高密度pe管材的特性

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1、高密度高密度 pe 管材的特性管材的特性本文转载自伟星管业 高密度聚乙烯，英文名称为“High Density Polyethylene”，简称为“HDPE”。HDPE 是一种结 晶度高、非极性的热塑性树脂。原态 HDPE 的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半 透明状。PE 具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化 学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸） ，芳香烃（二甲苯）和卤化烃（四氯化碳） 。该聚合 物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE 具有很好的电性能，特别是绝 缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温

2、 甚至在-40F 低温度下均如此。 HDPE 是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。 pe 管材虽然 HDPE 在 1956 年就已推 出，但这种塑料还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。HDPE 是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态 HDPE 的外表呈乳白色，在微薄 截面呈一定程度的半透明状。PE 具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种 类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸） ，芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳） 。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE 具有很好 的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆

3、。中到高分子量等级具有极好 的抗冲击性，在常温甚至在-40F 低温度下均如此。各种等级 HDPE 的独有特性是四种基本 变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特 殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的 HDPE 品级；在性能上达到最佳的平衡。这是决定 HDPE 特性的主要变量，虽然被提到的 4 种变量确实起到相互影响作用。乙 烯是聚乙烯主要原料，少数的其它共聚单体，如 1 一丁烯、l 一己烯或 1 一辛烯，也经常用 于改进聚合物性能，对 HDPE，以上少数单体的含量一般不超过 12。共聚单体的加 入轻微地减小了聚合物的结晶度。这种改变一般由密度来衡量

4、，密度与结晶率呈线性关系。 美国一般分类按 ASTM D1248 规定， HDPE 的密度在 0940g。C 以上；中密度聚乙烯 （MDPE）密度范围 09260940gCC。其它分类法有时把 MDPE 归类于 HDPE 或 LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的刚度，良好的防渗透性和最高的熔点，但一般具有 很差抗环境应力开裂（ESCR） 。ESCR 是 PE 抗由机械或化学应力所引起的开裂性的能力。 更高的密度一般改进了机械强度性，例如拉伸强度、刚度和硬度；热性能如软化点温度和 热变形温度；防渗透性，如透气性或水蒸气透过性。较低的密度改进其冲击强度和 ESCR。聚合物密度主要是受共聚单体加入

5、的影响，但较少程度也受分子量影响。高分子 量百分数使密度略有降低。 pe 管材例如，在一个较宽分子量范围内均聚物具有不同的密 度。PE 最通常的生产方法是通过淤浆或气相加工法，也有少数用溶液相加工生产。所有这 些加工过程都是由乙烯单体、a-烯烃单体、催化剂体系（可能是不止一种化合物）和各种 类型的烃类稀释剂参与的放热反应。氢气和一些催化剂用来控制分子量。淤浆反应器一般 为搅拌釜或是一种更常用的大型环形反应器，在其中料浆可以循环搅拌。当乙烯和共聚单体（根据需要）和催化剂一接触，就会形成聚乙烯颗粒。除去稀释剂后，聚乙烯颗粒或粉 粒被干燥并按剂量加入添加剂，就生产出粒料。带有双螺杆挤出机的大型反应器

6、的现代化 生产线，可每小时生产 PE40000 磅以上。新的催化剂的开发为改进新等级 HDPE 的性能作 出贡献。两种最常用的催化剂种类是菲利浦的铬氧化物为基础的催化剂和钛化合物一烷基 铝催化剂。菲利浦型催化剂生产的 HDPE 有 中宽度分子量分布；钛一烷基铝催化剂生产 的分子量分布窄。用复式反应器生产窄 MDW 的聚合物所用催化剂也可用 于生产宽 MDW 品级。举例来说，生产显著不同分子量产品的两个串联反应器可以生产出双峰分子量聚合 物，这种聚合物具有全宽域的分子量分布。 PE 管件较高的分子量导致较高的聚合物粘度，不过粘度也与测试所用的温度和剪切速率有关。 用流变或分子量测量对材料的分子量

7、进行表征。HDPE 的品级一般具有的分子量范围是 40 000300 000，重均分子量大致与熔融指数范围相对应，即从 100 0 02910min。通 常地，更高的 MW（更低的熔融指数 MI）增强了熔体强度、更好韧性和 ESCR，但是更高 MW 使加工过程更难或且需要更高的压力或温度。分子量分布（MWD）：PE 的 WD 根据使用的催化剂和加工过程而有从窄到宽的不同。最常用的 MWD 测量指数是不匀度指数（HI） ，它等于重均分子量（MW）除以数均分 子量（Mn） 。所有 HDPE 品级的这个指数范围是 430。窄 MWD 提供了在模塑过程中的 低翘曲性和高冲击性。中到宽 MWD 提供了对

8、多数挤塑过程的可加工性。宽 MWD 也可改 进熔体强度和抗蠕变性。抗氧剂的加入可防止聚合物在加工过程中降解，并防止制成品在使用中氧化。抗静电 添加剂用于许多包装品级以减少瓶子或包装物对灰尘和污物的粘附。特定的用途需要特殊 的添加剂配方，例如与电线、电缆用途相关的铜抑制剂。优良的耐气候性和抗紫外线（或 日光）可通过添加抗 UV 添加剂。没有添加抗紫外线或炭黑的 PE，建议不要持续在户外 使用。高等级的炭黑颜料提供了优良的抗 UV 性并可经常在户外应用，如电线、电缆、槽 池村层或管子。PE 可用很宽的不同加工法制造。以乙烯为主要原料，丙烯、1-丁烯、己烯为共聚体， 在催化剂的作用下，采用淤浆聚合或

9、气相聚合工艺，所得到的聚合物经闪蒸、分离、干燥、 造粒等工序，获得颗粒均匀的成品。包括诸如片材挤塑、薄膜挤出、管材或型材挤塑，吹 塑、注塑和滚塑。挤塑：用于挤塑生产的品级一般具有小于 1 的熔体指数和中宽到宽的 MWD。在加工 过程中，低的 MI 可获得适宜的熔体强度。更宽 MWD 品级更适于挤塑，因为它们具有更 高的生产速度，较低的模口压力而且熔体断裂趋势减少。PE 有许多挤塑用途，如电线、电缆、软管、管材和型材。管材应用范围从用于天然气 小截面黄管到 48in 直径用于工业和城市管道的厚壁黑管。大直径中空壁管用作混凝土制成 的雨水排水管和其它下水道管线的替代物增长迅速。 板材和热成型：许多

10、大型野餐型冷藏箱的热成型衬里是由 PE 制成的，具有韧性、重 量轻和耐用性。其它片材和热成型产品包括挡泥板、槽罐衬里、盘盆防护罩、运输箱和罐。 一种大量的增长迅速的片材应用是地膜或池底村里，这是基于 MDPE 具有韧性、耐化学性 和不渗透性。吹塑：在美国销售的 HDPE13 以上用于吹塑用途。这些范围从装漂白剂、机油、洗 涤剂、牛奶和蒸馏水的瓶子到大型冰箱、汽车燃料箱和筒罐。吹塑品级的特性指标，如熔 体强度、ESCR 和韧性，与用于片材和热成型应用级相似，故相似品级可以采用。注射-吹塑通常用于制造更小的容器（小于 16oz） ，用于包装药品、洗发液和化妆品。 这种加工过程的一个优点是生产瓶子自

11、动去边角，不需象一般吹塑加工那样的后期修整步 骤。尽管有某些窄 MWD 品级用于改进表面光洁度，一般使用中宽到宽 MWD 品级。注塑：HDPE 有数不清的应用，范围从可重复使用的薄壁饮料杯到 5gsl 罐，消费国 内生产的 HDPE 的 15。注塑品级一般熔体指数 510，有具有韧性较低流动性品级和具 有可加工性的较高流动性品级。用途包括日用品和食品薄壁包装物；有韧性、耐用的食品 和涂料罐；高抗环境应力开裂应用，如小型发动机燃料箱和 90gal 垃圾罐。滚塑：采用这种加工法的材料一般被粉碎成粉末料，使其在热循环中熔融并流动。滚 塑使用两类 PE： 通用和可交联类。通用级 MDPEHDPE 通常

12、的密度范围从 0935 到 0945gCC，具有窄 MWD，使产品具有高冲击性和最小的翘曲，其熔体指数 范围一般为 38。更高 MI 品级通常不适用，因为它们不具备滚塑制品希望的冲击性和抗 环境应力开裂性。高性能滚塑应用系利用其化学可交联品级的独特性能。这些品级在模塑周期的第一段， 流动性好，而后交联以形成其卓越的抗环境应力开裂性、韧性。耐磨性和耐气候性。可交 联 PE 唯一适用于大型容器，范围从 500gal 运输各种化学品储罐到 20，000gal 农用储 箱。薄膜：PE 薄膜加工一般用普通吹膜加工或平挤加工法。大多数 PE 用于薄膜，通用低 密度 PE（LDPE）或线性低密 PE（LLD

13、PE）都可用。HDPE 薄膜级一般用于要求优越的拉 伸性和极好的防渗性的地方。例如，HDPE 膜常用于商品袋、杂货袋和食物包装。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为 130，相对密度为 0.9410.960。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性， 机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。贮存时应远离火源，隔热，仓库内应保持干燥、整洁，严禁混入任何杂质，严禁日晒、 雨淋。运输应贮放在清洁、干燥有顶棚的车厢或船舱内，不得有铁钉等尖锐物。严禁与易 燃的芳香烃、卤代烃等有机溶剂混运。HDPE 是塑料回收市场增长最快的一部分。这主要因为其易再加工，有最小限度的降 解特性和其在包装用途的大量应用。主要的回收利用是将 25的回收材料，例如后消费回收物（PCR） ，与纯 HDPE 经再加工后用于制造不与食物接触的瓶子。给水用 PE 管材是传统的钢铁管材、聚氯文字乙烯饮用水管的换代产品。