§8-2聚乙烯树脂及塑料 干燥 精制循环 轻组分 乙基铝 回 引发剂释 配制 剂 四氯化钛 F燥 稀释剂 去分馏重组分 过滤 湿聚合物 乙烯 精制处 水处理 聚乙烯成品
§8-2 聚乙烯树脂及塑料 重组分 三乙基铝 四氯化钛 乙 烯 引发剂 配制 精制处理 水处理 水 聚乙烯成品 造粒 过滤 干燥 干燥 干燥 精制循环 稀释剂 闪 蒸 闪 蒸 去分馏 轻组分 湿聚合物 稀 释 剂 反 应 器 精 馏 塔 分 馏 塔 回 馏 罐
§8-2聚乙烯树脂及塑料 聚乙烯的结构、性能、用途 ★聚乙烯的结构 乙烯的化学组成为碳和氢,重复结构单元为—CH2CH2-,是主链为碳原 子组成的线型高聚物 依据聚合方法的不同,其产物结构不同,高压法合成的聚乙烯平均每1000个 碳原子中含15~20个支链,其中短支链为甲基和长支链为烷基(如正丁基等), 而中压法和低压法合成的聚乙烯基本上无支链 高压聚乙烯的相对分子质量为25000~50000,结晶度为50%~60%,密度为 091~093,熔融温度为15℃,一般称为低密度聚乙烯。 中压法合成的聚乙烯,相对分子质量为45000~5000,结晶度为85%以上。 低压法合成的聚乙烯相对分子质量一般小于35000,超过100000为超高 相对分子质量聚乙烯,结晶度80%以上,密度为0.92~0.97,熔融高于127℃。 按照聚乙烯的结构性能可以分为髙密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯 (LDPE)、超高相对分子质量聚乙烯( UHMWPE)、线性低密度聚乙烯 ( LLDPE)和茂金属聚乙烯,此外,还有改性品种如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA) 和氯化聚乙烯(CPE)等
§8-2 聚乙烯树脂及塑料 三、聚乙烯的结构、性能、用途 ★聚乙烯的结构 乙烯的化学组成为碳和氢，重复结构单元为－CH2－CH2－，是主链为碳原 子组成的线型高聚物。 依据聚合方法的不同，其产物结构不同，高压法合成的聚乙烯平均每1000个 碳原子中含15～20个支链，其中短支链为甲基和长支链为烷基（如正丁基等）， 而中压法和低压法合成的聚乙烯基本上无支链。 高压聚乙烯的相对分子质量为25000～50000，结晶度为50%～60%，密度为 0.91～0.93，熔融温度为115℃，一般称为低密度聚乙烯。 中压法合成的聚乙烯，相对分子质量为45000～50000，结晶度为85%以上。 低压法合成的聚乙烯相对分子质量一般小于350000，超过1000000的为超高 相对分子质量聚乙烯，结晶度80%以上，密度为0.92～0.97，熔融高于127℃。 按照聚乙烯的结构性能可以分为高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯 （LDPE）、超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）、线性低密度聚乙烯 （LLDPE）和茂金属聚乙烯，此外，还有改性品种如乙烯-醋酸乙烯酯（EVA） 和氯化聚乙烯（CPE）等
§8-2聚乙烯树脂及塑料 ★聚乙烯的性能 ☆一般性能 聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒,外观呈乳白色,有似蜡的手感, 吸水率低,小于0.01%。聚乙烯膜透明,并随结晶度的提髙而降低。聚乙烯膜的 透水率低但透气性较大,不适于保鲜包装而适于防潮包装。易燃、氧指数为174, 燃烧时低烟,有少量熔融落滴,火焰上黄下篮,有石蜡气味。聚乙烯的耐水性较 好。制品表面无极性,难以粘合和印刷,经表面处理有所改善。支链多其耐光降 解和耐氧化能力差。 ☆力学性能 聚乙烯的力学性能一般,拉伸强度较低,抗蠕变性不好,耐冲击性好。冲击 强度LDPE> LLDPE>HDPE,其他力学性能LDPE< LLDPE<HDPE。主要受密 度、结晶度和相对分子质量的影响,随着这几项指标的提高,其力学性能增大 耐环境应力开裂性不好,但当相对分子质量增加时,有所改善。耐穿刺性好,其 中 LLDPE最好
§8-2 聚乙烯树脂及塑料 ★聚乙烯的性能 ☆一般性能 聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒，外观呈乳白色，有似蜡的手感， 吸水率低，小于0.01%。聚乙烯膜透明，并随结晶度的提高而降低。聚乙烯膜的 透水率低但透气性较大，不适于保鲜包装而适于防潮包装。易燃、氧指数为17.4， 燃烧时低烟，有少量熔融落滴，火焰上黄下篮，有石蜡气味。聚乙烯的耐水性较 好。制品表面无极性，难以粘合和印刷，经表面处理有所改善。支链多其耐光降 解和耐氧化能力差。 ☆力学性能 聚乙烯的力学性能一般，拉伸强度较低，抗蠕变性不好，耐冲击性好。冲击 强度LDPE＞LLDPE＞HDPE，其他力学性能LDPE＜LLDPE＜HDPE。主要受密 度、结晶度和相对分子质量的影响，随着这几项指标的提高，其力学性能增大。 耐环境应力开裂性不好，但当相对分子质量增加时，有所改善。耐穿刺性好，其 中LLDPE最好
§82聚乙烯树脂及塑料 ☆热学性能 聚乙烯的耐热性不高,随相对分子质量和结晶度的提高有所改善。耐低温性 能好,脆性温度一般可达一50℃以下;并随相对分子质量的增大,最低可达 140℃。聚乙烯的线膨胀系数大,最高可达(20~24)×10-5K。热导率较高 ☆电学性能 因聚乙烯无极性,所以具有介电损耗低、介电强度大的电性能优异,即可以 做调频绝缘材料、耐电晕性塑料,又可以做髙压绝缘材料 ☆环境性能 聚乙烯属于烷烃惰性聚合物,具有良好的化学稳定性。在常温下耐酸、碱、 盐类水溶液的腐蚀,但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硝酸和铬酸等。聚乙烯在 60℃以下不溶于一般溶剂,但与脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟 裂。温度超过60℃后,可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油 及石蜡中;温度高于100℃,可溶于四氢化萘。 由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键,其耐候性不好,日晒、雨淋都会引 起老化,需要加入抗氧剂和光稳定剂改善
§8-2 聚乙烯树脂及塑料 ☆热学性能 聚乙烯的耐热性不高，随相对分子质量和结晶度的提高有所改善。耐低温性 能好，脆性温度一般可达－50℃以下；并随相对分子质量的增大，最低可达－ 140℃。聚乙烯的线膨胀系数大，最高可达（20～24）×10－5 /K。热导率较高。 ☆电学性能 因聚乙烯无极性，所以具有介电损耗低、介电强度大的电性能优异，即可以 做调频绝缘材料、耐电晕性塑料，又可以做高压绝缘材料。 ☆环境性能 聚乙烯属于烷烃惰性聚合物，具有良好的化学稳定性。在常温下耐酸、碱、 盐类水溶液的腐蚀，但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硝酸和铬酸等。聚乙烯在 60℃以下不溶于一般溶剂，但与脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟 裂。温度超过60℃后，可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油 及石蜡中；温度高于100℃，可溶于四氢化萘。 由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键，其耐候性不好，日晒、雨淋都会引 起老化，需要加入抗氧剂和光稳定剂改善
§8-2聚乙烯树脂及塑料 ☆加工特性 因LDPE、HDPE的流动性好,加工温度低,粘度大小适中,分解温度低,在 惰性气体中高温度300℃不分解,所以是一种加工性能很好的塑料。但 LLDPE的 粘度稍高,需要增加电机功率20%~30%;易发生熔体破裂,需增加口模间隙和 加入加工助剂;加工温度稍高,可达200~215℃。聚乙烯的吸水率低,加工前不 需要干燥处理。 聚乙烯熔体属于非牛顿流体,粘度随温度的变化波动较小,而剪切速率的增 加下降快,并呈线性关系,其中以LDPE的下降最慢。 聚乙烯制品在冷却过程中容易结晶,因此,在加工过程中应注意模温。以控 制制品的结晶度,使之具有不同的性能。聚乙烯的成型收缩率大,在设计模具时 定要考虑。 聚乙烯的熔体流动速率与制品种类的关系如下表所示
§8-2 聚乙烯树脂及塑料 ☆加工特性 因LDPE、HDPE的流动性好，加工温度低，粘度大小适中，分解温度低，在 惰性气体中高温度300℃不分解，所以是一种加工性能很好的塑料。但LLDPE的 粘度稍高，需要增加电机功率20%～30%；易发生熔体破裂，需增加口模间隙和 加入加工助剂；加工温度稍高，可达200～215℃。聚乙烯的吸水率低，加工前不 需要干燥处理。 聚乙烯熔体属于非牛顿流体，粘度随温度的变化波动较小，而剪切速率的增 加下降快，并呈线性关系，其中以LLDPE的下降最慢。 聚乙烯制品在冷却过程中容易结晶，因此，在加工过程中应注意模温。以控 制制品的结晶度，使之具有不同的性能。聚乙烯的成型收缩率大，在设计模具时 一定要考虑。 聚乙烯的熔体流动速率与制品种类的关系如下表所示