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聚乙烯(PE)分类、性能及应用

 平淡人生a9 2023-11-13 发布于湖南

聚乙烯(PE)是最受欢迎的热塑性材料之一。它有不同的晶体结构,称为HDPE,LDPE和LLDPE。这种商品塑料是通过加成或自由基聚合生产的。它用于广泛的应用: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烃的一种。它通常缩写为 PE。PE的化学式为(C2H4)n.它重量轻,耐用,是最常用的塑料之一。用于冷冻食品袋、瓶子、谷物衬垫、酸奶容器等。环顾四周,所有回收代码为 2 和 4 的塑料均由 PE 制成。这些塑料具有不同的晶体结构。

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PE是如何制成的?

聚乙烯由乙烯(或乙烯)单体聚合而成。PE链是通过加成或自由基聚合产生的。可能的合成方法有:

齐格勒-纳塔聚合和

茂金属催化

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PE的常见类型有哪些?

根据其密度和分支,不同的PE等级可能具有非常不同的性能。因此,PE等级分类如下。

分支版本

低密度聚乙烯

线性低密度聚乙烯 (LLDPE)

线性版本

高密度聚乙烯

超高分子量聚乙烯

交联聚乙烯(PEX 或交联聚乙烯)

    此外,还提供其他类型的 PE,例如:

    中密度聚乙烯

    超低密度聚乙烯

    高分子量聚乙烯

    茂金属聚乙烯

    氯化聚乙烯

    如何比较主要PE类型?

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    什么是高密度聚乙烯 (HDPE)?

    高密度聚乙烯(HDPE)是一种具有线性结构的经济高效的热塑性塑料。它没有分支或分支程度低。它具有柔韧性、半透明/蜡状和耐候性。高密度聚乙烯的化学结构为:

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    HDPE由于结晶度高(>90%)而更坚硬。这也意味着它的透明度低于LDPE和LLDPE版本。HDPE在低温下也显示出韧性。

    HDPE在低温(70-300°C)和压力(10-80巴)下制造。它源自:

    要么改性天然气(甲烷、乙烷、丙烷混合物)

    或原油催化裂化成汽油

    生产HDPE的两种主要技术:浆料聚合或气相聚合。

    高密度聚乙烯的特性

    1. 高密度聚乙烯熔点: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学性:

    4. 对大多数溶剂具有出色的耐受性

      对醇、稀酸和碱具有极佳的耐受性

      中等耐油性和耐油脂性

      对碳氢化合物(脂肪族、芳族、卤族)的抵抗力差

    5. 连续温度:-50°C 至 +60°C,相对刚性的材料,具有有用的温度能力

    6. 与其他形式的PE相比,拉伸强度更高

    7. 低成本聚合物,具有良好的加工性能

    8. 良好的耐低温性

    9. 优异的电绝缘性能

    10. 吸水率极低

    HDPE的缺点是什么?

    易受应力开裂

    刚度低于聚丙烯

    高成型收缩率

    抗紫外线和耐热性差

    高频焊接和连接不可能

    但是,某些等级已巧妙升级,并提供了一些改进的性能配置文件。


    高密度聚乙烯的应用

    出色的性能组合使HDPE成为各行各业各种应用的理想材料。HDPE的一些主要用途包括:

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    包装应用 – HDPE 用于多种包装应用,包括板条箱、托盘、牛奶和果汁瓶、食品包装盖、杰里罐、桶、工业散装容器等。在此类应用中,HDPE为最终产品提供了合理的冲击强度。

    消费品 – 低成本和易于加工性使HDPE成为多种家庭/消费品(如垃圾箱,家庭用品,冰盒,玩具等)的首选材料。

    纤维和纺织品 – 由于其高拉伸强度,HDPE广泛用于农业应用,如绳索,渔网和运动网,网以及工业和装饰织物。

    HDPE的其他应用包括管道和配件(用于天然气,水,污水,排水,排污口,工业应用,电缆保护,钢管涂层,大型检查室和管道污水检修孔等的管道),由于其优异的耐化学性和耐水解性,汽车 - 油箱,布线和电缆 - 能源片,电信电缆。

    什么是低密度聚乙烯 (LDPE)?

    低密度聚乙烯(LDPE)是一种结晶度低(~50-60%)的半刚性聚合物。LDPE由4,000-40,000个碳原子组成,有许多短分支。与HDPE相比,它具有更高程度的短侧链和长侧链分支。LDPE的化学结构为:

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    LDPE是如何制造的?

    LDPE在高压(1000-3000帕)和温度(80-300°C)下生产。它是通过自由基聚合过程衍生的。
    生产LDPE的两个基本过程:

    搅拌式高压釜反应釜

    管式反应釜

    管式反应器由于其较高的乙烯转化率而越来越优先于高压釜路线。

    LDPE的特性是什么?

    1. 低密度聚乙烯熔点: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学性:

    4. 对醇、稀碱和酸具有良好的耐受性

      对脂肪族和芳香烃、矿物油、氧化剂和卤代烃的抵抗力有限

    5. 耐温连续可达80°C,短时间耐95°C。

    6. 低成本聚合物,具有良好的加工性能

    7. 低温冲击强度高,耐候性好

    8. 优异的电绝缘性能

    9. 吸水率极低

    10. 薄膜透明

    LDPE的缺点是什么?

    聚合物链中存在更多的支化给LDPE性能带来了一定的缺点。如:

    易受应力开裂

    强度低,刚度低,最高使用温度。这限制了其在需要极端温度的应用中的使用。

    高透气性,尤其是二氧化碳

    抗紫外线性差

    高度易燃

    高频焊接和连接不可能

    为了克服这些挑战,已经开发了几种具有改进性能的LDPE牌号,例如紫外线稳定,高强度,抗粘连等。

    LDPE有哪些应用?

    LDPE主要用于制造容器,分配瓶,洗涤瓶,管道,计算机组件塑料袋以及各种成型实验室设备。LDPE最流行的应用是塑料袋。

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    包装 – 由于其低成本和良好的灵活性,LDPE 在包装行业中用于药品和挤压瓶、瓶盖和封盖、防篡改、衬里、垃圾袋、食品包装薄膜(冷冻、干货等)、层压等。

    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业的水管和软管。

    其他应用包括消费品 - 家庭用品,柔性玩具,农用薄膜,电线和电缆 - 次导体绝缘体,电缆护套。

    什么是线性低密度聚乙烯(LLDPE)?

    线性低密度聚乙烯(LLDPE)的结构具有具有短而均匀分支的线性主链(与LDPE的长分支不同)。这些短枝在伸长时能够相互滑动,而不会像LPDE那样缠绕在一起。它在结构上类似于LDPE。

    LLDPE是如何制造的?

    LLDPE由乙烯(或乙烷单体)与以下物质聚合而成:

    1-丁烯,以及

    少量的1-己烯和1-辛烯。

    该过程使用齐格勒-纳塔或茂金属催化剂进行。在目前的情况下,由于以下特性,LLDPE在取代LDPE方面非常成功。

    LLDPE的特性是什么?

    非常灵活,冲击强度高

    半透明和自然的乳白色

    非常适合温和强力缓冲液,具有良好的耐化学性

    良好的水蒸气和酒精阻隔性能

    良好的抗应力开裂性和抗冲击性

    LLDPE有哪些应用?

    LLDPE适用于各种薄膜应用,例如:

    通用薄膜,

    拉伸膜,

    服装包装,

    农用薄膜等

    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7.5百万amu之间。这比HDPE树脂高约10倍。HDPE和UHMWPE的外观相似。但UHMWPE是坚韧、耐磨且低成本的塑料。适用于可能涉及摩擦或磨损的工业或制造应用。

    UHMWPE是如何制造的?

    UHMWPE是使用茂金属催化剂和乙烷单元合成的。这些单元粘合在一起,形成UHMWPE结构。这种结构每个分子有100,000至250,000个单体单位。

    UHMWPE的特性是什么?

    它具有优异的机械性能,例如高耐磨性,冲击强度和低摩擦系数。

    该材料几乎完全是惰性的,因此在中等温度下用于最具腐蚀性或腐蚀性的环境。

    即使在高温下,它也能抵抗多种溶剂,但芳香族、卤代烃和强氧化性材料(如硝酸)除外。

    这些特殊性能使该产品可用于多种高性能应用。

    UHMWPE适用于高磨损应用,如管材、衬里、筒仓、容器和其他设备。


    交联聚乙烯(PEX 或交联聚乙烯)

    高密度交联PE是具有交联结构的聚乙烯的一种形式。它缩写为PEX或XLPE。它专为关键应用而设计。

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    交联聚乙烯是如何制造的?

    交联聚乙烯由聚乙烯在高压下与有机过氧化物制成。这会产生自由基,从而产生聚合物的交联。因此,树脂专为以下关键应用而设计:

    化学品储存管道系统,

    循环辐射加热和冷却系统,以及

    高压电缆的绝缘。


    交联聚乙烯有哪些特性?

    高低温

    耐水解性

    高电气和绝缘性能

    高耐磨性

    饮用水认证

    标准生产线上的高挤出速度

    成本更低

    机械更坚固


    交联聚乙烯电缆的特点是什么?

    交联聚乙烯电缆是迄今为止最受欢迎的电缆,交联聚乙烯在多种电气应用中提供了无限的好处,这要归功于其防潮性、抗应力性和比其他同类电力电缆更高的抗热变形保护。特别是在比较交联聚乙烯与聚氯乙烯电缆时,交联聚乙烯电源线具有:

    更长的使用寿命

    更好的耐热联聚乙烯电源线通常可以承受高达260°C

    具有更好的拉伸强度和抗冲击性

    更高的额定电流应用资格


    如何加工PE塑料?

    各种形式的聚乙烯可用于注塑、吹塑、挤出等工艺和各种薄膜制作工艺,如压延或吹膜挤出。

    HDPE可以通过注塑,挤出(管材,吹膜和流延膜,电缆等),吹塑和滚塑成型轻松加工。作为注塑成型工艺的理想材料,主要用于批量和连续生产。

    用于LDPE的最常见加工技术是挤出(管材,吹膜和流延膜,电缆等)。LDPE也可以通过注塑或滚塑加工

    UHMWPE通过压缩成型,柱塞挤出,凝胶纺丝和烧结进行各种加工。常规方法如注塑、吹塑或挤出成型,因为这种材料即使在高于其熔点的温度下也不会流动。

    PE(主要是HDPE)作为3D打印材料逐渐普及。它的强度、低密度和无毒使其成为各种 3D 打印物体的理想选择。此外,回收的PE等级和生物基PE也用于3D打印的加工。PE的绝对可用性鼓励了将这种材料应用于增材制造的努力。

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    哪种类型的PE是可回收的?

    PE的两种主要形式的树脂识别代码是:

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    LDPE和HDPE本质上是不可生物降解的。它们对世界塑料废物做出了重大贡献。两种形式的PE都是可回收的。它们用于生产非食品瓶、户外应用塑料、堆肥箱等。

    HDPE管道用于非饮用水应用。对于饮用水,HDPE可用于热水和冷水服务应用。

    近年来,交联PE在饮用水中变得很流行,但PEX需要特殊的配件,并且不可回收。

    来源:助剂邦

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