各种塑料的特性介绍
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一、聚乙烯类塑料
聚乙烯是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物,英文名简称PE。PE的合成原料来自石油,自1965年以来一直高居世界塑料树脂产量第一位。目前,聚乙烯的主要品种有:
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),
茂金属聚乙烯(m-PE)
还有其改性品种:乙烯—乙酸乙烯酯(EVA)ﻭ氯化聚乙烯(CPE)。ﻭ1、聚乙烯类塑料的结构性能
PE为线性聚合物,属于高分子长链脂肪烃;分子对称无极性,分子间作用力小,力学性能不高、电绝缘性好、熔点低、印刷性不好。PE的结构规整,线性度高,因而易于结晶。结晶度从高到低排序:HDPE,LLDPE,LDPE。随结晶度的提高,PE制品的密度、刚性、硬度和强度等性能提高,但冲击性能下降。
(1)一般性能 PE树脂为无味、无毒的白色粉末或颗粒,外观呈乳白色,有似腊的手感;吸水率低,小于0•01%。PE膜透明,透明度随结晶度提高而下降。PE膜的透水率低但透气性较大,不适于保鲜包装而适于防潮包装。PE易燃,氧指数仅为17•4,燃烧时低烟,有少量熔融滴落,火焰上黄下蓝,有石蜡气味。PE的耐水性较好。制品表面无极性,难以粘合和印刷,须经表面处理才可改善。
(2)力学性能 PE的力学性能一般,其拉伸强度较低,抗蠕变性不好,耐冲击性能较好。PE的耐环境应力开裂性不好,但随分子量增大而改善。PE的耐穿刺性好,并以LLDPE最好。ﻭ(3)热学性能 PE的耐热性不高,随分子量和结晶度的提高而改善。PE的耐低温性好,脆化温度一般可达-50℃以下;随分子量的增大,最低可达-140℃。PE的线膨胀系数大,在塑料中属较大者。PE的热导率属塑料中较高者。
(4)电学性能 PE无极性,因此电性能十分优异。介电损耗很低,且随温度和频率变化极小。PE是少数耐电晕性好的塑料品种,介电强度又高,因而可用做高压绝缘材料。
(5)环境性能 PE具有良好的化学稳定性。在常温下可耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀,具体有稀硫酸、稀硝酸、任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸及乙酸等,但不耐强氧化剂如发烟硫酸、、浓硫酸和铬酸等。PE在60℃以下不溶于一般溶剂,但与脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂。温度超过60℃后,可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油及石蜡中;温度超过100℃后,可溶于四氢化萘。ﻭPE耐候性不好,日晒、雨淋都会引起老化,需加入抗氧剂和光稳定剂改善。ﻭ2、聚乙烯类塑料的应用范围
(1)薄膜类制品
薄膜类制品是PE的最主要用途。LDPE树脂用于膜类制品可占50%以上,可用于食品、日用品、蔬菜、收缩、自粘、垃圾袋等轻质包装膜及农业用地膜、棚膜等。HDPE树脂用于膜类制品可占10%以上。因其薄膜强度高,主要用于重包装膜、撕裂膜及背心袋等。LLDPE树脂用于膜类制品的比重比L DPE还要大,可占树脂的70%以上。LLDPE膜具有延伸性好、较高的拉伸强度、耐穿刺、耐环境应力开裂及低温冲击性好、可制成超薄膜等优点,主要用于包装膜、垃圾袋、保鲜膜、自粘膜及超薄地膜等。ﻭ(2)注塑制品
PE因加工性好而广泛用于注塑制品,其中HDPE占30%以上,LDPE和LLDPE各占10%以上。主要生产:日用品如盆、桶、盒、暖瓶壳、杯、玩具等,周转箱、瓦楞箱。
(3)中空制品
以HDPE树脂为主,可占树脂用量的20%。其制品具有耐应力开裂性好、耐油性好、耐低温冲击性好等优点,可用于食品油、酒类、汽油及化学制剂等液体的包装。此外还有中空玩具等。ﻭ(4)管材类制品
以HDPE树脂为主,主要用于生活给水、燃气输送、农业排灌、电缆穿线管、液体吸管及圆珠笔芯等。LDPE管还可用于化妆品、药品、牙膏、鞋油等的包装。ﻭ (5)丝类制品
圆丝用HDPE为原料,主要用于编织渔网、缆绳、工业滤网及民用纱窗网等。扁丝以HDPE和LLDP E为原料,主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。
(6)电缆制品
PE广泛用于中、高压电缆的绝缘和护套材料,其中以LDPE为主,最高耐压可达220kV。
(7)其它制品
HDPE、LLDPE可用于打包带。LLDPE可用于型材。
3、聚乙烯的其它品种
(1)茂金属聚乙烯(m-PE)ﻭ茂金属聚乙烯是聚合反应所用催化剂为茂金属型的聚合物,因其性能独特而单列,英文简称m-PE。ﻭ茂金属聚乙烯的特性有:分子量高且分布窄、支链少而短、密度低、纯度高、高透明性、高拉伸强度、高冲击性、热封温度低且范围广、耐穿刺性等。
用茂金属聚乙烯制成的薄膜具有优异的强度、高透明度和低热封温度 (比 LLDPE
低20℃)。ﻭ目前,由于茂金属聚乙烯的价格偏高,一时尚不能取代传统的聚乙烯,但可以同EPR、EVA等相竞争。其应用主要为膜类产品,如LLDPE与茂金属HDPE共混,可用于生产阻油脂性重包装袋。
(2)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)ﻭ超高分子量聚乙烯为相对分子质量高达100万-400万的聚乙烯类聚合物,英文简称UHMWPE。与普通PE相比,UHMWPE具有耐磨性好(比POM大15倍)、低摩擦性(摩擦系数油润滑时为0.05~0.08)、抗冲击性好、自润滑性好、生理相容性好及耐腐蚀等优点;但其硬度低、强度不高、耐热性差、抗蠕变性差及成型加工困难。ﻭUHMWPE主要用来生产管材、型材、中空制品和注塑制品,具体应用如下:ﻭ①耐磨输送管道。可用于煤、矿粉、水泥、石灰、盐、粮食的输送管道,耐磨性比金属高10~50倍。ﻭ②机械零件。主要利用其耐磨性,如纺织机械中的投梭器、打梭棒、齿轮、连接器、扫花杆、缓冲块及偏心块等;在造纸机械中用于水箱盖板、刮水器、压密件、接头及密封轴杆等;机床中用于导轨、滑道及摩擦轮等。
③医用材料。利用生理相容性好和耐腐蚀的优点,用于矫形外科材料和人工关节等。
④其它制品。利用耐辐射性,制造核电站遮盖板;利用高冲击性,制造防弹衣、滑雪板等。ﻭ (3)乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)
EV A中乙酸乙烯酯(VA)的含量不同,其性能差异很大,用途也不同。EVA的外观为半透明或半乳白色的颗粒或料粉,易燃,离火不灭,并有熔融滴落,发出乳酸味。EV A的特点为:良好的柔软性、韧性、耐低温性、耐候性、耐应力开裂性、热合性、焊接性、粘结性、透明性、高光泽性、耐化学药品性、抗臭氧性、着色性及与填料的容合性等。ﻭEV A的加工性良好,加工特性和技术与LDPE相同,但由于熔融粘度较低,热稳定性有限,加工温度比LDPE低20-40℃。
EVA主要应用在如下几方面:ﻭ①薄膜类为EVA的主要用途,可用于包装膜和农业用膜,具体有重包装膜、冷冻包装膜、食品包装膜、复合膜、热收缩膜、自粘膜及阻隔保鲜膜等。EV A农膜的保温性、透光性、耐老化性、无滴性都优于PE膜。
②注塑制品自行车座、玩具、密封容器、人造草坪及汽车挡泥板等。
③挤出制品软管、电缆护套、吸水管等。ﻭ④发泡制品凉鞋、拖鞋、鞋底、自行车胎及玩具车轮等。ﻭ(4)氯化聚乙烯(CPE)
CPE含氯量大小不同,其性能差别很大。含氯量在25%-40%时为软性材料,含氯量大于40%时为硬质材料。常用的CPE含氯量为30%-40%,并以含氯量35%的135A和含氯量为40%的140B 两个牌号最为常用。ﻭCPE为PE氯化的产物,PE大分子的规整性被破坏,结晶能力降低,制品的柔软性提高,成为弹性体类材料。CPE具有优异的抗冲性、阻燃性(氧指数为27)、耐热性(可在120℃温度下长期使用)、耐候性、耐油、耐酸碱、耐臭氧老化,耐磨性高,电绝缘性好。
CPE的加工可分为直接加工和硫化加工两种。
直接加工可用注塑、挤出、压延等方法成型,制品如压延法生产防水卷材、挤出法生产门窗用密封条等。硫化加工可制造仿革鞋底等。
CPE的应用可分为单独制品和改性剂两类。单独制品不如改性剂用量大,主要用来制造防水卷材、密封条、电缆护套及输送带等。作为抗冲改性剂,可用于硬质PVC、PE及ABS的共混材料,主要改善制品的冲击性能和阻燃性能。此外,CPE还可用于共混物的相容剂。ﻭ
二、聚氯乙烯塑料ﻭ聚氯乙烯是由氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物,英文简称PVC。PVC 为最早实现工业化的树脂品种之一,是在20世纪60年代以前产量最大的树脂品种,只是在60年代后期退居第二位。近年来,由于PVC合成原料丰富、合成路线的改进、树脂中氯乙烯单体含量的降低,价格低廉,在化学建材等领域中的应用日益扩大,其需求量增加很快,地位逐渐加强。
PVC树脂的合成,在20世纪50年代以前一直以乙炔电石法生产,50年代后期转向原料充足、成本低廉的乙烯氧化法。目前世界上由此法生产的PVC可占到80%以上。PVC树脂的合成以悬浮法为主,产量可占80%-85%,其次为乳液法。按分子量的大小可将PVC分成通用型和高聚合度型两种,常用的树脂大都为通用型。按树脂的形态可分为粉状和糊状两种。粉状常用于生产压延、注塑和挤出制品;乳液常用于生产人造革、壁纸、儿童玩具及乳胶手套等。按结构不同可分为紧密型和疏松型两种,疏松型可大量吸收增塑剂,常用于软制品的生产;紧密型吸收增塑剂的能力低,主要用于硬制品的生产。
PVC的突出性能为力学强度高、硬度大、耐化学腐蚀性好、电绝缘性好、印刷和焊接性好、阻燃、价格低、制品软硬度可调等,常用于替代金属和木材。PVC的缺点为热稳定性不好,加工性不好,耐冲击