 出造粒的蠟狀顆粒料，外觀呈乳白色。其相對分子質(zhì)量在1萬? 100萬范圍內(nèi)。相對分子質(zhì)量超過100萬的則為超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)。相對分子質(zhì)量越高，其物理力學(xué)性能越好，越接近工程材料的要求。但相對分子質(zhì)量越高，其加工的難度也隨之增 大。聚乙烯熔點(diǎn)為一 135?105°C,其耐低溫性能優(yōu)良。在一60°C下 仍可保持良好的力學(xué)性能，但使用溫度在80?110°C。
聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性較好，室溫下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何濃 度的鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺類、過氧化氫、 氫氧化鈉、氫氧化鉀等溶液。但不耐強(qiáng)氧化劑的腐蝕，如發(fā)煙硫 酸、濃硝酸、鉻酸與硫酸的混合液。在室溫下上述溶劑會對聚乙烯 產(chǎn)生緩慢的侵蝕作用，而在90?100°C下，濃硫酸和濃硝酸會快速 地侵蝕聚乙烯，使其破壞或分解。
聚乙烯在大氣、陽光和氧的作用，會發(fā)生老化，變色、龜裂、 變脆或粉化，喪失其力學(xué)性能。在成型加工溫度下.也會因氧化作 用，使其熔體黏度下降，發(fā)生變色、出現(xiàn)條紋，故而在成型加工和 使用過程或選材時應(yīng)予以注意。對PE的改性方法是加入抗氧劑、 紫外線吸收劑或炭黑等，可明顯提高其耐老化性能。
由于聚乙烯屬于非極性材料，所以其電絕緣性能優(yōu)異，其介電 常數(shù)與介電損耗基本上與溫度和頻率無關(guān)，高頻性能亦佳，是制造 電線、電纜絕緣料的優(yōu)選原材料。
聚乙烯及其制品受應(yīng)力或制品內(nèi)殘余應(yīng)力作用時，在與醇、 醛、酮、酯表面活性劑等極性溶劑或蒸汽接觸會產(chǎn)生龜裂，這稱為 應(yīng)力開裂，相對分子質(zhì)量越低開裂越嚴(yán)重。選材加工時應(yīng)摻混聚異 丁烯一類的聚合物可減少或消除應(yīng)力開裂。
3.成型加工性能
聚乙烯的成型加工方法很多，注塑、擠出、吹塑等一般熱塑性 塑料成型方法均可采用，還可以用來進(jìn)行噴涂、焊接、機(jī)加工等。
注塑聚乙烯樹脂由于密度不同，各有其適當(dāng)?shù)娜垠w流動速率范 圍，通常選用樹脂熔體流動速率為10?20g/10mm。熔體流動速率 高的樹脂，相對分子質(zhì)量小，黏度低，加工溫度也低，但成品的力 學(xué)性能較差；熔體流動速率低的樹脂，相對分子質(zhì)量大，黏度高， 成品的力學(xué)性能也好，但加工溫度高。相對分子質(zhì)量分布寬的樹脂（可以用加人低分子量聚乙烯的方法達(dá)到），成型時的流 動性好，但是制品的力學(xué)性能和耐熱性降低。聚乙烯樹脂密度不 同，其制品性能和結(jié)晶速度也不同，所以成型條件有所不同，聚乙烯密度與其性能的關(guān)系。在注射過程中聚乙烯分子 有取向現(xiàn)象，經(jīng)冷卻定型所得的制品在一定程度上仍保留取向現(xiàn) 象，使制品沿注射方向的收縮率增大，薄壁制品表現(xiàn)尤為突出。由 于取向現(xiàn)象還會使注射制品的澆口周圍部位的脆性增加，提高注射 溫度或改用熔體流動速率較高的聚乙烯，可避免這種不良現(xiàn)象，但 用熔體流動速率高的樹脂所得的制品沖擊韌性較低。
聚乙烯是非極性結(jié)構(gòu)，因此吸濕性很小，但由于它是非導(dǎo) 體，所得的顆粒在貯存運(yùn)輸過程中，特別是在干燥的大氣中， 易產(chǎn)生靜電，吸附空氣中的水分，因而造成水分含量過大。如 果含水量超過0. 05%而不經(jīng)干燥直接用來成型，則制品內(nèi)部可 能產(chǎn)生氣泡。因此，在成型前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，通常是在80°C 烘2?3h。
聚乙烯注塑時，可采用一般的注塑機(jī)進(jìn)行注塑，注射溫度提 高，制品的拉伸強(qiáng)度和伸長率會下降。注射工藝大體為：柱塞式注 塑機(jī)，料筒溫度后段140?160°C，前段170?200°C，壓力60? lOOMPa，注射時間15?60s，高壓時間0?3s，冷卻時間15?60s, 總周期40?130s,收縮率1.5%?4%。
(三）聚乙烯應(yīng)用范圍
聚乙烯適用于制造薄膜、管材、電線電纜料、單絲、日常 用品、中空制品、泡沫塑料、涂料和膠黏劑等。但未改性PE 不能作工程材料。工程結(jié)構(gòu)材料所要求的材料剛性通常在 800?lOOOMPa，強(qiáng)度在lOOMPa以上，耐熱性在130?150°C。 由此可見，若將聚乙烯用作結(jié)構(gòu)材料，就必須對其進(jìn)行改性，提高其強(qiáng)度、剛性和耐熱性，使這三項(xiàng)性能至少達(dá)到通用工程 塑料的水平，特別是增強(qiáng)塑料的性能水平，方可用作工程結(jié)構(gòu) 材料。
實(shí)現(xiàn)PE工程化的方法只有改性技術(shù)。目前發(fā)達(dá)國家市售PE 樹脂80%以上為改性PE樹脂，采用改性技術(shù)在發(fā)展高性能低成本 工程材料中具有十分重要的地位與作用。
