1、 Department of Architectural EngineeringAVTC塑料材料与助剂聚乙烯安徽职业技术学院建筑工程系目录 聚乙烯的结构 聚乙烯的性能 聚乙烯的选用聚乙烯的分类聚乙烯简介聚乙烯简介Polyethylene聚乙烯（PE）是树脂中分子结构最简单的一种，它原料来源丰富，价格低廉，具有优异的电绝缘性和化学稳定性，易于成型加工，并且品种较多，可满足不同的性能要求。是目前产量最大的树脂品种，用途极为广泛。聚乙烯的结构化学结构Polyethylene聚乙烯化学结构式CH2CH2，碳氢化合物，是非极性聚合物，分子间作用力小，力学强度较低，易燃。聚乙烯的结构链结构Polyethy
2、lene聚乙烯结构PE分子链并不完美！聚乙烯的结构分类PE大分子链形状不同，可分为三种，其分子链结构模型如图：LDPELLDPEHDPE聚乙烯的结构分类低密度聚乙烯（LDPE）：分子形态常被描绘成树枝状；结晶能力降低。高密度聚乙烯（HDPE）：大分子链上侧基较少，大分子链为线型结构，具有较强的结晶能力。线型低密度聚乙烯（LLDPE）：结构介于LDPE、HDPE之间。聚乙烯的性能结晶性PE分子间力小，分子链柔顺性好，基本结构简单、规整，结晶能力强。大分子链形状不同会影响到PE的什么能力呢？不同的PE品种结晶能力是否相同？聚乙烯的性能结晶性不同的PE品种结晶度不同：高度支化的LDPE，结晶度为：4
3、060%左右；低支化度较的HDPE，结晶度为80%95%；LLDPE的支化度介于LDPE与HDPE之间，其结晶度为65%75%。聚乙烯的性能密度HDPE的结晶度高于LDPE，二者哪一个密度大？当然是HDPE结晶度高的密度高，而结晶度低的密度低。聚乙烯的性能密度LDPE和HDPE的密度相差多少？LDPE：0.9100.925g/cm3HDPE:0.9410.965g/cm3同时，LDPE是由高温高压聚合的产物，故也称高压聚乙烯；HDPE是由低温低压聚合的产物，故也称低压聚乙烯。聚乙烯的性能相对分子质量聚乙烯的分子量（1.530万）LDPE小于7万；HDPE一般不超过30万；UHMWPE平均相对分
4、子质量在100万以上。分子量大小对PE性能有何影响？力学性能、耐低温性能、耐环境应力开裂性能都有所提高，但熔体黏度也随之增大，成型加工性能变差。聚乙烯的性能相对分子质量聚乙烯的分子量的表示方法MFR-熔体流动速率（Melt Flow Rate）（MI）：在一定温度和负荷下，熔体每10min通过标准口模的重量。（单位：g/10min）熔融指数介绍聚乙烯的性能相对分子质量MFR与熔体粘度、成型加工有什么关系？MFR 黏度 流动性好 容易获得形状MFR 黏度 流动性差 容易保持形状MFR 增大，材料的熔体粘度下降、成型加工性能变易。聚乙烯的性能相对分子质量MFR与材料力学性能有什么关系？MFR间接地
5、反映了分子量的大小，而分子量与制品的性能有关。MFR Mw 材料力学强度 分子链长，众多化学健共同承担拉伸力；分子链长，分子间缠结点增加，分子间作用力增加；聚乙烯的性能物理性能外观：乳白色蜡状物，无味、无臭、无毒，半透明的颗粒状物料。PE易燃，燃烧时有蜡味，并伴有熔融滴落现象。在水里漂浮。LDPE 的透明性 HDPE大于聚乙烯的性能力学性能LDPE柔韧，耐冲击，主要生产软制品；HDPE的拉伸强度，刚度和硬度较高，主要生产硬制品。总体来说，PE的拉伸强度比较低，硬度和刚度不足。易蠕变，且力学强度受温度影响大。聚乙烯的性能力学性能The tensile stress-strain curves 应
6、力-应变曲线玻璃态聚合物在不同温度下的应力-应变曲线更换夹具后，均可进行拉伸，压缩，弯曲，剪切，撕裂，剥离等力学测试。力学性能AAE A 弹性极限应变 A弹性极限应力 B 断裂伸长率 B断裂强度 Y 屈服应力Y point:Yielding point 屈服点屈服点A point:Point of elastic limit 弹性极限点弹性极限点B point:Breaking point 断裂点断裂点聚乙烯的性能耐环境应力开裂环境应力开裂是指在某种环境条件下，长时间或反复施加低于塑料力学性能的应力而引起塑料外部或内部产生裂纹的现象。一般，HDPE易产生环境应力开裂，但随着相对分子质量的提高，
7、其耐环境应力开裂能力增强，所以管材生产选择分子量较大的HDPE。聚乙烯的性能热性能HDPE的熔点约为125137，长期耐80 LDPE的熔点约为105120，长期耐60 PE均具有较好的耐寒性，在较低的温度(50)下仍具有较好的韧性。聚乙烯的性能耐老化性PE支化、分子链中的双键结构和聚合时残留的杂质使PE在大气、阳光和氧的作用下易发生老化。故PE是耐老化性较差的塑料品种。在PE中添加抗氧剂和光稳定剂等可提高其稳定性。PE支化为什么易发生老化？聚乙烯的性能成型加工性能成型加工温度较低，熔体粘度低，易于成型加工。LDPE一般在180左右，HDPE一般在220左右，最高成型加工温度通常不超过280，
8、Td大于310 。熔融状态下，PE具有氧化倾向，因而，成型加工中应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。聚乙烯的性能成型加工性能制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致，以免产生内应力，降低制品的力学性能。由于结晶，PE熔体冷却后收缩率较大，一般成型收缩率为1.5%5.0%。聚乙烯的性能成型加工性能 PE属于化学惰性材料，印刷性能较差，为增加油墨与其表面的结合牢度，可对制品表面进行电晕处理或火焰处理。聚乙烯的性能成型加工性能电晕处理效果：通过放电，使两极之间的空气电离，在薄膜的表面形成低温等离子区使薄膜的表面达到改性。另外空气中的氧气在高频电场中
9、电离，产生臭氧，臭氧是一种强氧化剂，使其由非极性转化为极性；表面粗糙度变大，使薄膜表面产生微凹密集孔穴。表面张力得到提高要注意的是：处理过度会使制品表面粗糙，失去光泽、降低阻隔性。聚乙烯的选用LDPE性能特征与应用：质轻、透明性好、耐寒、柔韧、高频绝缘性优异、易于成型加工，是当今塑料材料中应用最广泛的品种之一。可进行吹塑薄膜、挤出涂覆、电线电缆的包覆、注塑和中空成型等。聚乙烯的选用LDPE薄膜生产：特点：光学性能好、化学稳定性好、柔韧、耐寒、易封合、无毒、无味等。选用：MFR在0.38g/10min范围内；MFR减小薄膜具有较高的拉伸强度和韧性，成型温度也相应提高。聚乙烯的选用LDPE薄膜生产
10、：生产受力较大的重包装袋、垃圾袋应选用MFR1g/10min的LDPE，生产一般薄膜可选用MFR为2g/10min左右的LDPE，而农用大棚膜的MFR约为0.5g/10min，以提高薄膜的强度，抵御环境的破坏。LDPE薄膜产品LDPE喷灌管道聚乙烯的选用HDPE性能特征与应用：特性：力学强度、耐热性、气体阻隔性和化学稳定性优于LDPE。应用：a.各种瓶、容器和汽油桶等中空制品占HDPE总需求量的50%以上，HDPE瓶广泛用于食品、化学品、药品、化妆品、洗涤剂等的包装；HDPE中空制品HDPE多层吹塑HDPE注塑产品聚乙烯的选用LLDPE性能特征与应用：是LDPE和HDPE之后的PE品种，被誉为
11、第三代PE。性能介于LDPE和HDPE之间。应用：a.注射制品、薄膜、管材、板材、电线电缆、中空制品、滚塑制品、涂覆等方面。聚乙烯的选用LLDPE性能特征与应用：用于共混改性a.将少量LLDPE与LDPE共混可改进LDPE树脂的力学强度，一般加入量15%左右；b.将LLDPE与少量LDPE共混可改进LLDPE树脂的透明性。聚乙烯的选用LDPE、HDPE、LLDPE性能比较性能LDPELLDPEHDPE密度，g/cm30.910.9350.9180.9350.9410.965分子量，万105052010150拉伸强度，MPa6.9013.7920.6827.5824.1331.03伸长率，%30
12、06006007001001000冲击强度/优于LDPE/肖氏硬度414544486070最高使用温度，809590105110130耐环境应力好很好好低结晶度，%5050908090聚乙烯的选用LDPE、HDPE、LLDPE加工性能比较项目HDPELDPELLDPE薄膜最难最容易一般注射成型刚性好软质有刚性，翘曲少管材刚性好软质耐圆周应力好电线电缆耐热性很好挤出速度快耐热耐环境应力开裂性能好吹塑成型刚性好型坯强度好型坯强度差旋转成型难以流动流动性好流动性最高粉体涂覆适宜条件窄低温软化需较高温度挤出被覆适宜条件窄缩颈现象小缩颈现象大交联发泡性能易控制性能易控制难以控制聚乙烯的选用UHMWPE超
13、高分子量PE性能特征与应用：a.优异的耐磨性、自润滑性，优异的耐冲击和耐疲劳性、耐低温性能等；b.但由于UHMWPE的熔体黏度很高，对热剪切较为敏感，成型加工困难。应用：纺织工业和造纸工业，逐步扩大到食品工业、机械工业、化学工业、采矿工业以及运动器械、医疗器械、建筑机械、航空、船舶诸方面。聚乙烯的选用UHMWPE超高分子量PE性能特征与应用：超高分子量聚乙烯板材性能特点：使用寿命高于钢质,耐磨性是炭钢及不锈钢的37倍；摩擦系数小，自润滑，不吸水、不粘结物料，抗冲击性强度高，综合机械性能好，耐酸、碱、盐腐蚀、不老化，耐低温，卫生无毒，重量轻，比重是钢材的1/8.因此，是用做散装物料储存及运输设备
14、衬里的最佳材料，如储仓，流槽等。广泛应用在电力、钢厂、煤矿等等行业中。聚乙烯的选用UHMWPE超高分子量PE性能特征与应用：强度高、磨损大，腐蚀性强的气体、液体、浆体的管道输送：输送散物料：粮食、饲料加工工业；油脂、酿酒工业；食品、医药工业；纺织、化纤工业；建材工业；化工工业；矿粉输送；输送浆体：应用在采选矿、冶金行业、水煤浆工程；电厂冲灰；海湖盐化工；疏浚、排泥工程、流体、气体的输送；海水利用；船舶及石油化工。聚乙烯的选用UHMWPE超高分子量PE性能特征与应用：以塑代钢；表面硬度低，摩擦系数小，自润滑性能高，不会对皮带造成磨损，使皮带寿命延长了1-2倍；耐腐蚀，使用寿命比金属托辊长3-5倍；抗粘附性，不因粉尘滞垢而影响其运作；轻，安装更换方便；无噪声，工作环境得以净化；不产生火花，抗静电性能，应用在特殊工作环境下，安全性保证。UHMWPE产品UHMWPE产品UHMWPE产品聚乙烯的选用交联PE交联PE（PE-CL、PE-X）的制备：PE 经辐射、化学交联 网状或体型结构 热固性材料 受热以后不再熔化PE-X产品PE-X产品PE-X产品
