聚乙烯知識培訓(xùn)

關(guān)于聚乙烯知識培訓(xùn)第一次實(shí)驗(yàn)合成：1935年英帝國化學(xué)公司（ICI），

高壓低密度聚乙烯（LDPE），1939年工業(yè)化生產(chǎn)。五十年代Ziegler-Natta型，低壓HDPE，產(chǎn)業(yè)化七十年代末低壓LLDPE迅速發(fā)展近幾年茂金屬為催化劑，合成新一代m-PE第2頁,共25頁，2024年2月25日，星期天生產(chǎn)與消費(fèi)聚乙烯(PE)是合成樹脂中產(chǎn)量最大的品種,約占世界塑料總量的1/3。由于生產(chǎn)工藝條件不同,可分為高密度聚乙烯(HDPE,低壓聚乙烯)、低密度聚乙烯(LDPE,高壓聚乙烯)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)等。PE具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性,加工性能好,廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、衛(wèi)生和日常生活用。第3頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2009年全世界的聚乙烯產(chǎn)能為9020萬噸，已經(jīng)接近一億噸。亞洲和中東的產(chǎn)能增加較快，歐美及其他地區(qū)基本保持平衡。生產(chǎn)與消費(fèi)第4頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2003以來，中國的聚乙烯產(chǎn)能快速增長，但消費(fèi)量的增加更快，致使進(jìn)口量也不斷增加。2009年國內(nèi)聚乙烯產(chǎn)量813萬噸，進(jìn)口量714萬噸，表觀消費(fèi)量1554萬噸生產(chǎn)與消費(fèi)第5頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

按照聚乙烯的結(jié)構(gòu)性能可以分為：1.高密度聚乙烯（HDPE）,俗稱低壓料。2.中密度聚乙烯（MDPE)，進(jìn)口為主。3.低密度聚乙烯（LDPE），俗稱高壓料，比較軟。4.線性低密度聚乙烯（LLDPE），俗稱線性料。5.茂金屬聚乙烯（mPE），進(jìn)口為主。6.超低密度聚乙烯（ULLDPE)，進(jìn)口為主。7.超高分子量聚乙烯UHMWPE,主要用作工程材料。二.聚乙烯樹脂分類及性能介紹第6頁,共25頁，2024年2月25日，星期天高密度聚乙烯HDPE以乙烯為主要原料，丙烯、1-丁烯、己烯為共聚體，在催化劑的作用下，采用淤漿聚合或氣相聚合工藝，所得到的聚合物經(jīng)閃蒸、分離、干燥、造粒等工序，獲得顆粒均勻的成品。高密度聚乙烯為無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點(diǎn)約為130℃，相對密度為0.941~0.960。分子量40000～300000，HDPE是一種支鏈少結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。第7頁,共25頁，2024年2月25日，星期天HDPE的應(yīng)用應(yīng)用范圍：①中空制品包括大型、中小型、多層共擠壓等類型。大型中空制品包括化學(xué)工業(yè)中的各種容器制品，中小型中空制品包括日用品器皿、藥用瓶、兒童用品等。多層擠壓中空制品用于藥品、食品包裝，汽車油箱等。②注塑制品包括制作飲料，啤酒周轉(zhuǎn)箱、工程用機(jī)械零部件等。③薄膜制品方面包括有微薄膜（7~~25微米），薄膜、重型包裝膜、多孔膜、地膜。④管材制品方面包括有大口徑管、雙壁波紋管、固體輸送管、天然氣管等。⑤單絲制品包括漁用網(wǎng)具、網(wǎng)繩、網(wǎng)箱等，其使用壽命是麻網(wǎng)的三倍，其價格遠(yuǎn)低于尼龍網(wǎng)。單絲還是制作紗窗的材料。第8頁,共25頁，2024年2月25日，星期天中密度聚乙烯MDPE中密度聚乙烯（MDPE）其性能介于高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）兩者之間，既保持了HDPE的剛性，又有LDPE的柔性、耐蠕變性，集兩者優(yōu)點(diǎn)于一身。

MDPE，為乙烯-辛烯的共聚樹脂，具有特殊的線型乙烯主鏈和辛烯支鏈，具有優(yōu)越的韌性和杰出的長期耐水壓性能。目前國內(nèi)石化廠沒有專門的中密度聚乙烯牌號，所以國內(nèi)的中密度聚乙烯料都是各材料廠家以高密度聚乙烯（HDPE)和線性低密度聚乙烯（LLDPE)進(jìn)行互配加工而成。第9頁,共25頁，2024年2月25日，星期天線性低密度聚乙烯LLDPE線性低密度聚乙烯(LLDPE)，是乙烯與少量高級α-烯烴(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化劑作用下，經(jīng)高壓或低壓聚合而成的一種共聚物線性低密度聚乙烯為無毒、無味、無臭的乳白色顆粒，具有較高的軟化溫度和熔融溫度，有強(qiáng)度大、韌性好、剛性大、耐熱、耐寒性好等優(yōu)點(diǎn)，還具有良好的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性，耐沖擊強(qiáng)度、耐撕裂強(qiáng)度等性能。并可耐酸、堿、有機(jī)溶劑等密度為0.915～0.93，熔點(diǎn)108-125℃應(yīng)用領(lǐng)域：適用于制作農(nóng)膜、包裝薄膜、復(fù)合薄膜、管材、中空容器、電線、電纜絕緣層等。第10頁,共25頁，2024年2月25日，星期天低密度聚乙烯LDPE低密度聚乙烯LDPE也叫高壓聚乙烯，是由乙烯單體聚合而成，具有很多的長支鏈，所以結(jié)晶度低。低密度聚乙烯呈乳白色半透明蠟狀固體顆粒，無毒無味，透明度較好，密度低等。韌性好，耐低溫，絕緣性能好性能：密度0.91～0.93，分子量：25000左右，熔點(diǎn)：105～126℃應(yīng)用領(lǐng)域：

做成薄膜用于食品包裝、商業(yè)和工業(yè)包裝、購物袋、垃圾袋等，特別是用于農(nóng)用薄膜（50％－60％）；家用器皿、玩具、醫(yī)用注射器；牛奶及果汁飲料包裝盒的涂覆等；各種電線電纜的絕緣和護(hù)套。第11頁,共25頁，2024年2月25日，星期天茂金屬聚乙烯mPE茂金屬聚乙烯(MLDPE或mPE)即用茂金屬作催化劑，另外再加上廣泛的助催化劑，使乙烯及其它a烯烴聚合而成的聚乙烯。性能：具有極好的透明性，支鏈少而短，密度低，純度高，高拉伸強(qiáng)度，耐沖擊性能及熱封性能好，耐穿刺性，其韌性、剛性比聚乙烯好，無毒、無味密度：0.865～0.935g/㎝3，熱分解溫度315℃以上應(yīng)用范圍：適用于一系列軟包裝薄膜應(yīng)用，包括：收縮包裝薄膜、托盤收縮包裝薄膜、手工流涎纏繞包裝膜、農(nóng)用溫室大棚膜、中型及重型包裝袋以及復(fù)合包裝薄膜等。第12頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

分子鏈結(jié)構(gòu)對性能的影響

各類PE鏈結(jié)構(gòu)的示意圖

支鏈存在會影響分子鏈的反復(fù)折疊和堆砌程度，導(dǎo)致密度降低，結(jié)晶度減小。二.性能及影響因素第13頁,共25頁，2024年2月25日，星期天密度密度即單位體積的質(zhì)量，可以用來比較聚合物的堆積緊密（高結(jié)晶）區(qū)域和無規(guī)（非結(jié)晶）區(qū)域。結(jié)晶態(tài)非晶態(tài)第14頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

結(jié)晶態(tài)

非晶態(tài)聚合物分子鏈高度定向分子鏈長且無規(guī)排列剛度高高抗沖且柔韌性好軟化點(diǎn)溫度高軟化溫度低熔點(diǎn)最高可到135℃

熔點(diǎn)105～135℃短支鏈少短支鏈多緩慢冷卻可導(dǎo)致更多的結(jié)晶快速冷卻可產(chǎn)生較多霧度值高第15頁,共25頁，2024年2月25日，星期天X-ray顯示，PE分子中結(jié)晶結(jié)構(gòu)和無定型結(jié)構(gòu)相互穿插：一般結(jié)晶度順序：LDPE＜LLDPE＜HDPE。結(jié)晶度與性能關(guān)系

依分子在空間排列的規(guī)整性可將高聚物分為：

晶態(tài)

部分晶態(tài)非晶態(tài)

結(jié)晶度與性能的關(guān)系：結(jié)晶度越高，分子間作用力越強(qiáng)，高分子化合物的強(qiáng)度、硬度和熔點(diǎn)越高，耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性也越好；而與鍵運(yùn)動有關(guān)的性能，如彈性、伸長率、沖擊韌性則降低。第16頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

相對分子質(zhì)量越高，大分子間纏結(jié)點(diǎn)和引點(diǎn)越多，拉伸強(qiáng)度、表面硬度、耐磨性、耐蠕變性、耐老化和耐溶劑性都會有所提高，耐斷裂伸長率則會降低。聚乙烯的相對分子質(zhì)量大小常用熔體流動速率（MFR）來表示：加熱到190℃的聚乙烯熔體在21.2N的壓力下從一定孔徑?？字忻?0min擠出的質(zhì)量（g），單位為g/10min。MFR越小，說明聚合物相對分子質(zhì)量越高，強(qiáng)度和耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能越好。相對分子質(zhì)量與性能關(guān)系

第17頁,共25頁，2024年2月25日，星期天性能密度上升MFR上升拉伸強(qiáng)度上升略微下降拉伸斷裂強(qiáng)度上升下降斷裂伸長率下降下降硬度上升略微下降耐環(huán)境應(yīng)力開裂下降下降軟化溫度上升介電常數(shù)下降略微上升成型收縮率上升上升加工性能下降上升擠出外觀上升密度、熔體流動速度、相對分子質(zhì)量對PE性能的影響第18頁,共25頁，2024年2月25日，星期天1力學(xué)性能PE是一種典型的軟而韌的聚合物材料：拉伸強(qiáng)度較低，硬度不高，抗蠕變性差，只有抗沖擊性能較好，故力學(xué)性能一般。影響PE力學(xué)性能的因素

（1）密度：密度增大，結(jié)晶度增大，除抗沖擊力以外的

力學(xué)性能會提高。

例：HDPE其結(jié)晶度高，密度大，各項(xiàng)力學(xué)性能均較高，但韌性差

LDPE其結(jié)晶度低，密度小，各項(xiàng)力學(xué)性能較低，但抗沖擊性能較好

（2）相對分子質(zhì)量：相對分子質(zhì)量增大，所有力學(xué)性能均提高。LDPE材料聚乙烯的性能第19頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2熱性能耐熱性不高：PE熱變形溫度在塑料中是很低的，故PE制品使用溫度不高，會隨相對分子質(zhì)量和結(jié)晶度的提高而改善。

例：LDPE使用溫度約為70℃，HDPE長期使用溫度約為90℃耐低溫性很好：脆化溫度可達(dá)-50℃以下，相對分子量越高，支化越多，其脆化點(diǎn)越低。導(dǎo)熱率較高：不宜作良好的絕熱材料。

導(dǎo)熱順序：HDPE>LLDPE>LDPE

PE地暖管聚乙烯的性能第20頁,共25頁，2024年2月25日，星期天4電性能PE無極性，且吸濕性很低，電性能十分優(yōu)異。介電損耗很低，且介電損耗和介電常數(shù)與溫度和頻率無關(guān)，可用于高頻絕緣；耐電暈性好，且介電強(qiáng)度高，可做高壓絕緣材料；PE在氧化時會產(chǎn)生羰基，使介電損耗有所提高，如做電氣材料使用，需加入抗氧化劑。PE電纜線皮聚乙烯的性能第21頁,共25頁，2024年2月25日，星期天聚乙烯的性能5環(huán)境性能不耐日光及紫外線照射：

如日光照射會使制品變脆，紫外線照射會引起PE變色、降解、表面

氧化，對力學(xué)性能不利。

改善：向PE中加入炭黑或紫外線吸收劑，在進(jìn)行紫外線照射，可提高聚乙烯的力學(xué)性能。環(huán)境應(yīng)力開裂：PE在許多活性物質(zhì)（如酯類、硫化或磺化醇類、潮濕土壤等）的作用

下回產(chǎn)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象，稱為環(huán)境應(yīng)力開裂，是聚烯烴類塑料特有的現(xiàn)

象，故其不宜用來制備這些物質(zhì)的容器，也不宜單獨(dú)用于制備埋入地下

的電纜包皮。

改善：提高相對分子質(zhì)量，降低材料結(jié)晶度和相對分子質(zhì)量的分散性。第22頁,共25頁，2024年2月25日，星期天聚乙烯性能比較名稱分子量分布密度（g/cm3）拉伸強(qiáng)度/Mp斷裂伸長率/%耐環(huán)境開裂加工性能表面光澤HDPE窄0.94-0.98高高好差較差LDPE寬0.91-0.92低低差很好很好LLDPE窄0.91-0.93中高很好較差一般mPE很窄0.91-0.92高高非常好差較差第23頁,共25頁，2024年2月25日，星期天聚乙烯用途簡介用途占樹脂的比例制品薄膜類制品LDPE的50%HDPE的10%LLDPE的70%用于食品、日用品、蔬菜、收縮、自粘、垃圾等輕質(zhì)包裝膜，地膜、棚膜、保鮮膜等。重包裝膜，撕裂膜、背心袋等。包裝膜，垃圾袋、保鮮袋、超薄地膜等。注塑制品HDPE的30%LDPE的10%LLDPE的10%日用品如：盆、筒、簍、盒等，周圍箱、瓦楞箱、暖瓶殼、杯、臺、玩具等。中