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1、低密度聚乙烯 编辑词条 发表评论(0) 目录 简介 生产方法 产品性能 应用领域 显示全部简介 编辑本段回目录低密度聚乙烯线性低密度聚乙烯(LLDPE)，是乙烯与少量高级 -烯烃(如丁烯-1 、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1 等)在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，密度处于0.9150.940 克/立方厘米之间。但按 ASTM 的 D-1248-84 规定，0.9260.940 克/立方厘米的密度范围属中密度聚乙烯(MDPE) 。新一代 LLDPE 将其密度扩大至塑性体(0.8900.915 克/ 立方厘米) 和弹性体(0.890 克/立方厘米)。但美国塑料工业协会(SPI)
2、和美国塑料工业委员会(APC)只将 LLDPE 的范围扩大至塑性体，不包括弹性体。上世纪 80 年代，Union Carbide 和 Dow Chemical 公司将其早期销售的塑性体和弹性体称之为非常低密度的聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)树脂。 常规 LLDPE 的分子结构以其线性主链为特征，只有少量或没有长支链，但包含一些短支链。没有长支链使聚合物的结晶性较高。 通常，LLDPE 树脂用密度和熔体指数来表征。密度由聚合物链中共聚单体的浓度决定。共聚单体的浓度决定了聚合物中的短支链量。短支链的长度则取决于共聚单体的类型。共聚单体浓度越高，树脂的密度越低。此外，熔体指数是树
3、脂平均分子量的反映，主要由反应温度(溶液 法) 和加入链转移剂(气相法)来决定。平均分子量与分子量分布无关，后者主要受催化剂类型影响。 LLDPE 在 20 世纪 70 年代由 Union Carbide 公司工业化，它代表了聚乙烯催化剂和工艺技术的重大变革，使聚乙烯的产品范围显著扩大。LLDPE 用配位催化剂代替自由基引发剂，以及用较低成本的低压气相聚合取代成本较高的高压反应器，在比较短的时间内，便以其优异的性能和较低的成本，在许多领域已替代了 LDPE。目前 LLDPE 几乎渗透到所有的传统聚乙烯市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。 LLDPE 产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒。与 L
4、DPE 相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。 2005 年，中国 LLDPE 产量为 188 万吨，约占 PE 总产量的 35.5%；消费量 355 万吨，约占 PE 总消费量的 33.8%。预计未来 23 年内，LLDPE 消费量将保持 8%左右的速度继续增长。按照当前市场价格 12000 元/ 吨计算，我国 LLDPE 的市场规模已经超过了400 亿元。 生产方法 编辑本段回目录低密度聚乙烯低密度聚乙烯按聚合方法，可分为高压法和低压法。按照反应器类型可分为釜式法和管式法。以乙烯为原料，送入反应器，在引发剂
5、的作用下以高压压缩进行聚合反应，从反应器出来的物料，经分离器除去未反应的乙烯之后，经熔融挤出造粒，干燥、掺合，送去包装。加工 LDPE 和 LLDPE 都具有极好的流变性或熔融流动性。LLDPE 有更小的剪切敏感性，因为它具有窄分子量分布和短支链。 在剪切过程中（例如挤塑），LLDPE 保持了更大的粘度，因而比相同熔融指数的 LDPE 难于加工。在挤塑中，LLDPE 更低的剪切敏感性使聚合物分子链的应力松驰更快，并且由此物理性质对吹胀比改变的敏感性减小。 在熔体延伸中，LLDPE 在各种应变速率下通常都具有较低的粘度。也就是说它将不会象LDPE 一样在拉伸时产生应变硬化。随聚乙烯的形变率增加L
6、DPE 显示出粘度的惊人增加，这是由分子链缠结引起。 这种现象在 LLDPE 中观察不出，因为在 LLDPE 中缺少长支链使聚合物不缠结。这种性能对薄膜应用极重要因为 LLDPE 薄膜在保持高强度和韧性下召易制更薄薄膜。 nLLDPE的流变性可概括为“剪切时刚性”和“延伸时柔软”。 当用 LLDPE 替代 LDPE 时薄膜挤塑设备和条件必须做修改。LLDPE 的高粘度要求挤塑机有更大的功率并提供更高的熔体温度和压力。 模口隙距必须加宽以避免由于产生高背压和熔体断裂而降低产量。 LDPE 和 LLDPE 的一般模口隙距尺寸分别是 O 0240 040 in和 0 0600 10in。 LLDPE
7、 的“延伸时柔软”的特性在吹膜过程中是一个缺点。LLDPE 的吹塑薄膜膜泡不象LDPE 的那么稳定。 一般的单唇风环对 LDPE 的稳定足够使用LLDPE 的特有的膜泡要求更完善的双唇风环来稳定。用双唇风环冷却内部膜泡可增加膜泡稳定性，同时在高生产率下提高薄膜生产能力。除了膜泡的更好冷却外，很多薄膜生产厂采用与 LDPE 共混方法以增强 LLDPE 溶道理上，LLDPE 的挤塑可以在现有 LDPE 薄膜设备上完成，当 LDPE 的共混物中 LLDPE 的浓度达50时。加工 100 LLDPE 或富含 LLDPE 的与 LDPE 共混材料时，采用一般的 LDPE挤塑机，必需改进设备。 根据挤塑机
8、的寿命，要求改进的可能是加宽模口隙距，改良风环，修改螺杆设计以更好挤出，必要时应增加电机功率和转矩。对于注塑应用，一般不需改进设备，但加工条件需达最佳化。 滚塑加工要求 LLDPE 研磨成均匀颗粒（35 筛孔）。加工过程包括用粉末状 LLDPE 填满模具，加热并双轴向地旋转模具使 LLDPE 均匀分布。冷却后产品从模具中移出。 1产品性能编辑本段回目录低密度聚乙烯(1)结晶性能聚乙烯是结晶性聚合物。不同密度的聚乙烯结晶度也不相同。结晶度与密度呈线性关系，它们对聚乙烯的许多性能有显著影响。 鉴于聚乙烯短支链的存在会干扰主链的结晶，因此增加短支链就会破坏结晶和降低密度。均聚的高密度聚乙烯含有极少的
9、短支链，所以它的结晶度高，密度也高。 LLDPE 与 HDPE 虽同属线型聚乙烯，但 LLDPE 完全是乙烯与 -烯烃共聚而成的。由于LLDPE 所含的共聚单体比高密度的共聚物多，因而 LLDPE 的线型主链上有很多的短支链，致使其结晶度和密度都低；再因其短支链的类别和数目是随不同的共聚单体而异，若共聚单体的碳原子数多，在共聚物中含量也多，则该共聚物的密度下降也大。 (2)热性能 聚乙烯受热以后，随着 温度的升高，结晶部分逐渐减少，当结晶部分完全消失时，聚乙烯就融化，此时的温度即为熔点。聚乙烯的密度升高，结晶度升高，其熔点也随之升高，所以密度不同的聚乙烯，其熔点也不同。LLDPE 的熔点为 1
10、20125，介于H P-LDPE 与 HDPE 之间。不同共聚单体的 LLDPE，其熔点高低随其共聚单体的碳原子的增减而变动，碳原子数增多熔点升高。由于 LLDPE 的熔点比 H P-LDPE 高，故其模型制品可在较高温度下脱模，而且又快又干净。因 LLDPE 的熔点范围比 H P-LDPE 窄，故LLDPE 的薄膜热封性能好，热合强度也高。 聚乙烯在温度升高时的流动性和在增加荷重时的变化，主要受分子量的影响。由于测定聚乙烯的熔体流动速率比测定分子量容易，因而通常以熔体指数(MI)，或熔体流动指数(MFI) 来表示聚乙烯的分子量特性。在熔融状态下，聚乙烯的熔体粘度是分子量的函数，它随分子量的增
11、高而加大。当分子量相同时，温度升高则熔体粘度降低。在常温下聚乙烯随密度的不同而有不同的柔韧性。在低温下聚乙烯自然具有良好的柔韧性，其脆析温度较低，这与其分子量有关。当聚乙烯的分子量增高时，其脆化温度下降，其极限值为-140。 在分子量相同的情况下，线型结构的 LLDPE 与 HDPE 的熔体粘度要比非线型结构的 H P-LDPE 大。在熔体指数相同的情况下，H P-LDPE 的熔体粘度明显低于 LLDPE 和 HDPE，因此，前者加工时的熔体流动性明显好于后两者，螺杆负荷小，发热量也小。 (3)抗环境应力开裂和抗蠕变性能 从聚乙烯树脂的实用性来看，抗环境应力开裂 (ESCR)性能是重要的物性指
12、标之一。聚乙烯 ESCR 性能因支链的增加、密度的降低而得到大大的改善。在 3 种不同的聚乙烯树脂中，LLDPE 的许多性能介于 H P-LDPE 和 HDPE 之间，但其 ESCR 性能却居三者之冠。碳 6 和碳 8 高碳 -烯烃共聚的 LLDPE，因其支链的增加，其 ESCR 值明显优于碳 4 共聚的 LLDPE。 另一个受短支链增加、密度降低影响的性能是抗蠕变性或承受荷重的能力。这个性能在聚合物的使用上同样非常重要。只要密度稍稍下降一点，抗蠕变性就得到很大的改善。可以说，增加乙烯的短支链，降低乙烯的密度而得益最大的就是提高了 ESCR 性能和抗蠕变性。(4)热氧老化和光氧老化性能 聚乙烯
13、由于其分子结构上和聚合物中所含的微量杂质等内因，以及受大气环境和成型加工条件等外因的影响，会产生热氧老化和光氧老化。这些老化反应按自由基键式反应机理进行，结果导致聚乙烯发生降解反应为主的不可逆的化学反应，而使其性能变坏乃至完全失去使用价值。 聚乙烯在氧气的存在下受热时易发生热氧老化作用，这种热氧老化过程具有自动催化效应，因此当升高温度时，氧化加速进行，它可使聚乙烯的电绝缘性能变坏。此外，ESCR、伸长率等性能也会降低，并且脆性增加，严重时还会发生特臭气味。氧化作用的影响与受热时间长短有关，例如将高密度聚乙烯制成的容器经短时间受热，其使用价值并无任何降低，如果将其制成的电缆在 60长时间受热，则
14、其电绝缘性能会显著降低。 聚乙烯受日光中紫外线的照射和空气中氧的作用，使其分子中的羰基含量增加而发生光氧老化作用，这种光氧老化作用是在常温下进行的，它可使聚乙烯分子解聚，并生成一部分支链体型结构。 因此，为了防止或减慢光氧老化的作用，应在聚乙烯中添加具有遮蔽光作用的稳定剂，如炭黑或紫外线吸收剂。聚乙烯在受热成型加工过程中，特别是与大量空气接触的情况下，例如压延过程中或挤出、注射成型时，由于受热氧化而使聚乙烯的机械性能降低，加了抗氧化剂后虽可部分防止，但仍不能完全避免，因此改进聚合工艺及成型加工方法，以及采用改性的方法，可提高聚乙烯受外因作用的稳定性。 (5)聚乙烯的介电性能 纯的聚乙烯不含极性
15、基因，因此具有良好的介电性能。聚乙烯的分子量对其介电性能不发生影响，但聚乙烯中若含有杂质，如催化剂、金属灰分及分子中存在极性基团(羟基、羰基 )等，则对其介电性能如介电常数、介电耗损( 介电损耗角正切)等会发生不良影响。应用领域 编辑本段回目录低密度聚乙烯LLDPE 的主要应用领域是农膜、包装膜、电线电缆、管材、涂层制品等。 线形低密度聚乙烯由于较高的抗张强度、较好的抗穿刺和抗撕裂性能，主要用于制造薄膜。2005 年世界 LLDPE 消费量为 1617 万吨，同比增长 6.4%。在消费结构中，薄膜制品仍占最大比例，消费量为 1190 万吨，占总消费量的 73.6%，其次为注塑，消费量为114.
16、8 万吨，约占 LLDPE 总消费量的 7.1%。 2005 年，中国 LLDPE 和 LDPE 消费总量为 598 万吨，其中 LLDPE 消费量为 355 万吨，同比增长 25.4%，占 LLDPE/LDPE 消费总量的 59.4%；LDPE 消费量为 243 万吨，同比增加 0.7%，占 LLDPE/LDPE 消费总量的 40.6%。 从 LLDPE/LDPE 消费结构看，薄膜仍是消费的最大品种，消费量为 485 万吨，占LLDPE/LDPE 总消费量的 77.5%，其中包装膜 313 万吨，占总消费量的 50%；农膜134.5 万吨，占消费总量的 22.5%；特殊包装膜 37.6 万吨，占消费总量的 6%。其次为注塑制品，消费量为 55.7 万吨，占消费总量的 8.9%。其后依次为涂层制品、管材和电线电缆，消费量分别为 31.3 万吨、18.8 万吨和 15.7 万吨，分别占总消费量的 5%、3% 和2.5%；其它消费量为
