聚乙烯论文

聚乙烯论文

摘要：聚乙烯以优良的力学性能、加工性能、耐化学性等成为最主要的聚烯烃塑料品种，大量用于生产薄膜、包装和管材等。聚乙烯按其生产方法的不同，有高压法聚乙烯、中压法聚乙烯和低压法聚乙烯三种之分。三种方法各有优缺点，在工业上并存的。因为聚乙烯的非极性和低刚性限制了其在某些领域的应用，这可以通过接枝改性、共聚改性、交联改性、氯化及氯磺化改性和等离子体改性等一些化学改性方法使其在应用上更加广泛。

关键词：聚乙烯；制备；改性

Abstract:

Polyethylene with good mechanical properties, processing properties,

chemical resistance and become the main polyolefin plastic varieties, a

large number of used in the production of thin film, packaging and pipe,

etc. Polyethylene according to its production method is different, have

high pressure method polyethylene, medium pressure method of polyethylene

and low pressure method polyethylene three cent. Three kinds of method

has its advantages and disadvantages, in industry of coexistence. Because

polyethylene non-polar and low rigid limit its application in some fields,

this can be obtained by grafting modification, copolymerization

modification,crosslinking,modification,chlorination,andchlorosulfonation modification and plasma modification and so on some chemical

modification methods in the application more widely.

Keywords: polyethylene; Preparation, modified

引言

聚乙烯产品在我们的日常生活中十分普遍，例如食品和药品的包装袋、电线电缆绝缘、管材等。因此，聚乙烯生产量是非常具大的。是日常生活中最常用的高分子材料之一，大量用于制造塑料袋，塑料薄膜，牛奶桶等产品。同时适用于中空吹塑、注塑和挤出各种制品，如各种容器、网、打包带，并可用作电缆覆层、管材、异型材、片材等。

1．聚乙烯简介 聚乙烯是目前全球产量和消耗量最大的五大合成树脂之首,主要品种有低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯（HDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）等。

聚乙烯结构式

聚乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯（ CH2=CH2 ）的加成聚合而成的。

聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压)有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa)，高温(190–210C)，过氧化物催化条件下自由基聚合，生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE)，它是支化结构的。

2．聚乙烯性能

2-1 聚乙烯物理性质

聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒，外观呈乳白色，有似蜡的手感，吸水率低，小于0.01%。聚乙烯膜透明，并随结晶度的提高而降低。聚乙烯膜的透水率低但透气性较大，不适于保鲜包装而适于防潮包装。易燃、氧指数为17.4，燃烧时低烟，有少量熔融落滴，火焰上黄下蓝，有石蜡气味。聚乙烯的耐水性较好。

2-2聚乙烯化学性质

聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。聚乙烯抗多种有机溶剂，抗多种酸碱腐蚀，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。

2-3力学性能

聚乙烯的力学性能一般，拉伸强度较低，抗蠕变性不好，耐冲击性好。

冲击强度LDPE＞LLDPE＞HDPE，其他力学性能LDPE＜LLDPE＜HDPE 主要受密度、结晶度和相对分子质量的影响，随着这几项指标的提高，其力学性能增大。耐环境应力开裂性不好，但当相对分子质量增加时，有所改善。耐穿刺性好，其中LLDPE最好。

2-4热学性能

聚乙烯的耐热性不高，随相对分子质量和结晶度的提高有所改善。耐低温性能好，脆性温度一般可达－50℃以下；并随相对分子质量增大，最低可达－140℃。聚乙烯的线膨胀系数大，最高可达（20～24）×10－5/K。热导率较高。

2-5电学性能

因聚乙烯无极性，所以具有介电损耗低、介电强度大的电性能优异，即可以做调频绝缘材料、耐电晕性塑料，又可以做高压绝缘材料。

2-6环境性能

聚合过程中易产生羰基，当日光照射时，使制品变脆。某些高能射线照射PE时，使PE发生交联，改变其结晶度，长期照射会引起变色并变为橡胶状物。

PE会产生环境应力开裂现象，是聚烯烃特有的现象。

3．聚乙烯种类及制备方法

3-1聚乙烯种类

聚乙烯有多种分类方法,主要按密度分类:①高密度聚乙烯，是不透明的白色粉末,造粒后为乳白色颗粒,分子为线型结构，很少支化现象,是较典型的结晶高聚物。机械性能均优于低密度聚乙烯，熔点比低密度聚乙烯高，约126～136℃，其脆化温度比低密度聚乙烯低,约-100～-140℃。②低密度聚乙烯,是无色、半透明颗粒，分子中有长支链，分子间排列不紧密。③线型低密度聚乙烯，是通过在聚乙烯的主链上共聚一些具有短支链的共聚物生成的。分子中一般只有短支链存在，机械性能介于高密度和低密度聚乙烯两者之间，熔点比普通低密度聚乙烯高15℃，耐低温性能也比低密度聚乙烯好，耐环境应力开裂性比普通低密度聚乙烯高数十倍。

此外，按生产方法可分为低压法聚乙烯、中压法聚乙烯和高压法聚乙烯，聚乙烯的生产方法不同，其密度及熔体指数（表示流动性）也不同。按分子量可分为低分子量聚乙烯、普通分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯，分子量达到3，000，000-6，000，000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。在这里我们主要介绍高密度聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯。

3-2制备方法

一．高压聚合法（ICI法）以高纯度乙烯为原料，在150－300MPa压力、170～200℃温度下，以氧气、有机过氧化物、偶氮化合物作为引发剂进行自由基聚合，制得密度较低（0.91～0.93g/cm3）、结晶度为55％～65％的LDPE。

LDPE，也称为高压聚乙烯，游离基聚合反应，产品中存在大量支链结构，分子结构缺乏规整性，因此结晶度小，导致它的耐热性、耐溶剂性、硬度也较差；但是它的电绝缘性优良，柔软性好，耐冲击性能和透明性也比较好；具有良好的透气性。主要做成薄膜用于食品包装、商业和工业包装、购物袋、垃圾袋等，特别是用于农用薄膜（50％－60％）；家用器皿、玩具、医用注射器；牛奶及果汁饮料包装盒的涂覆等；各种电线电缆的绝缘和护套。

二．中压聚合法（Philips法）以乙烯为原料在1.5－8.0MPa压力、130～270℃的条件下，以过渡金属为催化剂，烷烃为溶剂，按配位机理制得密度为0.93～0.94g/cm3、结晶度为90％的MDPE。但因催化剂的催化效率和工艺流程都不及现在的高效催化剂，故中压法也逐渐退出生产线。

三．低压聚合法（Ziegler法）以高纯度乙烯为原料，用Ziegler-Natta高效载体钛系作为催化剂［催化剂组成：主催化剂TiCl4、载体MgCl2、助催化剂Al(C2H5)3］，H2做分子量调节剂，在汽油溶剂中进行配位聚合反应，制得密度为0.94～0.96g/cm3的HDPE。

HDPE，也称为低压聚乙烯，由于它的分子量比较高，支链短而且少，因此密度较高，拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量、硬度等性能都优于LDPE，但冲击强度比LDPE差。耐热性比较高，最高使用温度100℃，最低使用温度－70℃。透气性为LDPE的1/5，特别适用于包装防潮物品。HDPE可制成吹塑制品，用于日用容器、医用药瓶、汽车油箱、化学品储罐等；饮料和食品的中转箱、机器零件等塑料制品；食品和工农业产品的包装、农用地膜、购物袋等；制成管材类，如天然气管、煤气管、固体输送管、城市排水管、农用灌溉管等；单丝类，如渔网、建筑用安全网、民用纱窗网等；用于发泡制品，可作合成木材和合成纸。

4．聚乙烯成型加工特点 1.PE在高温时热稳定性良好，成型温度范围宽

2.吸水率小，成型前不需要对物料干燥

3.几乎可以适用所有成型加工方法，但不采用压延成型和RIM成型

4.成型收缩率大（1.5％－5.0％）

5.一次成型时MFR由小到大的顺序为：

一次烧结成型

6.为非极性聚合物，表面能低，与此相关的二次加工成型困难，为适应涂装印刷、粘结、金属喷镀等要求必须极性化处理，但脱模性好。

7.发泡倍率高（10－80倍），可制得高发泡制品。与PS泡沫材料相比，柔软性，耐热性，耐化学药品性优良，环境问题少。

结 论

塑料工业已是世界上发展最迅速的工业领域之一，是一种产量最大、用途广泛的热塑性通用材料，简称PE。它是由乙烯加聚而成的高分子。

聚乙烯按其生产方法的不同，有高压法聚乙烯、中压法聚乙烯和低压法聚乙烯三种之分。三种方法各有优缺点，在工业上是并存的。聚乙烯的性能随制造方法的不同，于分子结构有关；可分为低密度与高密度。

通常，由高压法制得的聚乙烯叫做“低密度密度”，而由中压法或低压法制得的聚乙烯叫做“高密度聚乙烯”。除此之外，还有低分子量聚乙烯，超高分子量聚乙烯，交联聚乙烯，氯化聚乙烯，氯磺化聚乙烯，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物等多种聚乙烯及其共聚物。随着各种改性技术和复合技术的发展，聚乙烯正在向一些新的应用。