聚乙烯是什么材料?
聚乙烯是什么材料?多數人可能聽(tīng)說(shuō)過(guò),但不是太了解。聚乙烯 ,簡(jiǎn)稱(chēng)PE,是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹(shù)脂。在工業(yè)上,也包括乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯無(wú)臭,無(wú)毒,手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能(使用溫度可達-100~-70°C),化學(xué)穩定性好,能耐大多數酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)。常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性?xún)?yōu)良。由于其優(yōu)良的性質(zhì),在工業(yè)生產(chǎn)和生活中都有比較廣泛的應用。本文小編就帶您詳細了解一下,聚乙烯是什么材料以及聚乙烯行業(yè)的發(fā)展前景。
1、聚乙烯是什么材料?
聚乙烯是以乙烯單體聚合而成的聚合物。它們的化學(xué)結構、分子量、聚合度和其他性能很大程度上均依賴(lài)于使用的聚合方法。聚合方法決定了支鏈的類(lèi)型和支鏈度。結晶度取決件分子鏈的規整程度與其所經(jīng)歷的熱歷史。聚乙烯是1922年由英國ICI合成,1939年開(kāi)始工業(yè)生產(chǎn),在美國正式工業(yè)性生產(chǎn),大戰中為重要的雷達用絕緣材料和軍需用品,戰后,日本三井石油化學(xué)、住友化學(xué)(1958年)開(kāi)始正式生產(chǎn),1975年14年廠(chǎng)年產(chǎn)140.7萬(wàn)噸,僅次于美國。
1933年,英國卜內門(mén)化學(xué)工業(yè)公司發(fā)現乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工業(yè)化,通稱(chēng)為高壓法。1953年聯(lián)邦德國K.齊格勒發(fā)現以TiCl4-Al(C2H5)3為催化劑,乙烯在較低壓力下也可聚合。此法由聯(lián)邦德國赫斯特公司于1955年投入工業(yè)化生產(chǎn),通稱(chēng)為低壓法。50年代初期,美國菲利浦石油公司發(fā)現以氧化鉻-硅鋁膠為催化劑,乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯,并于1957年實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)。60年代,加拿大杜邦公司開(kāi)始以乙烯和 α-烯烴用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年,美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學(xué)公司先后采用低壓法制成低密度聚乙烯,稱(chēng)作線(xiàn)型低密度聚乙烯,其中以聯(lián)合碳化物公司的氣相法為重要。線(xiàn)型低密度聚乙烯性能與低密度聚乙烯相似,而又兼有高密度聚乙烯的若干特性,加之生產(chǎn)中能量消耗低,因此發(fā)展極為迅速,成為令人注目的新合成樹(shù)脂之一。
低壓法的核心技術(shù)在于催化劑。德國齊格勒發(fā)明的TiCl4-Al(C2H5)3體聚乙烯結構式系為聚烯烴的代催化劑,催化效率較低,每克鈦約得數千克聚乙烯。1963年比利時(shí)索爾維公司首創(chuàng )以鎂化合物為載體的第二代催化劑,催化效率達每克鈦得數萬(wàn)至數十萬(wàn)克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘渣的后處理工序。以后又發(fā)展了氣相法高效催化劑。1975年,意大利蒙特愛(ài)迪生集團公司研制成可省去造粒而直接生產(chǎn)球狀聚乙烯的催化劑,被稱(chēng)作第三代催化劑,是高密度聚乙烯生產(chǎn)的又一變革。
2、聚乙烯材料有哪些優(yōu)良的性質(zhì)?
(1)聚乙烯有優(yōu)異的化學(xué)穩定性,室溫下耐鹽酸、磷酸、甲酸、胺類(lèi)、氫氧化鈉、氫氧化鉀等各種化學(xué)物質(zhì)腐蝕,但硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作用;
(2)聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解,在紫外線(xiàn)作用下容易發(fā)生降解,炭黑對聚乙烯有優(yōu)異的光屏蔽作用。受輻射后可發(fā)生交聯(lián)、斷鏈、形成不飽和基團等反映。
由乙烯均聚以及與少量α-烯烴共聚制得的乳白色、半透明的熱塑性塑料。密度0.86——0.96g/cm3,按密度區分有低密度聚乙烯(也包括線(xiàn)性低密度聚乙烯)、超低密度聚乙烯等。無(wú)味、無(wú)毒。耐化學(xué)藥品,常溫下不溶于溶劑。耐低溫,使用溫度-70——-100℃。電絕緣性好,吸水率低。物理機械性能因密度而異。工業(yè)上低密度聚乙烯主要采用高壓(110——200MPa)、高溫(150——300℃)自由基聚合。其他則用低壓配位聚合,有時(shí)同一套裝置可生產(chǎn)密度0.87——0.96g/cm3的聚乙烯產(chǎn)品,稱(chēng)全密度聚乙烯工藝技術(shù)。聚乙烯可加工制成薄膜、電線(xiàn)電纜護套、管材、各種中空制品、注塑制品、纖維等。廣泛用于農業(yè)、包裝、電子電氣、機械、汽車(chē)、日用雜品等方面。
3、聚乙烯材料有哪些主要的種類(lèi)?
(一)低密度聚乙烯(LDPE)
LDPE的特性是:(1)LDPE是密度為0.91——0.925g/cm3的白色蠟狀顆粒狀固體,無(wú)味無(wú)嗅無(wú)毒;(2)LDPE是典型的結晶型聚合物,結晶度為55%——65%,熔點(diǎn)為105——126℃;(3)LDPE是非極性材料,易帶靜電,表面能低,因而在印刷、復合前應進(jìn)行電暈處理,以提高表面能,加工過(guò)程中,應注意防靜電,避免靜電積累影響制品質(zhì)量或電火花放電,引起火災;(4)LDPE透明性?xún)?yōu)良,熱封性?xún)?yōu)良,可廣泛用于透明低溫冷凍包裝制品的生產(chǎn);(5)LDPE阻濕性?xún)?yōu)良,是制作干燥食品或需要良好防潮物品包裝的優(yōu)質(zhì)原料。但LDPE阻氣性大,易透過(guò)各類(lèi)氣體;(6)LDPE雖有一定的耐油脂性,但其耐油脂性和耐有機溶劑性不如聚丙烯,因此,當厚度小時(shí),不適宜長(cháng)期放置汽油、酒精、油脂等。使用LDPE時(shí),厚度應超過(guò)50mm;(7)LDPE具有易燃性,燃燒時(shí),火焰無(wú)煙無(wú)色,且有燒滴現象并有蠟燭氣,是鑒別的一個(gè)特點(diǎn)。
LDPE擠出吹膜時(shí)應選擇熔融指數(MI)為2——6g/10min的吹膜級粒子,不僅有良好開(kāi)口性,還有良好熱封性。擠出機均化段溫度在150——180℃,吹脹比2——3。牽引比應與吹脹比平衡。擠吹或注吹中空容器時(shí),選擇MI小于2g/10min的擠吹級或注吹級的LDPE粒子,大于2g/10min的粒子易產(chǎn)生瓶子的厚薄不均或根本吹不出好的容器。擠出流涎LDPE膜時(shí),一般選用8——15g/10min的MI,太高的MI膜強度太低,擠出溫度視流涎膜用途而定,如果為熱封用,則溫度不要超過(guò)200℃,如果為復合用,為了提高PE同其它基材的擠復牢度,可提高到300℃甚至更高的溫度,但超過(guò)315℃以上時(shí),時(shí)間不能太長(cháng),避免分介加大,性能降低。
(二)中密度聚乙烯(MDPE)
中密度聚乙烯是密度為0.926——0.94g/cm3,與LDPE有相同性能的一種聚乙烯,由于密度的提高,MDPE的結晶度高達70%——80%,而密度和結晶度的提高,則提高了MDPE熔融溫度、制品的硬度和強度。MDPE處于LDPE和HDPE之間。應當指出PE也有用壓延方法成型成片材和薄膜的,但是由于LDPE熔融流動(dòng)性太好,因此,壓延加工都用于PE的填充改性材料中,如:片材用于真空吸塑包裝制品時(shí)。
(三)高密度聚乙烯(HDPE)
高密度聚乙烯(0.94——0.965g/cm3)的剛性、強韌性、機械強度、耐溶劑性、耐應力開(kāi)裂性都比LDPE好。由于MI<1g/10mm的HDPE有很高的強度,因此,用于垃圾袋是吹膜級HDPE的重要用途之一,熔點(diǎn)126——136℃,結晶度超過(guò)90%?;剞D成型用HDPE可以選用MI3——20g/10min的粒子或粉末,生產(chǎn)大型高強度的包裝容器。注射周轉箱可以用MI為30——50g/10min的HDPE。HDPE成型溫度為180——250℃。HDPE特點(diǎn)是強度很高,透明性差。
(四)線(xiàn)性低密度聚乙烯(LLDPE)
LLDPE除了具有LDPE的一些特性外,它還有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)LLDPE具有極好的熱封性,雖然LLDPE的熔融溫度比LDPE要高5℃左右,但LLDPE的熱封性具有良好的似離子性能,即:像離子型聚合物surlyn那樣,熱封面即使有嚴重的污染,仍舊有高度的熱封強度;熱封時(shí)溫度只要高于起始熱封溫度就可有高熱封強度,而一般的塑料,如:LDPE熱封溫度愈高,熱封強度愈大,因此,如用LLDPE為熱封材料,可只需使用較低的熱封溫度就可達到高度可靠的熱封強度,適宜于高速熱合機使用;(2)LLDPE的熔融粘度相當地大,是LDPE的10倍,而且LLDPE的熔融粘度對溫度不敏感,而對加工應力的敏感性則很強,這就是說(shuō)LLDPE不能用提高溫度的方法來(lái)降低粘度,而只能用提高加工的速度,即:提高剪切應力的方法來(lái)提高熔融流動(dòng)性,因此,加工LLDPE的螺桿設計是特殊的,主電機的功率往往是LDPE的2倍以上。我們常常用50%的LDPE+50%LLDPE的混合料來(lái)改善二者的性能,并使之可以在加工LDPE的設備上加工LLDPE。
(五)茂金屬聚乙烯(mPE)
mPE同以上的各類(lèi)PE不一樣,它不是用一般的ziegler-Natta催化劑聚合而成的,而是用二茂基氯鋯和甲基鋁氧化物組成的新型催化劑生成的。特點(diǎn)是具有LLDPE同樣的性能,同時(shí)也可以用提高溫度,或提高剪切力的方法來(lái)提高流動(dòng)性。它在塑料包裝上一問(wèn)世就得到廣泛的應用。
(六)超高分子量聚乙烯(UHMWPE)
UHMWPE是分子量超過(guò)100萬(wàn)的一種聚乙烯,由于分子量特別高,其熔融流動(dòng)性幾乎為零,不適宜一般加工設備來(lái)加工,而只適宜于采用熱壓法或者冷壓燒結法加工,現在利用其加入其它PE的摻混法用擠出法也可擠出,目前除了使用于包裝容器外,還很少作其他用途。
關(guān)于聚乙烯是什么材料小編不再贅述。聚乙烯行業(yè)在穩步的發(fā)展過(guò)程中,其行業(yè)本身存在的問(wèn)題也不容小覷。我國是“少油缺氣富煤”的,但是石腦油制烯烴是我國烯烴產(chǎn)品傳統的主要生產(chǎn)方法,這勢必造成我國聚乙烯存在原料和成本壓力,并且在油價(jià)高企的情況下,裂解裝置開(kāi)工將受限制。其次,我國石化企業(yè)的研發(fā)能力有限,產(chǎn)品多集中在通用料級別,而在高端專(zhuān)用料方面表現不足,這方面不得不依靠進(jìn)口。再者,當前石化企業(yè)多采用定價(jià)或者是先掛牌延期結算的銷(xiāo)售策略,對于延期結算的模式由于成本未鎖定,使得貿易商無(wú)法發(fā)揮自己的靈活性,不得不跟著(zhù)石化的指導價(jià)格確定售價(jià)。另外,產(chǎn)能和產(chǎn)業(yè)分布也不均,主要分布在華北、華東和華南三大區,當然這和我國的區域經(jīng)濟發(fā)展有關(guān),也和便利的交通運輸相關(guān)聯(lián),但不協(xié)調發(fā)展致使三大區市場(chǎng)過(guò)于飽和,也不符合大力促進(jìn)中西部地區發(fā)展的戰略。
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