高分子材料 聚乙烯

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13
损耗因子/
0.0002
0.09
吸水性/24hr
0.01
0.2~0.6
7. 加工性能
吸水率低，加工前不必干燥 分子量和支化度对熔体速率有很大影响：
分子量 MFI 分子量相同， 支化度 ，MFI 熔体流动性: LDPE>HDPE
LLDPE
HDPE
10~30
10~30
<10
～30
0
0
55~65
～70
80~95
0.91～0.93 0.92～0.935 0.94～0.965
80～95
90～105 110～130
3. 分子量对结晶的影响
HDPE：提高分子量对结晶度几乎没有影响。 LDPE：提高分子量会导致结晶度略有提高。
分子量 提高
中压法是美国菲利浦石油化学公司发明， 1957年工业化。
线性低密度聚乙烯（LLDPE的合成）
乙烯与少量α-烯烃共聚 在低压（1.4-2.1MPa）和较低温度（75-90oC）
下聚合。 催化剂：CrO3＋TiCl4＋无机氧化物载体 聚合机理：配位聚合(阴离子聚合） 产物比重：0.92-0.935。 20世纪70年代出现的。
PE非常容易结晶、而且结晶度很高（>55%)。
在使用温度ຫໍສະໝຸດ Baidu，PE中大量结晶相和少量无定形 结构并存。
2. 支化度对结晶的影响
链规整性 提高
结晶度 提高
密度 提高
性能 短支链支化度/1000C 长支链支化度/1000C 结晶度/% 密度/（g.cm-3） 最高使用温度/oC
结晶结构 规整
熔点 提高
LDPE
L/t(Lt L0)/t(t0)
L0
L0
1.2 聚乙烯的品种和合成条件
<一> 聚乙烯的定义 聚乙烯是乙烯聚合而成的聚合物，分子
式为：
CH2 CH2 n
英文为：polyethylene, 缩写为：PE。
<二> 聚乙烯的单体来源
主要来源：石油烷烃热裂解、分离精制。
单体 来源
次要来源
乙醇脱水 乙炔加氢 从天然气中分离
增大分子 间的缠结
提高分子 间的相互
作用
<三> 性能
1. 基本性质 无臭、无味、无毒； 乳白色蜡状固体，半透明或不透明； 透水率低但透气性大； 易燃，是最易燃的塑料之一。
2. 力学性能
•聚乙烯的强度主要是其结晶结构提供的；
•分子链柔顺；
•分子间的作用力弱。 聚乙烯力学性能一般： （1）拉伸强度比较低 （2）硬度不高 （3）抗蠕变性差 （4）抗冲击性能较好。
HDPE>LLDPE>LDPE 膨胀系数大
HDPE<LLDPE<LDPE
5. 耐化学药品性 良好的化学稳定性； 较好的耐溶剂性； 低表面能，黏附性低。
6. 电性能 优异的电绝缘性（>1016 Ω.cm) 可做高频、高压绝缘材料。
性能
PE
PF
体积电阻率/Ω.cm
1×1016
2×1013
击穿电压/Kv/mm
1.1 预备知识
<一>熔体流动指数 （MFI）：在规定的温 度和压力下，试样熔体 每 10min 通 过 标 准 出 料 模孔的总重量(克)。单 位:g/10min。
MFI 的 大 小 与 分 子 量大小基本成反比。
砝 码 重 2160g ， 料 筒 内 径 9.544mm ， 出 料 模 孔 内 径 2.095mm，长8mm。
1.3 聚乙烯的结构与性能特征
<一> LDPE、HDPE和LLDPE的链结构
LDPE：存在大量的长支链和短支链。
HDPE：只有少量的短支链。
LLDPE：有较多的短支链，但没有长支链。
<二> PE的聚集态结构
1. PE的结构特征
PE分子链 的特点：
分子链非常柔顺，Tg～-125oC。 结构单元对称、规整
产物品种
LDPE
M DPE
HDPE
低压 1.3 100 A l(C 2H 5)2 + TiCl4 离子 0 .9 4 1 -0 .9 6 5
HDPE
LDPE 的 合 成 方 法 是 英 国 帝 国 化 学 公 司 （ICI），在1933年发明，在1939年工业化。
低压法是德国化学家Ziegler1953年发明， 1957年工业化。
<二>热变形温度（HDT）：塑料试样在静弯曲负荷作 用下，浸入一种等速升温的液体(或空气)传热介质中， 当试样受热变形，变形量达到一定时的温度。
压 力 1.82MPa 或 0.46MPa ， 升 温 速 率 2℃/min 或5℃/min
<三> 维卡温度(维卡软化温度），是指测定 高分子材料在合适的液体传热介质中，在一 定的负荷、一定的等速升温条件下，试样被1 毫米2压针头压入1毫米时的温度。
<四> 固体线膨胀系数
固体的膨胀比气体和液体小得多，直接测定固体 的体积膨胀比较困难。但根据固体（非晶体或多 晶体）在温度升高时形状不变可以推知，固体在 各方向上膨胀规律相同。因此可以用固体在一个 方向上的线膨胀规律来表现它的体膨胀。
通常定义，固体在温度每升高1℃时，在某一方向 上的长度增量ΔL／Δt与室温下（严格些应是0℃时） 同方向上的长度L0之比，叫做固体的线胀系数α， (Linear expansion factor)
等），因为塑料材料加工过程中有残余内应 力存在，使得材料在远远低于屈服应力值时 就发生了开裂的现象称为环境应力开裂。是 聚烯烃塑料，特别是PE特有的现象。
耐环境应力开裂性： HDPE < LLDPE < LDPE
4. 热性能 PE耐热性低 HDT：HDPE > LLDPE > LDPE MFI提高（分子量下降）, HDT降低。 PE耐寒性好 MFI减小，耐寒性提高。 PE的导热性在塑料里比较高
结晶度, 密度： LDPE < LLDPE < 拉伸强度： LDPE < LLDPE < 硬度： LDPE < LLDPE <
HDPE HDPE HDPE
抗蠕变性： LDPE < LLDPE < HDPE
抗冲击性： LDPE > LLDPE > HDPE
分子量提高，PE各项力学性能均提高。
3. 环境应力开裂 在外界环境的作用下（例如溶剂、氧气
<三> 合成方法和品种
方法
高压
中压
聚 合 压 力（ M P a ） 1 5 0 -3 0 0
1.8-8.0
聚 合 温 度 （ oC） 180-200
130-270
引发催化体系
O2 和有机 过氧化物
过渡金属氧 化物
聚合机理
自由基
离子
产物比重
0.91-0.93 0.926-0.94
0 .9 4 1 -0 .9 6 5