聚乙烯

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聚乙烯(Polyethylene,PE)

　　聚乙烯是以乙烯为原料经催化剂催化聚合而得的一种化合物。

　　聚乙烯有很多种类，按工业化年代来分有：最早工业化生产的第一代聚乙烯(高压法聚乙烯)，这是由炼油厂中的热裂化和催化裂化生成的石油气体，经精馏塔提炼出纯度达99．999％的乙烯，在150～200MPa的高压下聚合而成的、密度为0．91～0．925g／cm³的低密度聚乙烯(LDPE)；第二代聚乙烯是低压法聚合而成的高密度聚乙烯(HDPE)；1977年工业生产了性能上具有不少特色的线性低密度聚乙烯(LLDPE)；1984年工业化的、用茂金属为催化剂聚合而成茂金属聚乙烯(mPE)。此外，还有超低密度聚乙烯(VLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。

　　1．LDPE

　　LDPE的性能特点如下：

　　1)LDPE是无色、无臭、无味、无毒的热塑性结晶性(结晶度55％～65％)聚合物，熔点为105～126℃。

　　2)LDPE是非极性塑料，易带静电，其体积电阻率达10¹⁶Ω·cm，电绝缘性优，表面能低，表面张力为3．1×10 ^{− 4}N／cm，因此印刷、涂装前应预先进行电晕处理，以提高表面能。

　　3)LDPE透明性好、耐寒性好，脆化温度为-80～-55℃。

　　4)LDPE有良好的热封性，是复合薄膜良好的内封层材料。

　　5)LDPE的热分解温度是315℃。LDPE易燃，氧指数为17．5。

　　说明：氧指数21以下属易燃材料，21～27属难燃材料，>27的为不燃材料。

　　6)LDPE有良好的阻湿性，而透气性大，是良好的干燥食品的包装材料。

　　2．HDPE

　　HDPE的性能特点有许多与LDPE相同，如：易燃，燃烧时有烧滴现象；良好的耐寒性；无臭、无色、无味、无毒；表面能低，阻湿性好，但透气性大；是结晶性聚合物(结晶度为75％～90％)；HDPE电绝缘性优，体积电阻率达10¹⁷Ω·cm。

　　HDPE的突出特点是韧性好，强度大。尤其是MI<1g／10min、相对分子质量高的HDPE，在应力开裂性得到改善后，常用作长距离输送石油和天然气的管道材料。但HDPE的透明性不如LDPE，其薄膜呈半透明状，密度为0．941～0．970g／cm³。

　　3．MDPE

　　MDPE是中密度聚乙烯，其密度为0．925～0．940g／cm³，其性能处于LDPE和HDPE之间。聚乙烯随密度的提高，结晶度增加，各种物理机械性能提高，熔点提高。

　　4．LLDPE

　　LLDPE是20世纪70年代工业化生产的聚乙烯，其密度虽在0．914-0．931g／cm³的低密度范围内，但具有不少有价值的特性。

　　1)LLDPE的熔体粘度与温度的依存关系较小，而与剪切速率有很大的关系，而且LLDPE的熔体粘度是LDPE同一温度下的10倍以上。因此，要降低LLDPE的熔体粘度以完成成型，不是用提高温度的方法，而是通过提高剪切速率，即使用提高成型速度的方法来完成熔体加工成型。由于LLDPE的熔体粘度大，因此成型机械的动力大。例如：用65mm直径的螺杆加工LDPE时，需要15～20kW的电动机，但在加工LLDPE时，需要50kW的电动机。螺杆必须是专门设计的混炼型螺杆，以满足快速塑化的要求。

　　2)LLDPE的另一个特性是具有似离子型聚合物的性能，即像离子型聚合物那样具有极好的夹杂物热封性，故即使在LLDPE表面有油污灰尘，仍旧能热封制袋且热封可靠，防止被包装商品漏出。

　　此外，LLDPE还有比LDPE高的拉伸强度和冲击强度，脆化温度比LDPE低20～30℃，耐环境应力开裂性比LDPE高1000倍。因此，HDPE煤气管道的材料是LLDPE(用来改善HDPE耐环境应力开裂性)和HDPE的共混物(煤气管道用HDPE要求1000h的耐环境应力开裂性)。LLDPE的粘弹性比其它聚乙烯好，因此，LLDPE是缠绕包装膜的主要材料。

　　5．VLDPE

　　超低密度聚乙烯(Very Low-Density Polyethylene，VLDPE)的密度比LDPE低。密度低则单位质量所得到包装面积或包装体积(称得率，Yield)就大，成本就低。此外，VLDPE同LLDPE一样，耐环境应力开裂性优，低温冲击强度高，且与LDPE一样，是优良的包装热封层材料。

　　6．UHMWPE

　　聚合度大于3．7×10⁴，相对分子质量超过1．5×10⁶，叫超高分子量聚乙烯(Ultrahigh Molecular Weight PE，UHMWPE)。其性能特点是熔融指数(Melting Index，MI)几乎是零，即使熔融也不流动。因此，它的成型只能用粉末冶金的方法——烧结成型法。UHMWPE有突出的耐摩擦性，具自润滑性，噪声阻尼性极好。它还有突出的耐低温冲击性，电绝缘性极好(体积电阻率达10¹⁶-10¹⁷Ω·cm)，耐高温蠕变性好，有卓越的耐化学药品性，耐环境应力开裂性可达2000h，是PE中最好的。经过改性，UHMWPE现在也可以通过挤出、压制成型。

　　7．mPE

　　茂金属聚乙烯是最新开发的一种聚乙烯，称mPE。它是在二茂基氯锆催化剂下聚合而成的，同传统的Ziegler-Natta催化剂聚合不同，对mPE的相对分子质量、相对分子质量分布、立体规整结构、共聚单体含量及分布都可以精确地控制，因而mPE有优异的性能。mPE同LLDPE一样，有良好的夹杂物热封性；透明性优；熔体粘度高。但是mPE熔体粘度的降低既可以通过提高温度，也可以通过提高剪切速率来达到，因此较LLDPE易成型。mPE的强韧性比LLDPE好，耐环境应力开裂性优，同其它聚烯烃(如PE、PP等)的相容性好。

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