各类聚乙烯的性能特点

永恒的爱

聚乙烯是塑料包装制品使用量最大的一类包装原料，由于它是由石油加工过程中产生的裂介气体中的乙烯为原料聚合而成的，乙烯单体无毒，因而各类聚乙烯原料中，即使含有200～300ppm的乙烯单体，仍旧是无毒的聚合物，可使用于同各种食品及药品直接接触的包装场合。各类聚乙烯的熔融温度和热分介温度（315℃以上）之间相差较大；熔融流动性较好，因而各类聚乙烯的熔融可加工成型性较好，可以使用塑料成型的挤压、注射、压缩、吹塑等方法来生产各种包装制品。各类聚乙烯都是非极性聚合物，它们之间有良好的相容性，可以互相间以任何比例组合成共混物，以改善性能。由于各类聚乙烯的熔融温度都比较低，且有高度的热粘合性，因此，在软塑包装中，常使用聚乙烯作包装的热封材料。
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　　聚乙烯有很多种，通常按工业化出现的年代来分有1939年工业化的第一代聚乙烯，即：高压法聚乙烯（低密度聚乙烯）、1953年工业化的第二代聚乙烯，即：低压法聚乙烯（高密度聚乙烯）、1977年工业化的第三代聚乙烯，即：线性低密度聚乙烯（LLDPE）、1984年工业化的第四代聚乙烯，超低密度聚乙烯（VLDPE），以及1958年工业化的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和20世纪90年代出现的茂金属聚乙烯（MPE）。严格说来上述聚乙烯在生产过程中，有的添加了少量的4碳或8碳的α烯烃作为共聚单体，但由于α烯烃使用量很少，所以还保持了聚乙烯的不少特性。
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$ x/ a; Z7 t+ M( M. f; Z（一）低密度聚乙烯（LDPE）
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　　LDPE的特性是：（1）LDPE是密度为0.91~0.925g/cm3的白色蜡状颗粒状固体，无味无嗅无毒；（2）LDPE是典型的结晶型聚合物，结晶度为55%~65%，熔点为105~126℃；（3）LDPE是非极性材料，易带静电，表面能低，因而在印刷、复合前应进行电晕处理，以提高表面能，加工过程中，应注意防静电，避免静电积累影响制品质量或电火花放电，引起火灾；（4）LDPE透明性优良，热封性优良，可广泛用于透明低温冷冻包装制品的生产；（5）LDPE阻湿性优良，是制作干燥食品或需要良好防潮物品包装的优质原料。但LDPE阻气性大，易透过各类气体；（6）LDPE虽有一定的耐油脂性，但其耐油脂性和耐有机溶剂性不如聚丙烯，因此，当厚度小时，不适宜长期放置汽油、酒精、油脂等。使用LDPE时，最好厚度应超过50mm；（7）LDPE具有易燃性，燃烧时，火焰无烟无色，且有烧滴现象并有蜡烛气，是鉴别的一个特点。

　　LDPE挤出吹膜时应选择熔融指数（MI）为2～6g/10min的吹膜级粒子，不仅有良好开口性，还有良好热封性。挤出机均化段温度在150~180℃，吹胀比2~3。牵引比应与吹胀比平衡。挤吹或注吹中空容器时，选择MI小于2g/10min的挤吹级或注吹级的LDPE粒子，大于2g/10min的粒子易产生瓶子的厚薄不均或根本吹不出好的容器。挤出流涎LDPE膜时，一般选用8～15g/10min的MI，太高的MI膜强度太低，挤出温度视流涎膜用途而定，如果为热封用，则温度不要超过200℃，如果为复合用，为了提高PE同其它基材的挤复牢度，可提高到300℃甚至更高的温度，但超过315℃以上时，时间不能太长，避免分介加大，性能降低。
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（二）中密度聚乙烯（MDPE）

　　中密度聚乙烯是密度为0.926～0.94g/cm3，与LDPE有相同性能的一种聚乙烯，由于密度的提高，MDPE的结晶度高达70%～80%，而密度和结晶度的提高，则提高了MDPE熔融温度、制品的硬度和强度。MDPE处于LDPE和HDPE之间。应当指出PE也有用压延方法成型成片材和薄膜的，但是由于LDPE熔融流动性太好，因此，压延加工都用于PE的填充改性材料中，如：片材用于真空吸塑包装制品时。

（三）高密度聚乙烯（HDPE）

7 R4 `# v4 w, |2 x8 \　　高密度聚乙烯（0.94～0.965g/cm3）的刚性、强韧性、机械强度、耐溶剂性、耐应力开裂性都比LDPE好。由于MI<1g/10mm的HDPE有很高的强度，因此，用于垃圾袋是吹膜级HDPE的重要用途之一，熔点126～136℃，结晶度超过90%。回转成型用HDPE可以选用MI3～20g/10min的粒子或粉末，生产大型高强度的包装容器。注射周转箱可以用MI为30～50g/10min的HDPE。HDPE成型温度为180～250℃。HDPE特点是强度很高，透明性差。

. v$ W/ ~9 Y0 C; e（四）线性低密度聚乙烯（LLDPE）
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　　LLDPE除了具有LDPE的一些特性外，它还有以下几个特点：（1）LLDPE具有极好的热封性，虽然LLDPE的熔融温度比LDPE要高5℃左右，但LLDPE的热封性具有良好的似离子性能，即：像离子型聚合物surlyn那样，热封面即使有严重的污染，仍旧有高度的热封强度；热封时温度只要高于起始热封温度就可有高热封强度，而一般的塑料，如：LDPE热封温度愈高，热封强度愈大，因此，如用LLDPE为热封材料，可只需使用较低的热封温度就可达到高度可靠的热封强度，适宜于高速热合机使用；（2）LLDPE的熔融粘度相当地大，是LDPE的10倍，而且LLDPE的熔融粘度对温度不敏感，而对加工应力的敏感性则很强，这就是说LLDPE不能用提高温度的方法来降低粘度，而只能用提高加工的速度，即：提高剪切应力的方法来提高熔融流动性，因此，加工LLDPE的螺杆设计是特殊的，主电机的功率往往是LDPE的2倍以上。我们常常用50%的LDPE 50%LLDPE的混合料来改善二者的性能，并使之可以在加工LDPE的设备上加工LLDPE。

7 W# M6 k' M) A5 Z（五）茂金属聚乙烯（mPE）

: ^: b/ x  h! x, D　　mPE同以上的各类PE不一样，它不是用一般的ziegler-Natta催化剂聚合而成的，而是用二茂基氯锆和甲基铝氧化物组成的新型催化剂生成的。特点是具有LLDPE同样的性能，同时也可以用提高温度，或提高剪切力的方法来提高流动性。它在塑料包装上一问世就得到广泛的应用。

（六）超高分子量聚乙烯（UHMWPE）

　　UHMWPE是分子量超过100万的一种聚乙烯，由于分子量特别高，其熔融流动性几乎为零，不适宜一般加工设备来加工，而只适宜于采用热压法或者冷压烧结法加工，现在利用其加入其它PE的掺混法用挤出法也可挤出，目前除了使用于包装容器外，还很少作其他用途。

　　在聚乙烯的配方设计上应注意以下几点：（1）各类聚乙烯及其乙烯共聚物。如：乙烯同醋酸乙烯酯（EVA）、乙烯同乙烯醇的共聚物等均有良好的相容性，因此可以共混改性以改善共混物的性能；（2）同一种产品型式，例如：薄膜，可以用多种生产工艺制造。同一种原料，因生产工艺的不同，制得的产品性能上是会有很大差异的；即使同一种产品同一种原料和生产工艺，使用的工艺参数不同，产品的性能也会有差异，因此，在注意生产配方、工艺外还应注意到生产中的温度，剪切应力，拉伸比等参数；（3）当使用橡胶与塑料共混改性时，最好使用粉末状的橡胶，或者应使用双辊炼胶机充分与塑料混炼，后切粒再生产，否则橡胶不易分散入塑料中，而在使用功能性材料如：填充剂，抗氧剂，抗静电剂等改性时，最好使用母料，以达到更加均匀的添加效果；（4）配方的重要原则是在全面满足制品使用要求的情况下使用价格最便宜，生产方法最简单的工艺。
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　　塑料的改性有化学改性和物理改性，共混配方是一种物理改性，层合（Lamination）也是一种改性。即使是二种完全相容的材料，也应当充分混合均匀才能有良好效果。共混物的性能是二个完全相容的物质的性能同它在共混物中的重量百分数的乘积之和。