低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的简介

永恒的爱

低密度聚乙烯
　　低密度聚乙烯（LDPE）是高压下乙烯自由基聚合而获得的热塑性塑料。LDPE是树脂中的聚乙烯家族中最老的成员，二十世纪四十年代早期就作为电线包皮第一次商业生产。LDPE综合了一些良好的性能：透明、化学惰性、密封能力好，易于成型加工。这决定了LDPE是当今高分子工业中最广泛使用的材料之一。
化学和性能
    乙烯是聚乙烯制品的基本结构单元。它是从炼油厂气、液化的石油气或液态烃中获得的无色气体。因为它是许多其它工业化学品和聚合物的成分，所以不断地存在乙烯供应的竞争。这种获得乙烯的竞争具有戏剧性地影响着聚乙烯的价格和有效价值。例如：1990年，国内乙烯生产能力约为465亿磅，其中 51％用于象聚乙烯这样的聚合物的生产。常规的LDPE可用两种方法生产：管式法或釜式法。两种制法都是将高纯度乙烯通入高压（103到276MPa）高温（300到500F）含有引发剂的反应器中。引发剂或是氧气或是一种有机过氧化物。反应终止的实现是通过加入链终止剂或靠两个分子链的连结。与其它聚乙烯（HDPE和LLDPE）制法获得的线性结构不同，通过高压手段制得的聚合物是分支结构。这种分支结构赋与常规LDPE优异的透明性、曲挠性及易于挤出的性能。为满足不同应用而特制的LDPE树脂是通过分子量、结晶度及分子量分布MWD的平衡与控制而得到的。分子量是表示构成聚合物的所有分子链的平均长度。为了方便，熔融指数（MI）被选作塑料工业分子量大小的量度。熔融指数用克/10分钟给出，它与分子量的大小成反比。对于LDPE，熔融指数反映了树脂的流动性能和涉及成品大形变的性质。降低MI（增大分子量）在增加大部分强度性能的同时，降低了LDPE的流动性和制造过程中树脂流向薄壁的能力。LDPE中的结晶度是树脂中存在的分支短链数量的函数。对于LDPE，结晶度正常浮动范围为 30—40％。增加 LDPE的结晶度将增大 LDPE的刚度、抗化学腐蚀性、透气性能、拉伸强度、耐热性；同时，降低了LDPE的冲击强度、撕裂强度和抗应力开裂性。分子量分布（MWD）或聚合度分布性定义为重均分子量与数均分子量的比值。塑料工业中，MWD值3—5的树脂被认为是具有窄的分子量分布，MWD值6—12为中等分子量分布，MWD值在13以上视为宽分子量分布。MWD主要反映与流动相关的性能。具有相等平均分于量的树脂，宽分子量分布的在加工过程显示了比窄分子量分布的树脂具有更好的流动性。MWD对最终使用性能有些影响。但是，MWD的影响一般都被分子量的变化影响掩盖。
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5 @# N7 |8 x! X3 s6 M1 Y1 W9 m    LDPE级别可以满足大部分热塑性成型加工技术的要求。包括：薄膜吹制、薄膜铸制、挤压贴胶、电线电缆贴胶、注射成型、吹塑成型。
应用
    LDPE可单独使用或与聚乙烯家族其它成员共混使用。广泛应用于包装。建筑、农业、工业和消费市场。
( x3 H, ]. A! O; U( Y    挤出薄膜。LDPE最大的销路是制作薄膜（＜12毫时＝。吹塑或铸压工艺生产出的单一和复合LDPE薄膜占LDPE国内消费总量的 55％以上。 LDPE制做的薄膜表现了良好的光学性能、强度、曲挠性、密封性以及缓慢的气味扩散性和化学稳定性。LDPE用来包装面包、农产品、快餐食品、纺织品、经久性消费品及一些工业制品。LDPE也可用作非包装薄膜，比如：一次性尿布、农用薄膜和缩水膜。
+ D# T' G2 e" P7 J, J+ E    挤压贴胶。它是LDPE的另一个主要市场。由于LDPE分子的结构特点，它是聚乙烯树脂家族中唯一能够满足挤压贴胶加工工艺要求的树脂。贴胶提供了有助于成品包装密封的防护层，必不可少的优良的拉伸性能、持久的覆盖性和低的气味扩散性。典型的熔融指数范围为3—15克／1O分钟。LDPE贴胶可覆盖在很多基质上面，如：纸、板，布料和其它高分子材料。LDPE贴胶是保证基质热密封性和防湿性的一个经济而有效的手段。使用LDPE贴胶的市场有盛牛奶的盒子，无菌防腐包装，食品包装。胶带和纸制品。
0 b# i" a. x' \( _+ \1 o4 R    LDPE复合挤压广泛作为高阻隔复合层压板的一种组分。重要的要求就是防湿和密封。满足不同的要求，树脂的性能随之不同。它可用于无菌包装、药品与日用品的包装。
& u0 G. a3 N, x8 |  I, W    模塑。在聚乙烯树脂家族的竞争中，吹塑成型与注射成型使用常规LDPE已经相对稳定。LDPE树脂由于它的抗曲挠性和加工特性而被用于模塑成型。树脂熔融指数范围为0．5—2．0克／10分钟，密度变化范围 0．918—0．922克／立方厘米。LDPE模塑应用于制做要求挤压性能的医用和日用消费瓶以及封密件。
    电线与电缆。LDPE最初是用作电线、电缆的包皮材料。LDPE显示了优异的电性能和抗磨性能，这些性能是市场上严格要求的。树脂熔融指数范围为0.25-2.0克／10分钟，密度为0．918一0．932克／立方厘米。当今，LDPE树脂被用作电讯电缆的外皮。
% X- ?; B9 X( j3 P$ N" T) `# i    线性低密度聚乙烯（LLDPE）
　　
% o4 ]: j! {4 W/ a* X    线性低密度聚乙烯在结构上不同于一般的低密度聚乙烯，因为不存在长支链。LLDPE的线性度取决于LLDPE和 LDPE的不同生产加工过程。LLDPE 通常在更低温度和压力下，由乙烯和高 级的a烯烃如丁烯、己烯或辛烯共聚合 而生成。共聚过程生成的LLDPE聚合 物具有比一般LDPE更窄的分子量分 布，同时具有线性结构使其有着不同的 流变特性。LLDPE的熔融流动特性适l应新工艺的要求，特别是用薄膜挤出工艺，可产出高质的 LLDPE产品。LLDPE应用于聚乙烯所有的传统市场。增强了抗伸、抗穿透、抗冲击和 抗撕裂的性能使LLDPE适于作薄膜。 它的优异的抗环境应力开裂性，抗低温冲击性和抗翘曲性使 LLDPE对管材、板材挤塑和所有模塑应用都有吸引力。 LLDPE最新的应用是作为地膜用于废 渣填埋和废液池的衬层。
( `! X: w0 T2 ~" [$ L2 S% O- D生产和特性
    LLDPE的生产起始于过渡金属催化剂，特别是齐格勒（Ziegler）或飞利 浦（Phillips）类型。基于环烯烃金属衍生物催化剂的新工艺是LLDPE生产的另一个选择方案。实际的聚合反应可以在溶液和气相反应器中进行。通常，辛烯与乙烯在溶液相反应器中共聚，丁烯。己烯与乙烯在气相反应器中聚合。在气相反应器中生成的LLDPE树脂是颗粒形式，且可以粉料或进一步加工成粒料出售。
    以己烯和辛烯为基础的新一代超LLDPE已由莫比尔、联合碳化物。Novacor和道塑料等公司推出。这些材料具有很大的韧性极限，在自动取出袋的应用中有新的潜力。
    很低密度PE树脂（密度低于0．910g/cc。）也在近年出现。 VLDPES具有的柔性且软度是LLDPE达不到的。
    树脂的特性一般体现在熔融指数和密度。熔融指数可反映出树脂的平均分子量且主要受反应温度控制。平均分子量与分子量分布（MWD）无关。催化剂选择影响MWD。
  D" B, S- ]% r  ^" f    密度由共聚用单体在聚乙烯链中的浓度决定。共聚用单体浓度控制短支链数目（其长度取决于共聚用单体类型）从而控制树脂密度。共聚用单体浓度越高，树脂密度越低。
    在结构上，LLDPE在支链的数目和类型上与LDPE不同，高压LDPE有长支链，而线性LDPE只具有短支链。在结构上，LLDPE只在短支链数目上与HDPE不同。HDPE的短支链数目较少，因此，是有更高密度的材料。
    LLDPE的物理特性受控于它的分子量，MWD和密度。LLDPE优于LDPE，归根结底取决其用途。通常，在所有应用中用LLDPE生产刚性更强的产品，虽然根据ATSM对低密度材料标准，LLDPE和LDPE的密度都在0．91—0．925之间。
    LLDPE形成更高结晶结构，因为不存在长支链。LLDPE较大的结晶性产生较高刚性的产品。这种较高的结晶度也使LLDPE与LDPE相比，熔点提高了 10～15℃。
    更高的抗伸强度、抗穿透性、抗撕裂性和伸长率增加是LLDPE的特性，使其特别适用于制薄膜。如果用己烯或辛烯代替丁烯作共聚单体甚至连抗冲击力和抗撕裂性也可得到较大的改进。对于相同熔体指数和密度下的给定树脂，己烯和辛烯LLDPE树脂在冲击和撕裂性能上提高到 300％。己烯和辛烯树脂更长的侧链在链之间起到象“绳结”分子一样的作用，改进了化合物的韧性。
    用环烯烃金属衍生物催化剂生产树脂将具有独特的性能。更窄的MWD，改进了共聚单体分布，有更好的薄膜透明度、密封性和冲击强度，这些与用齐格勒催化剂生产的LLDPE相似。 在透明度这一特性上，LLDPE具有与LDPE相似的缺点O LLDPE薄膜的浊度和光泽度是不好的，主要因为它的更高结晶性造成了薄膜表面粗糙度。LLDPE树脂的透明度可通过与少量的LDPE共混而改善。
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    LDPE和LLDPE都具有极好的流变性或熔融流动性。LLDPE有更小的剪切敏感性，因为它具有窄分子量分布和短支链。
, {" n, y$ m9 }3 l1 o9 j    在剪切过程中（例如挤塑），LLDPE保持了更大的粘度，因而比相同熔融指数的LDPE难于加工。在挤塑中，LLDPE更低的剪切敏感性使聚合物分子链的应力松驰更快，并且由此物理性质对吹胀比改变的敏感性减小。
. z+ F" B& t% g    在熔体延伸中，LLDPE在各种应变速率下通常都具有较低的粘度。也就是说它将不会象LDPE一样在拉伸时产生应变硬化。随聚乙烯的形变率增加．LDPE显示出粘度的惊人增加，这是由分子链缠结引起。
+ X1 W1 \, }3 K& K    这种现象在 LLDPE中观察不出，因为在LLDPE中缺少长支链使聚合物不缠结。这种性能对薄膜应用极重要．因为 LLDPE薄膜在保持高强度和韧性下召易制更薄薄膜。nLLDPE的流变性可概括为“剪切时刚性”和“延伸时柔软”。
/ Z( c" M# R( J+ F. |    当用LLDPE 替代LDPE时薄膜挤塑设备和条件必须做修改。LLDPE的高粘度要求挤塑机有更大的功率．并提供更高的熔体温度和压力。
    模口隙距必须加宽以避免由于产生高背压和熔体断裂而降低产量。 LDPE和 LLDPE的一般模口隙距尺寸分别是O． 024～0． 040 in．和 0． 060－0． 10in。
1 ~  E5 O2 {: ^1 k2 _    LLDPE的“延伸时柔软”的特性在吹膜过程中是一个缺点。LLDPE的吹塑薄膜膜泡不象 LDPE的那么稳定。
! P, ~1 u2 y9 C% L  z$ q) d, B7 b    一般的单唇风环对 LDPE的稳定足够使用．LLDPE的特有的膜泡要求更完善的双唇风环来稳定。用双唇风环冷却内部膜泡可增加膜泡稳定性，同时在高生产率下提高薄膜生产能力。除了膜泡的更好冷却外，很多薄膜生产厂采用与LDPE共混方法以增强LLDPE溶道理上，LLDPE的挤塑可以在现有LDPE薄膜设备上完成，当LDPE的共混物中 LLDPE的浓度达 50％时。加工 100％ LLDPE或富含 LLDPE的与LDPE共混材料时，采用一般的LDPE挤塑机，必需改进设备。
    根据挤塑机的寿命，要求改进的可能是加宽模口隙距，改良风环，修改螺杆设计以更好挤出，必要时应增加电机功率和转矩。对于注塑应用，一般不需改进设备，但加工条件需达最佳化。
    滚塑加工要求LLDPE研磨成均匀颗粒（35筛孔）。加工过程包括用粉末状LLDPE填满模具，加热并双轴向地旋转模具使LLDPE均匀分布。冷却后产品从模具中移出。

应用
% f$ ]( Z8 |) T4 l) ~    LLDPE已渗透到聚乙烯的大多数传统市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。防渗漏地膜是新开发的LLDPE市场。地膜，一种大型挤出片材，用作废渣填埋和废物池衬垫，防止渗漏或污染周围地区。
    LLDPE的一些薄膜市场，例如生产袋子、垃圾袋、弹性包装物、工业用衬套、巾式衬套和购物袋，这些都是利用改进强度和韧性后这种树脂的优点。透明薄膜，例如面包袋，一直由LDPE占统治地位，因为它有更好的浊度。然而，LLDPE与LDPE的共混物将改进强度。抗穿透性和LDPE薄膜的刚度，而不显著影响薄膜的透明度。
$ m9 u. n1 ]3 ?) T' E/ L5 \$ ?, |+ R/ y1 M    注塑和滚塑是LLDPE最大的两个模塑应用。这种树脂优越的韧性和低温、冲击强度理论上适于废物箱、玩具和冷藏器具。
    另外，LLDPE的高抗环境应力开裂性使其适用于注塑与油类食品接触的模塑盖子，滚塑废料容器、燃料箱和化学品槽罐。
: x5 y* y; b6 l/ Y8 [' q% G    在管材和电线电缆涂敷层中应用的市场较小，在这里LLDPE提供的高破裂强度和抗环境应力开裂性可满足要求。目前， LLDPE的 65％－ 70％用于制作薄膜。