PE - 聚乙烯

聚乙烯是一种部分结晶的柔性聚合物,其性能受非晶相和结晶相相对含量的强烈影响。

由于其石蜡性质、高分子量和部分结晶结构,聚乙烯与大多数常见化学产品相比呈惰性。在低于60°C的温度下,在所有溶剂中部分溶解。

在正常条件下,乙烯聚合物无毒,甚至可用于接触食品和药品,但某些添加剂可能具有腐蚀性。过去,聚乙烯按其密度和制造工艺类型进行分类。目前,聚乙烯更恰当地描述为支链和线性链聚乙烯。

根据聚合反应条件和所用催化剂系统,可以生产五种不同类型的聚乙烯:

• 低密度聚乙烯(LDPE)
• 高密度聚乙烯(HDPE)
• 线性低密度聚乙烯(LLDPE)
• 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)
• 超低密度聚乙烯(ULDPE)

LDPE – 低密度聚乙烯

LDPE的生产工艺使用1000至3000个大气压和100至300°C的温度。通常不使用超过300°C的温度,因为聚合物容易降解。已使用多种引发剂(有机过氧化物),但氧气是主要的。反应高度放热,因此该工艺的主要困难之一是从反应介质中去除多余的热量。这种在高压下的高度放热性质导致大量支链,这与聚合物的性能有重要关系。

LDPE具有独特的性能组合:韧性、高冲击强度、高柔韧性、无毒、透明、良好的可加工性、稳定性和优异的电气性能。

尽管LDPE在高温下对水和某些水溶液具有高度抗性,但会被氧化剂缓慢侵蚀。与其他聚合物相比,LDPE的透水性较低。对极性有机化合物(如醇或酯)的渗透性远低于非极性有机化合物(如庚烷或二乙醚)。

LDPE可通过挤出、吹塑和注塑成型进行加工。应用于工业和农业包装薄膜、食品包装薄膜、层压、玩具、家居用品、电线电缆涂层、管道和软管。

LLDPE – 线性低密度聚乙烯

线性低密度聚乙烯(LLDPE)是乙烯与α-烯烃(丙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯)的共聚物。与低密度聚乙烯(LDPE)相比,LLDPE具有带短支链的线性分子结构和窄分子量分布。

短链支链对LLDPE或LDPE的形态和某些物理性能(如刚度、密度、硬度和拉伸强度)都有影响。

LLDPE薄膜的性能归因于其线性和结晶度。由于所用催化剂的类型,LLDPE的分子结构本质上是线性的。其结晶度虽然远低于HDPE,但高于LDPE。这种增加的结晶度加上线性聚合物链,对薄膜的机械性能产生积极影响,而不会降低其光学特性。与HDPE相比,LLDPE的拉伸强度和硬度随着支链含量的增加而降低,并表现出更大的抗冲击性和撕裂强度(薄膜)。

LLDPE是一种具有高热封能力的热塑性塑料,广泛用于商品包装,在多种应用中取代LDPE。

用于工业用薄膜、一次性尿布和一般吸收垫、玩具、制药和医院、电线电缆涂层。

管状薄膜挤出提供包装材料。与HDPE或LDPE混合,LLDPE用于工业袋、食品包装和农用薄膜。流延薄膜挤出提供用于气泡膜的产品。

LLDPE可用于注塑家用盖、容器、柔性物品和通用零件。

HDPE – 高密度聚乙烯

HDPE链的线性以及因此的最高密度使链的取向、排列和堆积更加有效;分子间力(范德华力)可以更强烈地作用,因此,结晶度高于LDPE的情况。结晶度越高,熔合可能发生在更高的温度下。

由于结晶度和非晶相与结晶相之间折射率的差异,HDPE薄膜(通过齐格勒-纳塔或菲利普斯工艺获得)是半透明的薄膜,不如LDPE(通过自由基获得)透明,也不如结晶性。

虽然电气性能受聚合物密度和分子量的影响很小,但机械性能受分子量、支链含量、形态结构和取向的强烈影响。

聚合物链的取向对聚合物的机械性能产生强烈影响。由高度取向HDPE制造的材料比由未取向聚合物制成的材料强约十倍,因为取向增加了链的堆积,从而增加了聚合物的刚度。

一般来说,HDPE的化学反应性较低。

在环境温度下,HDPE不溶于任何溶剂,尽管许多溶剂(例如二甲苯)会引起溶胀效应。在高温下,某些HDPE溶解在脂肪族和芳香族烃中。HDPE相对耐热。

HDPE适用于塑料加工行业的不同领域,涵盖吹塑、挤出和注塑成型加工。

注塑

通过注塑工艺,HDPE用于制造桶、托盘、浴缸、玩具、食品容器、马桶座圈、托盘、盖子和瓶子、板条箱、水箱等。

吹塑

对于吹塑工艺,HDPE树脂提供刚度和环境应力开裂抗性的出色组合,使其成为工业容器、家用容器、瓶子、桶等多种应用的材料。

挤出

对于挤出,HDPE推荐用于电线电缆绝缘、冷冻袋、金属管涂层、污水和燃气分配管道、卫生污水、垃圾袋、购物袋等。

一些巴西工业已经在探索新市场,开发用于燃料箱吹塑的特定HDPE等级。

HDPE和LDPE有许多共同的应用,但一般来说,HDPE更硬更耐用,LDPE更柔软更透明。硬度和柔韧性关系的一个例子是HDPE用于制造螺纹盖(刚性),而LDPE用于无螺纹盖(柔性)。

UHMWPE – 超高分子量聚乙烯

UHMWPE的聚合工艺使用类似于传统HDPE的齐格勒-纳塔催化剂。

UHMWPE与HDPE相似(0.93至0.94 g/cm³),不透明白色,玻璃化转变温度(Tg)为-100°C至-125°C,熔化温度(Tm)为135°C,结晶度约为45%。

基于长分子链、高密度和结构中无支链,UHMWPE具有以下性能:耐磨性高于其他热塑性塑料、良好的耐腐蚀性、高循环疲劳抗性、高抗冲击性、高抗拉应力开裂性、高化学抗性、高硬度和低摩擦系数。

耐磨性、抗冲击性和化学性能、自润滑、低摩擦系数、噪音吸收等特性以及上述其他特性,使UHMWPE特别适用于多种应用:

• 采矿: 涂层、混合器、刮板、轴承和管道
• 化工行业: 管道、泵、阀门、过滤器、垫圈、混合器、金属和混凝土罐涂层
• 饮料和食品工业: 自动包装、输送机、滚筒、灌装喷嘴、泵
• 纸浆和造纸: 吸箱盖和型材
• 纺织工业: 导向器、轴承和降噪器
• 其他应用: 工业输送机、体育用品、外科和骨科用品

ULDPE – 超低密度聚乙烯

这是一种密度约为0.865 g/cm³的聚乙烯,与LLDPE相比,具有更高的强度、更大的柔韧性和更好的光学性能。

ULDPE的主要用途是作为改性树脂,特别是用于高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)。在聚乙烯和PP中添加ULDPE可改善这些聚合物的抗冲击性、柔韧性和撕裂强度。

这些树脂是生产液体包装薄膜的理想材料,因为除了防止泄漏和溢出外,包装还具有很高的抗撕裂性。流延薄膜的加工通过吹塑或挤出进行。