聚乙烯(PE)的分类、特性和应用

聚乙烯(PE)的分类、特性和应用
什么是聚乙烯
聚乙烯是很结构简单的高分子，也是应用很广泛的高分子材料。
它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（ CH2=CH2）的加成聚合而成的。
聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压)，有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa)，高温(190–210°C)，过氧化物催化条件下自由基聚合，生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE)，它是支化结构的。
聚合压力大小：高压、中压、低压；
聚合实施方法：淤浆法、溶液法、气相法；
产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度；
产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。
聚乙烯特性
聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(很低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。
聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。
聚乙烯的种类
（1） LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯
（2） LLDPE：线形低密度聚乙烯
（3） MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂
（4） HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯
（5） UHMWPE：超高分子量聚乙烯
（6）改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX）
（7）乙烯共聚物：乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃（如辛烯POE、环烯烃）的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物（EAA、 EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH）
分子量达到3，000，000-6，000，000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。
主要方法：
液相法（又分为溶液法和淤浆法）和气相法（物料在反应器中的相态类型）。我国主要采用齐格勒催化剂的淤浆法。
条件与过程描述：纯度99%以上的乙烯在催化剂四氯化钛和一氯二乙基铝存在下，在压力0.1-0.5MPa和温度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤浆。经醇解破坏残余的催化剂、中和、水洗，并回收汽油和未聚合的乙烯，经干燥、造粒得到产品。
HDPE
（1）淤浆法HDPE的生产流程
（2）HDPE的特性
基本性能：无臭、无味、无毒的不透明的白色粉末，造粒后为乳白色颗粒；
玻璃化温度： -78℃；
熔点：比低密度聚乙烯高，约126～136℃；
密度：0.942-0.950（无定型态密度(25℃): 0.855 g/cm3，晶体密度(25℃): 1.00 g/cm3。）；
是分子为线型结构，很少支化现象，是较典型的结晶高聚物。机械性能均优于低密度聚乙烯，熔点，其脆化温度比低密度聚乙烯低，约-100～-140℃。
优点：
（1）良好的耐热性（软化点120-125℃）和耐寒性（脆化温度：-70℃）、使用温度可达100℃。
（2）机械性能（拉伸、弯曲、压缩、剪切强度和硬度均优于LDPE，耐磨性好。
（3）介电性能优良（绝缘材料！）。
（4）化学稳定性良好，室温下不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱、盐。
（5）吸水性和水蒸汽透过率很低（包装好材料！）。
缺点：
（1）耐老化性能（热氧老化）较差——抗氧剂和紫外吸收剂；
（2）在受力作用下，热变形温度很低。
线形低密度聚乙烯（LLDPE）
线形低密度聚乙烯的生产工艺主要通过溶液法和气相法，将乙烯与带有烷基的支化烯烃，如4-甲基-戊烯(4-methyl-1-pentene)、己烯、辛烯等共聚可以得到线性低密度聚乙烯(LLDPE)。也可以是其他共聚单体LLDPE的特性？线型低密度聚乙烯，分子中一般只有短支链存在；机械性能介于高密度和低密度聚乙烯两者之间；熔点比普通低密度聚乙烯高15℃；耐低温性能也比低密度聚乙烯好；耐环境应力开裂性比普通低密度聚乙烯高数十倍。
低密度聚乙烯（LDPE）
低密度聚乙烯（LDPE）的生产工艺用氧或过氧化物等作引发剂，使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。
乙烯经二级压缩后进入反应器，在压力100～300MPa、温度200～300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯，反应物经减压分离，使未反应的乙烯回收后循环使用，熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。
LDPE的特性：低密度聚乙烯，是无色、半透明颗粒，分子中有长支链，分子间排列不紧密；低温韧性很高。
聚乙烯的加工与应用
聚乙烯可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。
（1）聚乙烯应用薄膜
低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜，这种薄膜有良好的透明性和一定的抗拉强度，广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。
1975年以来，高密度聚乙烯薄膜也得到发展，它的强度高、耐低温、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。
线型低密度聚乙烯的很大用途也是制成薄膜，其强度、韧性均优于低密度聚乙烯，耐刺穿性和刚性也较好，透明性虽较差，仍稍优于高密度聚乙烯。
此外，还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层，制成高分子复合材料。
（2）聚乙烯应用中空制品
高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。如牛奶瓶、去污剂瓶；可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。
（3）聚乙烯应用管板材
挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设；挤出的板材可进行二次加工；也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作台板和建筑材料；防护套（例如缆索护套）。
（4）聚乙烯应用纤维
中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。
目前已研制出超高强度聚乙烯纤维（强度可达3～4GPa），可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。
（5）聚乙烯应用杂品
用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等；电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等；制造结构件时要用高密度聚乙烯。
LLDPE的应用
薄膜、片材——主要的；
注塑制品；
电线电缆；
滚塑制品——高速公路指示路标桶；
管和管道；
其他。
LDPE的应用
低密度聚乙烯相对软一些，主要用于制造塑料薄膜；电线电缆；热收缩护套

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