(整理)PE塑料的性能与应用

PE塑料的性能与应用

PE即聚乙烯，是一种具有多种结构和特性的聚合物。它主要分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、及特殊性能的超高分子量聚乙烯、低相对分子质量聚乙烯、高相对分子质量高密度聚乙烯、极低密度聚乙烯等。一般来说相对密度低于0.920的聚乙烯，通常称为低密度聚乙烯；相对密度等于或大于0.940的聚乙烯称为高密度聚乙烯；相对密度在0.926~0.940范围内的聚乙烯称为中密度聚乙烯。

由PE的分类上就能看出，密度是关系着PE塑料性能差异的主要指标，其次是相对分子质量，而密度又是树脂结晶度和分子线型结构不同造成的。线性结构的PE，结晶度高，密度大，熔融温度、硬度、屈服强度、弹性模量也高。尽管PE分子间的力不大，但主要因结晶度高，分子便堆砌紧密而强度增大。相反，支链度大的PE结晶度较小，则密度较低，可延伸性与韧性较大，即为柔韧性材料。

相对分子质量及其分布会直接影响结晶度，进而影响一系列性能，如：强度、硬度、韧性、耐磨性、耐化学药品和老化及耐低温脆折性等越高，而断裂伸长率降低。相对分子质量分布窄，对韧性和低温脆性却有所提高。而耐长期载荷变形，耐环境应力开裂性则下降。所以，相对分子质量分布的宽窄对PE制品的种类与使用性能也有密切关系。

另外，熔融指数是聚乙烯熔体流动性的定量指标，也是反映聚乙烯分子量大小的一个标志。一般情况下，PE的熔融指数越高，其分子量越低；反之PE的熔融指数越低，其分子量越高。PE的熔融指数对其加工影响较大。熔融指数大，则流动性就好，对注射成型有利，但对于直接挤出吹塑来说，则不希望熔融指数过高，特别是HDPE，熔融指数大，型坯易产生下坠，影响型坯的正常成型。若要吹塑大型制品时，应该选用高分子量高密度聚乙烯(代号为HMWHDPE)，其重均分子量在30~50万范围内，其分子量不仅明显地高于一般HDPE(重均分子量在15~20万之间)，而且分子量分布较宽，其熔体张力大，采用直接挤出吹塑成型时，大型制件的型坯也不易产生下坠问题。采用HMWHDPE制得的塑料制品还具有良好的耐冲击性、耐蠕变性以及耐应力开裂性。

⒈常用聚乙烯的性能介绍

⑴低密度聚乙烯性能：LDPE为乳白色蜡状颗粒，它具有无毒、无味、无臭，是PE中最轻的品种，结晶度较低，为55﹪~65﹪熔体流动速率较宽，约为0.2~50g/10min，具有良好的柔韧性、延伸性、透明性、耐寒性，有优良的加工性、化学稳定性及透气性较好，电绝缘性能优异，但其机械强度、透湿性、耐老化性能较差及耐热性低于高密度聚乙烯。

⑵高密度聚乙烯的性能：HDPE为白色粉末或颗粒状，无毒、无味、无臭，与LDPE相比，支链较少，结晶度较高，密度较大，相对分子质量常为十几万到几十万，熔体流动速率范围较窄；具有较高的刚性和韧性，优良的机械性能和耐热性，还具有较好的耐溶剂性、耐蒸汽渗透性等。

①HDPE的各项性能见表1—4

HDPE塑料可以采用挤出法、注塑法、挤出吹塑法、挤出压制法等方法成型。产品用途广泛。

HDPE塑料的品种很多，可根据具体需要选用，可用于中空吹塑成型的国产HDPE材料较多，也较容易从市场购得。

在挤出吹塑成型中，HDPE常用来吹塑耐腐蚀的中小型各类容器和汽车中空配件等产品。

⑶中密度聚乙烯的性能：MDPE大分子链的支化程度及其性能在很多方面介于HDPE和LDPE之间。它的密度和结晶度主要是由分子链中支链多少与长短不同决定的。支链多而长，

密度和结晶度下降，具有较好的柔韧和低温特性，但拉伸强度和硬度、耐热性等不如HDPE..但耐环境应力开裂性和强度长期保持性较好。

⑷线性低密度聚乙烯：LLDPE是乙烯与少量α-烯烃共聚而制得的一种高聚物，其分子结构与普通的LDPE(长链长分支)、HDPE(长链少分支)不同，为长链上附有若干短的分支的结构，分支的长短与数量决定于共聚单体的种类与用量。因此，分支有较强的规律性，且LDPE分子量的分布相对要狭窄一些。因此，即使LLDPE和LDPE的结晶度相当，密度相近，性能上却显示出较大的差异。

由于普通商品级LLDPE分子量分布比较狭窄，采用直接挤出吹塑法吹制中空容器时，型坯易下坠，难以制得性能优良的产品，因此当采用直接挤出吹塑法制LLDPE中空容器时，应选用分子量分布较宽的、吹塑专用级LLDPE树脂。

⑸HMWHDPE塑料：HMWHDPE（High Molecular Weight High Density Polyethylene）称为高相对分子质量高密度聚乙烯，它是PE类的新品种之一，有均聚物与共聚物之分，可以用淤浆法和气相法来生产。聚合反应在低压（0.48~3.1MPa）、低温（80~110℃）和过渡金属催化剂存在下进行，所用催化剂有齐格勒型或以铬氧化物为基础的菲利浦型。共聚单体多为1-丁烯、1-辛烯等α-烯烃。

HMWHDPE的重均相对分子质量为（2~5）x105，共聚物的密度为0.941~0.965g/cm³，而一般的HDPE的密度为0.941~0.954g/cm³。共聚物的密度与共聚物单体的关系密切，其结晶度与物理特性也不同于均聚物。

HMWHDPE具有优良的耐环境应力开裂性、冲击强度、拉伸强度、熔体强度、良好的刚性、高防潮性、耐磨性、化学稳定性和冲击性。

①HMWHDPE基本特性及影响因素见表5-5

HMWHDPE可以用挤出和吹塑法成型，在挤出成型时，挤出机需要设计强制冷却和进料沟槽的进料段，以提高生产效率，防止聚合物降解并提高材料的进料性能，并且可使挤出量提高60%以上。HMWHDPE在大型工业吹塑件的成型中，主要用来制作容积200L以上

的大型中空容器、塑料托盘、大型储水罐、储油罐等。

近几年国内各石化企业开发生产出了多种牌号的HMWHDPE，并且每年都有新的牌号材料出现，购买时主要应根据需要及市场的情况。国产牌号主要有：DMDY1158，7000F，8200B等。

②国产HMWHDPE的性能参数

国产HMWHDPE牌号及性能参数见表6

②ESCR为耐环境应力开裂指数。

⒉聚乙烯的其它特性

各种牌号的聚乙烯，其性能因组成、结构、分子量及分布等的不同而不尽相同。但就聚乙烯类塑料而言，它们之间存在着许多共同的特点，正是这些基本特征，使它们能够作为塑料中空容器的主要材料，在实践中得到了广泛的应用。

⑴力学性能

PE具有良好而均衡的机械性能，除了塑料花专用料等高流动性PE之外，通常PE的拉伸强度均在10MPa以上，断裂伸长率可达500%或更高。

PE的强度与分子结构之间有密切的关系。高密度聚乙烯大分子结构规整性强，结晶度高，强度较大。一般高密度聚乙烯的拉伸强度等性能均明显高于低密度聚乙烯，其中拉伸强度可达低密度聚乙烯的2倍以上，但高密度聚乙烯的冲击强度较低密度聚乙烯要低。

⑵耐化学腐蚀性

PE是耐化学腐蚀性最好的塑料之一，它的耐化学腐蚀性可简要归纳如下:

①PE耐绝大多数的稀酸，通常也不受各种盐及其溶液的侵蚀，但会受氧化型浓酸破坏，在高温下还会受氧化剂类物质的侵蚀；

②PE通常不受醇、醛、酮以及酯类物质的腐蚀；但在室温下会因为芳烃、脂芳烃、卤化烃的作用而引起一定程度的溶胀，LDPE在60℃以上、HDPE在80℃以上溶解作用也增大；PE在常温下受卤素的影响较小，但高温下会作用加速；

③PE对油类约有吸收，如矿物油、香精油会通过PE材料散逸出去；

④PE制品在脂肪及芳香烃、醛、酮、醇、浓硫酸、去污剂及皂、油及脂肪、碱金属的氢氧化物等应力开裂剂的作用下可能会产生应力开裂。

⑶耐候性

PE在紫外线、高能辐射的作用下，会在空气中发生降解，导致变色、表面龟裂直至脆