聚乙烯(PE)的分类、特性和应用

永恒的爱

　　什么是聚乙烯
　　聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。
　　它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（ CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。
　　聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压)，有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa)，高温(190–210°C)，过氧化物催化条件下自由基聚合，生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE)，它是支化结构的。
　　聚合压力大小：高压、中压、低压；
9 i2 y6 b' T/ k8 E4 v8 C- o　　聚合实施方法： 淤浆法、溶液法 、气相法 ；
# H! m2 V8 E5 h6 g( ^9 D3 D　　产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度；
　　产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。
. Y2 i6 g% A8 s4 S7 B　　聚乙烯特性
' @4 }8 Z- i$ D# T7 E" r2 S9 Q　　聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。
　　聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。
4 @2 z8 b  k' [- H5 `0 H8 F, j　　聚乙烯的种类
　　（1） LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯
% H" @# k6 c* O6 _5 g& Q　　（2） LLDPE：线形低密度聚乙烯
　　（3） MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂
　　（4） HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯
　　（5） UHMWPE：超高分子量聚乙烯
; P& G. y1 j# i. D7 v' l( J0 m　　（6）改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX）
　　（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-其它烯烃（如辛烯POE、环烯烃）的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物（EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH）
4 c8 D* ~# z) M　　分子量达到3，000，000-6，000，000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。
  E* |3 R- m6 T4 w　　主要方法：
　　液相法（又分为溶液法和淤浆法）和气相法（物料在反应器中的相态类型）。我国主要采用齐格勒催化剂的淤浆法。
8 n/ Z( ]7 w9 _; z　　条件与过程描述：纯度99%以上的乙烯在催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存在下，在压力0.1-0.5MPa和温度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤浆。经醇解破坏残余的催化剂、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，经干燥、造粒得到产品。
" O% l& M; a% v% L% @, d% ?　　HDPE
) _6 E# D6 Q" j% [! s  X* P　　（1）淤浆法HDPE的生产流程
, ?  M7 p' N2 N7 J6 X　　（2）HDPE的特性
　　基本性能：无臭、无味、无毒的不透明的白色粉末，造粒后为乳白色颗粒；
2 o: x. q, g0 P) H0 x3 ]　　玻璃化温度： -78℃；
3 ~* J7 j7 Y; \　　熔点：比低密度聚乙烯高，约126～136℃ ；
; s& w  y) W2 q# |5 j/ I# w　　密度：0.942-0.950（无定型态密度(25℃): 0.855 g/cm3，晶体密度(25℃): 1.00 g/cm3。）；
4 E- m7 U2 W5 @( W　　是分子为线型结构，很少支化现象，是较典型的结晶高聚物。机械性能均优于低密度聚乙烯，熔点，其脆化温度比低密度聚乙烯低，约-100～-140℃。
) r! A  [- T6 O+ Z6 _1 o0 e4 b; h; Y　　优点：
; a5 Z$ x" T( b- P　　（1）良好的耐热性（软化点120-125℃）和耐寒性（脆化温度：-70℃）、使用温度可达100℃。
* D; k: _  b  {　　（2）机械性能（拉伸、弯曲、压缩、剪切强度和硬度均优于LDPE，耐磨性好。
　　（3）介电性能优良（绝缘材料！）。
1 b/ k1 |# M; x, X2 H7 l) c　　（4）化学稳定性良好，室温下不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱、盐。
　　（5）吸水性和水蒸汽透过率很低（包装好材料！）。
　　缺点：
　　（1）耐老化性能（热氧老化）较差——抗氧剂和紫外吸收剂；
　　（2）在受力作用下，热变形温度很低。
　　线形低密度聚乙烯（LLDPE）
　　线形低密度聚乙烯的生产工艺主要通过溶液法和气相法，将乙烯与带有烷基的支化烯烃，如4-甲基-戊烯(4-methyl-1-pentene)、己烯、辛烯等共聚可以得到线性低密度聚乙烯(LLDPE)。也可以是其他共聚单体LLDPE的特性? 线型低密度聚乙烯，分子中一般只有短支链存在；机械性能介于高密度和低密度聚乙烯两者之间；熔点比普通低密度聚乙烯高15℃；耐低温性能也比低密度聚乙烯好；耐环境应力开裂性比普通低密度聚乙烯高数十倍。
　　低密度聚乙烯（LDPE）
( D. \% G6 Y3 I　　低密度聚乙烯（LDPE）的生产工艺用氧或过氧化物等作引发剂，使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。
6 G0 A. D8 W/ {　　乙烯经二级压缩后进入反应器，在压力100～300MPa、温度200～300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯，反应物经减压分离，使未反应的乙烯回收后循环使用，熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。
& u" f8 I! {/ z. L/ b　　LDPE的特性：低密度聚乙烯，是无色、半透明颗粒，分子中有长支链，分子间排列不紧密；低温韧性很高。
　　聚乙烯的加工与应用
　　聚乙烯可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。
　　（1）聚乙烯应用薄膜
　　低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜，这种薄膜有良好的透明性和一定的抗拉强度，广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。
, M8 i# q0 A; x　　1975年以来，高密度聚乙烯薄膜也得到发展，它的强度高、耐低温、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。
　　线型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜，其强度、韧性均优于低密度聚乙烯，耐刺穿性和刚性也较好，透明性虽较差，仍稍优于高密度聚乙烯。
　　此外，还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层，制成高分子复合材料。
　　（2）聚乙烯应用中空制品
　　高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。如牛奶瓶、去污剂瓶；可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。
　　（3）聚乙烯应用管板材
　　挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设；挤出的板材可进行二次加工；也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作台板和建筑材料；防护套（例如缆索护套）。
! V+ a3 b% J8 @( i& ~8 S　　（4）聚乙烯应用纤维
　　中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。
' w; N" Q2 i9 ?8 u: e　　目前已研制出超高强度聚乙烯纤维（强度可达3～4GPa），可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。
1 A: B- ?8 a5 i7 h　　（5）聚乙烯应用杂品
! y# ?2 E3 h' h& I2 @+ Y　　用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等；电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等；制造结构件时要用高密度聚乙烯。
9 o+ K9 \9 Q, }4 p! g9 k+ }　　LLDPE的应用
　　薄膜、片材——主要的；
　　注塑制品；
　　电线电缆；
　　滚塑制品——高速公路指示路标桶；
　　管和管道；
　　其他。
　　LDPE的应用
8 T% b+ I0 L0 c　　低密度聚乙烯相对软一些，主要用于制造塑料薄膜；电线电缆；热收缩护套