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1、第三章 聚烯烃塑料,1,聚烯烃主要指聚乙烯和聚丙烯； 其中聚乙烯树脂产量居世界第一位； 聚丙烯是常用树脂密度最低的品种，综合性能好，改性品种多，是树脂中发展相对快的品种之一。,聚乙烯,聚丙烯,2,第一节 聚乙烯（PE）,纯净PE乳白色蜡状物，无味、无毒、无臭，易燃，燃烧时有蜡味，并伴有熔融滴落现象。 一、分类 低密度聚乙烯（LDPE）：高压法合成 高密度聚乙烯（HDPE）：低压法合成,LDPE,HDPE,3,二、PE的结构,1、PE的化学结构 聚乙烯的化学组成为碳和氢，重复结构单元为CH2CH2，是主链为碳原子组成的线型高聚物。 依据聚合方法的不同，其产物结构不同，高压法合成的聚乙烯（LDPE
2、）支链较多(为什么?)，而中压法和低压法合成的聚乙烯基本上无支链。,4,2、PE的结晶性,PE分子链柔顺性好，结晶能力强。 PE结晶区通常为球晶结构，HDPE的结晶度高LDPE，透明性差些。,5,3、PE的相对分子质量,PE的相对分子质量越高，力学性能、耐低温性能、耐环境应力开裂性能都有所提高，但熔体黏度增大，成型加工性能变差。 一般使用熔体流动速率测定仪进行测量，条件为190，负荷2160g。 熔体流动速率（MFR）定义：在一定温度和负荷下，熔体每10min通过标准口模的质量，可作为平均分子量的量度。 LDPE的MFR在50 g/10min以下，HDPE的MFR在15 g/10min以下。,
3、6,三、聚乙烯的性能,1. 力学性能 与其他热塑性塑料相比，PE的拉伸强度比较低，硬度不足，耐蠕变性比较差。,7,Polyethylene, linear high-density,8,Polyethylene, linear low-density,9,2 .热性能,HDPE熔点125137，连续使用温度60 以下； LDPE熔点105120 ，连续使用温度80 以下。 PE具有较好的低温韧性，成型加工中应注意其线性膨胀系数较大。,10,（1）透气性 PE薄膜对氧气、氮气、二氧化碳的透气率较大，对水蒸气的透过率低。 PE薄膜不适宜长时间包装需要保持香味的物品，但适合于防潮或包装需防止水气散失
4、的物品。 LDPE塑料瓶盛不同液体会不同程度发生损失，不适宜长期贮存液体，尤其是化学药品和油类物质。,3. 化学性能,11,（2）化学稳定性 室温下耐酸、碱和盐类水溶液，不耐浓硫酸和浓硝酸以及其他氧化剂。室温不溶于溶剂，但溶度参数相近的溶剂可使其溶胀。 （3）耐老化性 易氧化降解，在合成阶段已经加入稳定化助剂，亦可在PE中添加抗氧剂和光稳定剂增加其耐老化性。,12,(4) 电性能优良 适宜于制备高频电绝缘材料 (5) 卫生性较好 但长期与脂肪烃、芳香烃、卤代烃类物质相接触发生溶胀，低分子量的PE会溶于其中，因此长时间使用PE盛装食用油会有蜡味。,13,（6） 成型加工性能,PE制件最显著的特点
5、是成型收缩率大，在1.55之间，易产生收缩和变形。 PE料吸水性小，可不用干燥； PE的加工温度范围很宽，不易分解(分解温度约为300)，其加工温度为180220较好； PE流动性中等，熔体黏度随剪切下降较多，当剪切速率超过临界值后，容易产生熔体破裂等流动性缺陷； PE的印刷性较差，可进行电晕或火焰处理。,14,PE加工方法,PE可用于注塑、挤出、吹塑、压制、压延等成型方法。,15,PE选用的重要依据：密度和MFR。 MFR增加，PE的相对分子质量降低，熔体黏度小，流动性好，成型加工温度低，易于成型，但制品的力学性能较差，反之相反。 通常，挤出成型应选择MFR较低的PE； 注射成型应选择MFR
6、较高的PE。,四、 聚乙烯的选用,16,聚乙烯熔体流动速率与制品种类的关系,17,LDPE手套,LDPE塑料膜,LDPE塑料挂钩袋,LDPE围裙,LDPE胶袋、葡萄袋,1. LDPE （1）薄膜 LDPE最大应用领域 （2）涂覆 可与多种基材复合，如牛奶的无菌包装、食品包装等。 （3）其他,18,2. HDPE 与LDPE相比，从性能上来看，其拉伸强度、刚度和硬度较好，有利于制品的薄壁化和轻量化 （1）中空容器 HDPE瓶广泛用于食品、 化学品、药品、化装品等包装。 （2）挤出成型 薄膜、管材、片材等 （3）注塑成型 工业用容器、垃圾箱、家用器皿,19,HDPE瓶,HDPE排水管道),HDPE
7、工业桶,HDPE管材,20,3. 线型低密度聚乙烯（LLDPE） 与LDPE相比具有更高的拉伸强度、撕裂强度、冲击强度和良好的耐环境应力开裂性。耐热性好于LDPE。主要应用吹塑成膜,LLDPE拉伸缠绕膜,21,4 . 超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE） 具有极高的耐磨性、自润滑性、优异的耐冲击、耐疲劳性、耐低温性。由于较高的分子量，其加工方式主要采用冷压烧结成型，近年来发明了将层状硅酸盐与UHMWPE熔融共混后，可明显改善其加工性能。,UHMPE托辊,UHWMPE纺丝生产线,22,5. 茂金属聚乙烯 使用茂金属(MAO)为聚合催化剂生产出来的聚乙烯； mPE有两个系列，一类是以包装领域的薄
8、膜用品级，另一类是以辛烯-1为共聚单体的塑性体。mPE薄膜品级具有较低的熔点和明显的熔区，并且在韧性、透明度、热粘性、热封温度、低气味方面等明显优于传统聚乙烯，可用于生产重包装袋、金属垃圾箱内衬、食品包装、拉伸薄膜等。,除草剂包装袋（防滑袋）,23,6. 交联聚乙烯（PECl） PE线性分子经过辐射和化学方法处理后，可形成网状或体型结构的热固性交联聚乙烯。 具有较高的力学强度、耐热性、耐环境应力开裂。 制备方法： （1）辐射交联：是先成型，后辐射交联。 （2）过氧化物交联法： 通常分为混炼、成型、交联三个阶段。 （3）硅烷交联法：PE与乙烯基三烷氧基硅烷接枝，在热水或低压蒸汽的作用下使烷氧基水
9、解而发生交联。,24,辐射交联法,生产工艺简单，化学纯度高 设备投资大，产品交联度不易控制，对于厚壁制品的交联效果不理想,25,过氧化物交联法,对设备要求不高，生产成本低 对生产中的温度控制要求严格；,26,硅烷交联法,是一种温和的化学交联体系，生产设备和工艺简单，生产效率高 产品质量容易控制 目前广泛应用的PE-Cl管材大多才用这种方法。,27,交联聚乙烯（PECl）的应用 具有卓越的电绝缘性能、更高的冲击强度及拉伸强度、突出的耐磨性、优良的耐应力开裂性和耐蠕变性及尺寸稳定性使用温度达140，作为绝缘材料可达200 。,绝缘电力电缆,防水帽,热收缩缠绕带,28,7 . 氯化聚乙烯（PEC）,
10、经过氯化的PE具有优良的耐化学药品性、耐磨耗性、耐候性和耐应力开裂性，低温特性优良，具有阻燃性，加工性好。,氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材,29,当大分子链上氯含量达到38时，断裂伸长率达到最大值，成为橡胶材料。 当含氯量超过55时，PEC的玻璃化温度达到室温以上，成为硬质材料。 PEC与多种聚合物具有良好的相容性，可作为PVC、PE、EVA的改性剂，也可以与橡胶并用，与填料的掺混性好，可制成高填充材料。,PE-C可以做PVC、PE、橡胶的改性剂。 如加入UPVC中可显著提高材料的冲击强度，改善加工性和耐候性，降低脆化温度（可降至-40）。 加入PE中可改善其印刷性、阻燃性和韧性。,30,8.乙烯
11、/乙酸乙烯酯共聚物（EVA）,EVA是PE和乙酸乙烯酯在一定压力和适当条件下，经自由基聚合制得。 EVA的性能与乙酸乙烯酯的含量有关，含量越少，性能接近LDPE，含量越多，性能接近橡胶状弹性体。其含量可在550之间变化,31,EVA的特性,EVA具有良好的柔顺性、耐低温性（-58仍具有可挠性）、耐候性、耐应力开裂性，同时具有橡胶般的弹性、具有优良的抗臭氧性、易加工性和染色性。 乙酸乙烯酯的含量50时，EVA为无定型的透明材料； 乙酸乙烯酯的含量低于30时，室温下，EVA为树脂状固体材料。,32,EVA的应用,EVA主要作为包装材料、电线、电缆绝缘层、黏接剂、涂层，也可作为着色剂的载体的树脂。
12、EVA中乙酸乙烯酯含量低于5 时可制造具有中等韧性和较好透明的薄膜，利用其低温韧性可制作冰袋、冷冻食品的包装。,33,EVA乳液),EVA膜),EVA片材),34,第二节 聚丙烯（PP）,PP树脂大多为乳白色粒状物，无味、无臭、无毒，密度低、透明性好，密度为0.890.91g/cm3是常用树脂中最轻的一种。 PP与HDPE相比，不但具有较高的拉伸强度、刚度、硬度、耐应力开裂性和耐热性，而且具有突出的延伸性和抗弯曲疲劳性，成型加工性能极为优良。 一、聚丙烯的合成（略）,35,二、聚丙烯的结构特征 1.聚丙烯的化学结构： 根据PP分子链上甲基的空间排列方式不同，可将其分为等规、间规、无规三种立体结
13、构。,等规PP ：甲基全部排列在大分子链的一侧 等规PP分子链具有高度的立体规整性，容易结晶，具有较高的力学强度，目前占PP产量的95左右,间规PP：甲基交替排列在主链构成的平面的两侧,36,2. 聚丙烯的结晶性 PP结晶能力强，等规度越高，结晶速率越大，结晶度越高； 结晶度提高，拉伸强度、刚度、硬度、熔点也提高，但冲击强度降低。 冷却速度与性能的关系： 成型过程中，冷却速度慢、温度高，结晶速率大，结晶度高，易于形成较大尺寸的球晶；反之，冷却速度快，形成的球晶小，制品具有较好的透明性和柔韧性。,37,3. 相对分子质量及其分布 一般随着PP相对分子质量增加，其熔体黏度、拉伸强度、断裂伸长率、冲
14、击强度上升； 相对分子质量分布宽，屈服强度、硬度、刚性、耐热性下降。 工业上习惯用MFR间接表示PP的相对分子质量，其测定条件为：温度230，负荷2160g。 工业上生产的PP的MFR通常为0.130g/10min。,38,三、聚丙烯的性能,1. 力学性能,39,力学性能高低与相对分子质量、等规度和结晶度有密切关系，并受环境温度的影响。 室温以上，PP具有良好的抗冲击性，低温冲击强度低，对缺口敏感。 PP具有优良的耐弯曲疲劳性，这一特性使它适合于制造文件夹、盖体连一的容器。 与HDPE相比，PP具有良好的耐环境应力开裂性。 环境应力开裂：指在某种特种环境条件下，长时间或反复施加低于塑料力学性能
15、的应力而引起塑料外部或内部产生裂纹的现象。 影响因素：生产过程中的内应力，使用过程中受到的应力，环境因素等。,40,2. 热性能 PP的熔点为164170，长期使用温度可达100120 ，是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能经受135 高温消毒的品种。 PP玻璃化温度-10 左右，低温脆性大。 3. 化学性能 （1）热氧老化 比PE更易发生热氧老化 （2）光稳定性 PP光稳定性较差，户外使用必须加入稳定化助剂。 （3）耐化学药品性 较好，但易被氧化性药品侵蚀。,41,4. 成型加工性能 成型加工性能优良，提高剪切速率和温度均能增加熔体的流动性; PP吸水率小，成型前可无需干燥。 成型加工温度一般
16、在180280之间，注意避免PP熔体与铜接触，因为铜的存在会加快PP的氧化降解速率。若需与铜接触，可加入芳香胺、草酰胺等铜抑制剂。 5. 其他性能 制品印刷性差；应用于食品包装可蒸煮杀菌，但应注意所加助剂的卫生性。,42,1. 聚丙烯的类型 （1）PP均聚物 一般只加入少量抗氧剂，组成单纯； （2）PP共聚物（分子主链中嵌入乙烯单体） 主要包括无规共聚物（PP-R）和抗冲击PP共聚物。 PP-R与均聚PP相比，具有较好的透明性，耐冲击性和低温韧性，熔融温度低，但刚性、硬度有所降低。主要用于韧性要求高的薄膜、管材、中空制品和注塑制品中。 PP-B是PP的嵌段共聚物，具有较高的抗冲击能力，大量用于汽车、家用工具、中空容器、热成型片材等方面。,四、聚丙烯的选用,43,（3）填充和增强PP 常用的填料有碳酸钙、滑石粉和玻璃纤维。 PP经过填充后，综合性能明显提高。密
