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聚乙烯(PE)分類、性能及應用

 平淡人生a9 2023-11-13 發(fā)布于湖南

聚乙烯(PE)是最受歡迎的熱塑性材料之一。它有不同的晶體結構,稱為HDPE,LDPE和LLDPE。這種商品塑料是通過加成或自由基聚合生產(chǎn)的。它用于廣泛的應用:塑料容器、瓶子、袋子、塑料玩具等。

什么是PE?

聚乙烯或聚乙烯是聚烯烴的一種。它通??s寫為 PE。PE的化學式為(C2H4)n.它重量輕,耐用,是最常用的塑料之一。用于冷凍食品袋、瓶子、谷物襯墊、酸奶容器等。環(huán)顧四周,所有回收代碼為 2 和 4 的塑料均由 PE 制成。這些塑料具有不同的晶體結構。

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PE是如何制成的?

聚乙烯由乙烯(或乙烯)單體聚合而成。PE鏈是通過加成或自由基聚合產(chǎn)生的??赡艿暮铣煞椒ㄓ校?p>齊格勒-納塔聚合和

茂金屬催化

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PE的常見類型有哪些?

根據(jù)其密度和分支,不同的PE等級可能具有非常不同的性能。因此,PE等級分類如下。

分支版本

低密度聚乙烯

線性低密度聚乙烯 (LLDPE)

線性版本

高密度聚乙烯

超高分子量聚乙烯

交聯(lián)聚乙烯(PEX 或交聯(lián)聚乙烯)

    此外,還提供其他類型的 PE,例如:

    中密度聚乙烯

    超低密度聚乙烯

    高分子量聚乙烯

    茂金屬聚乙烯

    氯化聚乙烯

    如何比較主要PE類型?

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    什么是高密度聚乙烯 (HDPE)?

    高密度聚乙烯(HDPE)是一種具有線性結構的經(jīng)濟高效的熱塑性塑料。它沒有分支或分支程度低。它具有柔韌性、半透明/蠟狀和耐候性。高密度聚乙烯的化學結構為:

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    HDPE由于結晶度高(>90%)而更堅硬。這也意味著它的透明度低于LDPE和LLDPE版本。HDPE在低溫下也顯示出韌性。

    HDPE在低溫(70-300°C)和壓力(10-80巴)下制造。它源自:

    要么改性天然氣(甲烷、乙烷、丙烷混合物)

    或原油催化裂化成汽油

    生產(chǎn)HDPE的兩種主要技術:漿料聚合或氣相聚合。

    高密度聚乙烯的特性

    1. 高密度聚乙烯熔點:120-140°C

    2. 高密度聚乙烯密度:0.93 至 0.97 克/厘米3

    3. 高密度聚乙烯的耐化學性:

    4. 對大多數(shù)溶劑具有出色的耐受性

      對醇、稀酸和堿具有極佳的耐受性

      中等耐油性和耐油脂性

      對碳氫化合物(脂肪族、芳族、鹵族)的抵抗力差

    5. 連續(xù)溫度:-50°C 至 +60°C,相對剛性的材料,具有有用的溫度能力

    6. 與其他形式的PE相比,拉伸強度更高

    7. 低成本聚合物,具有良好的加工性能

    8. 良好的耐低溫性

    9. 優(yōu)異的電絕緣性能

    10. 吸水率極低

    HDPE的缺點是什么?

    易受應力開裂

    剛度低于聚丙烯

    高成型收縮率

    抗紫外線和耐熱性差

    高頻焊接和連接不可能

    但是,某些等級已巧妙升級,并提供了一些改進的性能配置文件。


    高密度聚乙烯的應用

    出色的性能組合使HDPE成為各行各業(yè)各種應用的理想材料。HDPE的一些主要用途包括:

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    包裝應用 – HDPE 用于多種包裝應用,包括板條箱、托盤、牛奶和果汁瓶、食品包裝蓋、杰里罐、桶、工業(yè)散裝容器等。在此類應用中,HDPE為最終產(chǎn)品提供了合理的沖擊強度。

    消費品 – 低成本和易于加工性使HDPE成為多種家庭/消費品(如垃圾箱,家庭用品,冰盒,玩具等)的首選材料。

    纖維和紡織品 – 由于其高拉伸強度,HDPE廣泛用于農(nóng)業(yè)應用,如繩索,漁網(wǎng)和運動網(wǎng),網(wǎng)以及工業(yè)和裝飾織物。

    HDPE的其他應用包括管道和配件(用于天然氣,水,污水,排水,排污口,工業(yè)應用,電纜保護,鋼管涂層,大型檢查室和管道污水檢修孔等的管道),由于其優(yōu)異的耐化學性和耐水解性,汽車 - 油箱,布線和電纜 - 能源片,電信電纜。

    什么是低密度聚乙烯 (LDPE)?

    低密度聚乙烯(LDPE)是一種結晶度低(~50-60%)的半剛性聚合物。LDPE由4,000-40,000個碳原子組成,有許多短分支。與HDPE相比,它具有更高程度的短側鏈和長側鏈分支。LDPE的化學結構為:

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    LDPE是如何制造的?

    LDPE在高壓(1000-3000帕)和溫度(80-300°C)下生產(chǎn)。它是通過自由基聚合過程衍生的。
    生產(chǎn)LDPE的兩個基本過程:

    攪拌式高壓釜反應釜

    管式反應釜

    管式反應器由于其較高的乙烯轉化率而越來越優(yōu)先于高壓釜路線。

    LDPE的特性是什么?

    1. 低密度聚乙烯熔點:105 至 115°C

    2. 低密度聚乙烯密度:0.910–0.940 克/厘米3

    3. 低密度聚乙烯的耐化學性:

    4. 對醇、稀堿和酸具有良好的耐受性

      對脂肪族和芳香烴、礦物油、氧化劑和鹵代烴的抵抗力有限

    5. 耐溫連續(xù)可達80°C,短時間耐95°C。

    6. 低成本聚合物,具有良好的加工性能

    7. 低溫沖擊強度高,耐候性好

    8. 優(yōu)異的電絕緣性能

    9. 吸水率極低

    10. 薄膜透明

    LDPE的缺點是什么?

    聚合物鏈中存在更多的支化給LDPE性能帶來了一定的缺點。如:

    易受應力開裂

    強度低,剛度低,最高使用溫度。這限制了其在需要極端溫度的應用中的使用。

    高透氣性,尤其是二氧化碳

    抗紫外線性差

    高度易燃

    高頻焊接和連接不可能

    為了克服這些挑戰(zhàn),已經(jīng)開發(fā)了幾種具有改進性能的LDPE牌號,例如紫外線穩(wěn)定,高強度,抗粘連等。

    LDPE有哪些應用?

    LDPE主要用于制造容器,分配瓶,洗滌瓶,管道,計算機組件塑料袋以及各種成型實驗室設備。LDPE最流行的應用是塑料袋。

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    包裝 – 由于其低成本和良好的靈活性,LDPE 在包裝行業(yè)中用于藥品和擠壓瓶、瓶蓋和封蓋、防篡改、襯里、垃圾袋、食品包裝薄膜(冷凍、干貨等)、層壓等。

    管道和配件 – LDPE 由于其可塑性和低吸水性,用于制造管道和配件業(yè)的水管和軟管。

    其他應用包括消費品 - 家庭用品,柔性玩具,農(nóng)用薄膜,電線和電纜 - 次導體絕緣體,電纜護套。

    什么是線性低密度聚乙烯(LLDPE)?

    線性低密度聚乙烯(LLDPE)的結構具有具有短而均勻分支的線性主鏈(與LDPE的長分支不同)。這些短枝在伸長時能夠相互滑動,而不會像LPDE那樣纏繞在一起。它在結構上類似于LDPE。

    LLDPE是如何制造的?

    LLDPE由乙烯(或乙烷單體)與以下物質(zhì)聚合而成:

    1-丁烯,以及

    少量的1-己烯和1-辛烯。

    該過程使用齊格勒-納塔或茂金屬催化劑進行。在目前的情況下,由于以下特性,LLDPE在取代LDPE方面非常成功。

    LLDPE的特性是什么?

    非常靈活,沖擊強度高

    半透明和自然的乳白色

    非常適合溫和強力緩沖液,具有良好的耐化學性

    良好的水蒸氣和酒精阻隔性能

    良好的抗應力開裂性和抗沖擊性

    LLDPE有哪些應用?

    LLDPE適用于各種薄膜應用,例如:

    通用薄膜,

    拉伸膜,

    服裝包裝,

    農(nóng)用薄膜等

    什么是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)?

    超高分子量聚乙烯的分子量在3.5至7.5百萬amu之間。這比HDPE樹脂高約10倍。HDPE和UHMWPE的外觀相似。但UHMWPE是堅韌、耐磨且低成本的塑料。適用于可能涉及摩擦或磨損的工業(yè)或制造應用。

    UHMWPE是如何制造的?

    UHMWPE是使用茂金屬催化劑和乙烷單元合成的。這些單元粘合在一起,形成UHMWPE結構。這種結構每個分子有100,000至250,000個單體單位。

    UHMWPE的特性是什么?

    它具有優(yōu)異的機械性能,例如高耐磨性,沖擊強度和低摩擦系數(shù)。

    該材料幾乎完全是惰性的,因此在中等溫度下用于最具腐蝕性或腐蝕性的環(huán)境。

    即使在高溫下,它也能抵抗多種溶劑,但芳香族、鹵代烴和強氧化性材料(如硝酸)除外。

    這些特殊性能使該產(chǎn)品可用于多種高性能應用。

    UHMWPE適用于高磨損應用,如管材、襯里、筒倉、容器和其他設備。


    交聯(lián)聚乙烯(PEX 或交聯(lián)聚乙烯)

    高密度交聯(lián)PE是具有交聯(lián)結構的聚乙烯的一種形式。它縮寫為PEX或XLPE。它專為關鍵應用而設計。

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    交聯(lián)聚乙烯是如何制造的?

    交聯(lián)聚乙烯由聚乙烯在高壓下與有機過氧化物制成。這會產(chǎn)生自由基,從而產(chǎn)生聚合物的交聯(lián)。因此,樹脂專為以下關鍵應用而設計:

    化學品儲存管道系統(tǒng),

    循環(huán)輻射加熱和冷卻系統(tǒng),以及

    高壓電纜的絕緣。


    交聯(lián)聚乙烯有哪些特性?

    高低溫

    耐水解性

    高電氣和絕緣性能

    高耐磨性

    飲用水認證

    標準生產(chǎn)線上的高擠出速度

    成本更低

    機械更堅固


    交聯(lián)聚乙烯電纜的特點是什么?

    交聯(lián)聚乙烯電纜是迄今為止最受歡迎的電纜,交聯(lián)聚乙烯在多種電氣應用中提供了無限的好處,這要歸功于其防潮性、抗應力性和比其他同類電力電纜更高的抗熱變形保護。特別是在比較交聯(lián)聚乙烯與聚氯乙烯電纜時,交聯(lián)聚乙烯電源線具有:

    更長的使用壽命

    更好的耐熱聯(lián)聚乙烯電源線通??梢猿惺芨哌_260°C

    具有更好的拉伸強度和抗沖擊性

    更高的額定電流應用資格


    如何加工PE塑料?

    各種形式的聚乙烯可用于注塑、吹塑、擠出等工藝和各種薄膜制作工藝,如壓延或吹膜擠出。

    HDPE可以通過注塑,擠出(管材,吹膜和流延膜,電纜等),吹塑和滾塑成型輕松加工。作為注塑成型工藝的理想材料,主要用于批量和連續(xù)生產(chǎn)。

    用于LDPE的最常見加工技術是擠出(管材,吹膜和流延膜,電纜等)。LDPE也可以通過注塑或滾塑加工

    UHMWPE通過壓縮成型,柱塞擠出,凝膠紡絲和燒結進行各種加工。常規(guī)方法如注塑、吹塑或擠出成型,因為這種材料即使在高于其熔點的溫度下也不會流動。

    PE(主要是HDPE)作為3D打印材料逐漸普及。它的強度、低密度和無毒使其成為各種 3D 打印物體的理想選擇。此外,回收的PE等級和生物基PE也用于3D打印的加工。PE的絕對可用性鼓勵了將這種材料應用于增材制造的努力。

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    哪種類型的PE是可回收的?

    PE的兩種主要形式的樹脂識別代碼是:

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    LDPE和HDPE本質(zhì)上是不可生物降解的。它們對世界塑料廢物做出了重大貢獻。兩種形式的PE都是可回收的。它們用于生產(chǎn)非食品瓶、戶外應用塑料、堆肥箱等。

    HDPE管道用于非飲用水應用。對于飲用水,HDPE可用于熱水和冷水服務應用。

    近年來,交聯(lián)PE在飲用水中變得很流行,但PEX需要特殊的配件,并且不可回收。

    來源:助劑邦

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