高密度聚乙烯 〔HDPE〕简介•英文称号英文称号为“High Density Polyethylene〞，〞，简称称为“HDPE〞HDPE是一种是一种结晶度高、非极性的晶度高、非极性的热塑性塑性树脂原态HDPE的外表呈乳白色，在微的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状薄截面呈一定程度的半透明状PE具有具有优良的良的耐大多数生活和工耐大多数生活和工业用化学品的特性某些种用化学品的特性某些种类的化学品会的化学品会产生化学腐生化学腐蚀，例如腐，例如腐蚀性氧化性氧化剂〔〔浓硝酸〕，芳香硝酸〕，芳香烃〔二甲苯〕和〔二甲苯〕和卤化化烃 〔〔四四氯化碳〕该聚合物不吸湿并具有好的防水聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途蒸汽性，可用于包装用途HDPE具有很好的具有很好的电性能，特性能，特别是是绝缘介介电强度高，使其很适用于度高，使其很适用于电线电缆中到高分子量等中到高分子量等级具有极好的抗冲具有极好的抗冲击性，在常温甚至在性，在常温甚至在-40F低温度下均如此低温度下均如此 •HDPE是一种是一种结晶度高、非极性的晶度高、非极性的热塑性塑性树脂原态HDPE的外表的外表呈乳呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。
白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状HDPE具有很好具有很好的的电性能，特性能，特别是是绝缘介介电强度高，使其很适用于度高，使其很适用于电线电缆中到高分子量等到高分子量等级具有极好的抗冲具有极好的抗冲击性，在常温甚至在性，在常温甚至在-40F低温度低温度下均如此各种等下均如此各种等级HDPE的独有特性是四种根本的独有特性是四种根本变量的适当量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加合：密度、分子量、分子量分布和添加剂高密度聚乙高密度聚乙烯为无无毒、无味、无臭的白色毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点粒，熔点约为130℃℃，相，相对密度密度为0.941~0.960它具有良好的耐它具有良好的耐热性和耐寒性，化学性和耐寒性，化学稳定性好，定性好，还具有具有较高的高的刚性和性和韧性，机械性，机械强度好介电性能，耐性能，耐环境境应力开力开裂性亦裂性亦较好熔化温度好熔化温度220~260℃℃对于分子于分子较大的大的资料，建料，建议熔化温度范熔化温度范围在在200~250℃℃之之间高密度聚乙高密度聚乙烯是种白色粉末火是种白色粉末火颗粒状粒状产品，无毒、无味，密度在品，无毒、无味，密度在0.940～～0.976 g/cm3范范围内；内；结晶度晶度为80％～％～90％，％，软化点化点为125～～℃℃，运用温度可达，运用温度可达100℃℃；；硬度、拉伸硬度、拉伸强度和蠕度和蠕变性性优于低密度聚乙于低密度聚乙烯；耐磨性、；耐磨性、电绝缘性、性、韧性及耐寒性均性及耐寒性均较好，但与低密度好，但与低密度绝缘性比性比较略差些；化学略差些；化学稳定定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种，耐酸、碱和各种盐类的腐的腐蚀；薄膜；薄膜对水蒸气和空气的浸透性小、吸水性低；耐老化水蒸气和空气的浸透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙境开裂性不如低密度聚乙烯，特，特别是是热氧化作用会氧化作用会使其性能下降，所以，使其性能下降，所以，树脂需参与抗氧脂需参与抗氧剂和紫外和紫外线吸收吸收剂等来提等来提高改善高改善这方面的缺乏。
高密度聚乙方面的缺乏高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的薄膜在受力情况下的热变形形温度温度较低，低，这一点运用一点运用时要留意要留意 二、构造特点•HDPE的分子的分子链链构造构造简单对简单对称，只含有极少量的短支称，只含有极少量的短支链链，，简单对简单对称的称的主主链链构造有利于构造有利于结结晶，因此晶，因此HDPE结结晶度最高，密度也最高晶度最高，密度也最高结结晶度晶度和晶粒尺寸都相和晶粒尺寸都相对较对较大，例如，大，例如，HDPE晶粒尺寸在晶粒尺寸在2—8微米因此微米因此HDPE的的结结晶熔点最高，晶熔点最高，强强度和硬度也最高度和硬度也最高•HDPE既包括乙既包括乙烯烯的均聚物，也包括乙的均聚物，也包括乙烯烯和少量和少量a烯烃烯烃的共聚物工的共聚物工业业消消费费的的HDPE的相的相对对分子分子质质量范量范围围很很宽宽，从几百的聚乙，从几百的聚乙烯烯蜡到几百蜡到几百万的超高相万的超高相对对分子分子质质量聚乙量聚乙烯烯〔 〔UHMWPE〕 〕，不同，不同HDPE树树脂的熔体指脂的熔体指数范数范围围是从是从500以上到小于以上到小于0.001代表相对对分子分子质质量分布的量分布的MFR的的范范围围也很也很宽宽，从注塑，从注塑级级的窄相的窄相对对分子自古跨步法分布的分子自古跨步法分布的树树脂脂〔 〔MFR=25〕 〕到一些到一些宽宽相相对对分子分子质质量分布的薄膜量分布的薄膜级树级树脂脂〔 〔MFR＞＞150〕 〕。
•树树脂的脂的结结晶度和相晶度和相对对密度主要取决于聚合物密度主要取决于聚合物链链中的短中的短链链支化度，也支化度，也与相与相对对分子分子质质量有关HDPE树树脂的密度范脂的密度范围为围为0.941—0.960 g/cm³，，虽虽然然UHMWPE是完全没有支是完全没有支链链的乙的乙烯烯均聚物，但由于其相均聚物，但由于其相对对分子分子质质量很高，因此其量很高，因此其结结晶度晶度较较低，密度只需低，密度只需0.93 g/cm³ 〔1〕分子构造和化学性质 •根据不同的运用，制得的根据不同的运用，制得的HDPE可以完全没有支可以完全没有支链，如用于注塑和吹塑，如用于注塑和吹塑的牌号；也可以的牌号；也可以经过和和a-烯烃共聚消共聚消费含小量支含小量支链的共聚物当与的共聚物当与1-丁丁烯共聚共聚时得到的支得到的支链是乙基支是乙基支链，当与，当与1-己己烯共聚共聚时得到的是正丁得到的是正丁基支基支链HDPE分子的一个端基是甲基，另一个端基可以是甲基，也可分子的一个端基是甲基，另一个端基可以是甲基，也可以是双以是双键，通常，通常为乙乙烯基HDPE分子的支分子的支链数数较低，通常每低，通常每1000个碳个碳原子有原子有5—10个支个支链，即使是用某些，即使是用某些过渡族金属化合物催化渡族金属化合物催化剂消消费的的乙乙烯均聚物也含有少量的支均聚物也含有少量的支链，每，每1000个碳原子大个碳原子大约含含0.5—3个支个支链。
这些支些支链比比较短，是甲基、乙基或正丁基，它短，是甲基、乙基或正丁基，它们的存在通常与原料乙的存在通常与原料乙烯中含少量的中含少量的a-烯烃杂质有关支化度是有关支化度是HDPE树脂构造上的重要特点，脂构造上的重要特点，与相与相对分子分子质量一同影响量一同影响树脂的脂的许多物理和机械性能多物理和机械性能•和几乎一切的其他聚合物一和几乎一切的其他聚合物一样，，HDPE是不同是不同长度的聚合物度的聚合物链的集合短短链的相的相对分子分子质量只需量只需500—1000，，长链的相的相对分子分子质量可到量可到1000万不同链长的相的相对含量〔即含量〔即MWD曲曲线的外形和的外形和宽度〕主要取决于度〕主要取决于消消费技技术和用于聚合的催化和用于聚合的催化剂类型可以根据型可以根据详细的运用要求，量体的运用要求，量体裁衣式的定制裁衣式的定制HDPE树脂的脂的MWD宽度 ①反响性 •HDPE是一个是一个饱饱和的和的线线性性烃烃，化学反响性很低化学反响性很低HDPE分子分子中最活中最活泼泼的部位是双的部位是双链链端基和在聚合物支端基和在聚合物支链链上的支化点上上的支化点上的的CH链链HDPE与大部分有机酸和无机酸不反响。
由于与大部分有机酸和无机酸不反响由于对对氢氢氟酸氟酸稳稳定性，使它成定性，使它成为为装装氢氢氟酸溶液容器最适宜的氟酸溶液容器最适宜的资资料硫酸的硫酸的浓浓溶液溶液〔 〔70%〕 〕在加在加热热的条件下可以和的条件下可以和HDPE渐渐渐渐反响，反响，生成磺化取代物在室温下可以被生成磺化取代物在室温下可以被浓浓硝酸及它与硫酸的混硝酸及它与硫酸的混合物硝化在更苛刻的条件下合物硝化在更苛刻的条件下这这些酸可以分解聚合物，些酸可以分解聚合物，产产生有机酸的混合物生有机酸的混合物HDPE在任何在任何浓浓度的碱性溶液或度的碱性溶液或盐盐溶液溶液〔 〔包括包括KMnO4等氧化等氧化剂剂〕 〕中是最中是最稳稳定的•在室温下，在室温下，HDPE不溶于任何知的有机溶不溶于任何知的有机溶剂剂，但在温度高于，但在温度高于80—100℃℃时时，大部分，大部分HDPE可溶解在一些芳可溶解在一些芳烃烃、脂肪、脂肪烃烃和和卤卤代代烃烃中常用于溶解中常用于溶解HDPE的溶的溶剂剂是二甲苯、四是二甲苯、四氢氢化化萘萘、、十十氢氢化化萘萘、、1，，2，，4三甲苯等三甲苯等 ②热降解 • 受热时HDPE比较稳定，在缺氧条件下，仅在290—300摄氏度化学反响才较明显。
HDPE的热裂解是C-C键的自在基断裂反响反响降低了树脂的相对分子质量，并在聚合物链中引入乙烯基产生了低分子量烃在惰性气氛中的裂解在500摄氏度以上才较明显，主要的裂解产物是蜡、低分子量烷烃、烯烃和二烯烃 ③热氧化降解 • 在高温时氧会在一系列的自在基反响中进攻HDPE分子，这些反响降低了树脂的相对分子质量，并在聚合物链中引入羟基和羧基等含氧基团其他的氧化产物是水、醛、酮、醇等低分子量化合物HDPE的氧化降解主要是被杂质引发的，这些杂质主要是含钛和铬等的过渡族金属的催化剂残渣由于氧化降解可以在造粒或加工过程中产，因此在这些操作过程中应维护熔融的树脂免受氧的攻击为防止热氧化降解，树脂中应参与抗氧剂，即自在基抑制剂，如萘胺、苯二胺等，抗氧剂的用量通常为0.1%—1.0%〔质量〕•许多薄膜和容器外表印刷和染色的工业操作要用热氧化作为预处置步骤虽然染料对HDPE外表的粘附性很差，但用开放的火焰或电场处置，使制品外表层氧化后，可提高其粘附性这种处置使HDPE制品外表产生了极性基团，添加了对染料的亲和性 ④光氧化降解 •虽然由氧和光引然由氧和光引发的的HDPE降解与降解与热氧化降解氧化降解类似，但前者似，但前者却是在却是在较低的温度下低的温度下进展的。
波展的波长低于低于400nm的光引的光引发了了自在基反响，自在基反响，该反响使相反响使相对分子分子质量降低，并在聚合物量降低，并在聚合物链中构成双中构成双键和有机和有机过氧化物，并氧化物，并释放出醇、放出醇、醛、、酮等低分等低分子量化合物子量化合物虽然然HDPE本身吸收紫外本身吸收紫外线的才干很差，但降的才干很差，但降解解产生的极性生的极性产物却能和氧更快的反响，从而又加速了附物却能和氧更快的反响，从而又加速了附加的自在基反响加的自在基反响HDPE树脂的光氧化降解引起老化、外表脂的光氧化降解引起老化、外表龟裂、脆化、裂、脆化、变色等景象，同色等景象，同时明明显地地损害其机械性能和害其机械性能和电性能运用可以性能运用可以维护树脂，并吸收紫外脂，并吸收紫外线的光的光稳定定剂可可以减慢以减慢这一一过程最好的光程最好的光稳定定剂是炭黑〔通常用是炭黑〔通常用2%—4%〕、水〕、水杨酸酸酯，，对物色的制品可用苯并三物色的制品可用苯并三唑或二苯甲或二苯甲酮的取代物的取代物 〔2〕晶体构造• HDPE是一种半结晶塑料，其结晶度为40%—80%，随支化度和相对分子质量的不同而不同结晶HDPE的聚合物链有之字形的构型。
HDPE的主要结晶方式是正交晶系，密度为1.00 g/cm³，晶胞参数为a=0.740nm,b=0.493nm，c=0.2534nm聚合物链沿c轴方向陈列HDPE单位晶胞的横截面如图2-5所示HDPE也可以不稳定的，假单斜晶系的第二种方式存在，晶胞参数为a=0405nm，b=0.485nm，c=0.254nm，a=B=90°，r=105°，密度为0.965 g/cm³这种构型是在许多方式的低温加工过程中构成的，这些过程包括薄膜和片材的消费、拉伸和压延，由于假单斜晶系钩形通常是在HDPE制品中存在的这种构型只在50℃一下才稳定加热到80—100℃，就又恢复为正交晶系 ①形状• 在普通条件下从熔融形状结晶的HDPE的形状是密集的球晶，球晶是只需在高倍放大下才干见到的球形小微粒球晶是由更小的构造单元，即棒状的小纤维构成，这些小纤维从球晶中心向各个方向铺开，填充了球晶这些小纤维又是由最小可区分的形状构造，即片晶组成的晶体中含有与片晶垂直的聚合物链，这些链每5—16nm就严密地折叠一次〔图2-6〕片晶被几个聚合物链结合，它们从一个片晶穿过小的无定形区到另一个片晶这些结合链称为系带分子，为一切半结晶聚合物提供了机械完好性和机械强度。
片晶使球晶具有刚性和高软化点温度，而分布在片晶之间的无定形区使HDPE制品具有柔性和高冲击强度 ②相转移 •正交晶系HDPE晶体的外推平衡熔点是146-147℃，平衡熔融热是4.01kJ/mol，实践丈量慢结晶样品求得的熔点是133—℃熔点部分地受相对分子质量影响，相对分子质量从100万降低到4万，熔点只从℃降低到128℃工业HDPE的熔点与支化度几乎存性关系，即聚合物链上每1000个碳原子上的一个支链可使熔点大致降低1℃•由于HDPE有很高的结晶度，其玻璃化转移温度并不能直接丈量玻璃化转移温度通常与HDPE的松弛过程，即r松弛相关，后者经常在-140—-100℃时发生HDPE的脆化点与其r松弛温度接近 ③定向 •大部分大部分HDPE制品，包括薄膜、制品，包括薄膜、纤维、管材和注塑制品都表、管材和注塑制品都表现出某种程度的分子和晶体的定向性有些定向是自出某种程度的分子和晶体的定向性有些定向是自发产生的，如在熔体流入模具，以及随后的生的，如在熔体流入模具，以及随后的结晶晶过程中的定向，程中的定向，而在而在纤维和薄膜的制造和薄膜的制造过程中，定向是被拉伸操作构成的程中，定向是被拉伸操作构成的。
•HDPE制品中存在两种方式的定向，当薄膜和制品中存在两种方式的定向，当薄膜和纤维在熔点以在熔点以下被下被单向拉伸向拉伸时，晶体的，晶体的c轴总是在拉伸方向被定向，定是在拉伸方向被定向，定向程度随拉伸比添加，可以接近向程度随拉伸比添加，可以接近100%在从强定向的熔体定向的熔体中晶化的中晶化的过程中，有程中，有类似的定向似的定向过程程发生，例如在注塑工生，例如在注塑工艺中第二种定向方式出如今中第二种定向方式出如今结晶起始晶起始时的的轻拉伸拉伸过程中，程中，这是消是消费吹塑薄膜的典型条件在吹塑薄膜的典型条件在这种条件下构成的薄膜种条件下构成的薄膜表表现出在薄膜的机械方向明出在薄膜的机械方向明显程度的程度的a-轴定向 三、机械性能及加工特性 •分子量、分子量分布和支分子量、分子量分布和支链长短数量是影响短数量是影响聚乙聚乙烯性能的三个关性能的三个关键要素HDPE的物理性的物理性能，能，HDPE和和HDPE的力学性能比的力学性能比较，，LDPE、、LLDPE、、HDPE加工性能的比加工性能的比较见表表1/表表2需求需求阐明的是，在力学性能方面，由于明的是，在力学性能方面，由于HDPE主主链上支上支链少而短，少而短，结晶度高，因晶度高，因此它的拉伸此它的拉伸强度、硬度都度、硬度都优于于LDPE，抗冲，抗冲击强度低于度低于LDPE，，这是由于是由于LDPE中中存有存有较多的非晶区构造，有益于吸收冲多的非晶区构造，有益于吸收冲击能量。
在能量在热性能方面，性能方面，HDPE热性能最性能最优，不受力下最高运用温度可达，不受力下最高运用温度可达100℃℃，最低运用温度，最低运用温度为—70~~100℃℃在化学性在化学性能方面，能方面，HDPE抗溶抗溶剂性能性能优于于LDPE例如，LDPE在苯中溶解温度在苯中溶解温度为60℃℃，而，而HDPE在苯中溶解温度可达在苯中溶解温度可达80~~90℃℃，又例如，又例如HDPE在在98%硝酸中浸泡硝酸中浸泡48h只增重只增重5%，而，而LDPE却增重却增重12.5%在透气性能方面，在透气性能方面，HDPE透气性透气性仅为LDPE的五分之的五分之一在加工性能方面，一在加工性能方面，HDPE注塑塑化温度注塑塑化温度为180~~250℃℃，模具温度，模具温度50~~170℃℃，注射，注射压力力80~~100MPa挤压成型温度成型温度165~~260℃℃，，挤出出压力力35~~140MPa吹塑成型温度吹塑成型温度170~~190℃℃，超薄薄膜成型温度，超薄薄膜成型温度为180~~230℃℃HDPE在加工成在加工成型型时线性收性收缩比比为2%~~5% 机械性能 •HDPE树脂的主要机械性能列于表3相相对分子分子质量、量、MWD、定向、形状和决、定向、形状和决议树脂脂结晶度和密度的支化度均晶度和密度的支化度均对树脂脂的机械性能有重要的影响的机械性能有重要的影响 ①相对分子质量和MWD的影响 •构成构成HDPE树脂形状的一切要素〔即片晶、放射状的小脂形状的一切要素〔即片晶、放射状的小纤维和球晶〕被两种和球晶〕被两种类型的力型的力联络成一个整体。
一种力是聚合成一个整体一种力是聚合物晶体物晶体临近分子近分子链之之间的范德的范德华力，另一种就是从一个构力，另一种就是从一个构造造单元到另一个构造元到另一个构造单元的系元的系带分子只需足分子只需足够长的分子的分子才干起到才干起到这种系种系带作用，没有它作用，没有它们，球晶就会离散正因，球晶就会离散正因如此，低分子量如此，低分子量HDPE是脆的，几十是脆的，几十应变只需只需10%左右，也左右，也会断裂工会断裂工业用的用的HDPE相相对分子分子质量普通量普通为8万到万到120万，万，这种种树脂在片晶之脂在片晶之间有足有足够量的系量的系带分子构成分子构成这种聚合种聚合物的屈服点几乎与相物的屈服点几乎与相对分子分子质量无关进一步提高一步提高树脂的脂的相相对分子分子质量会明量会明显降低断裂伸降低断裂伸长率〔从率〔从1200%---1500%降到降到200%---300%〕，并明〕，并明显提高拉伸提高拉伸强度〔从度〔从35---40MPa提高到提高到60MPa〕•相相对分子分子质量也影响量也影响HDPE制品的冲制品的冲击强度低分子量制品度低分子量制品较脆，相脆，相对分子分子质量添加，冲量添加，冲击强度添加。
当相度添加当相对分子分子质量到达量到达50—100万万时，冲，冲击强度可打到很高度可打到很高 ②支化度的影响 •当HDPE的支化度添加时，其结晶度和片晶的厚度降低，这种变化明显地改动了HDPE树脂的机械性能影响最大的两个性能是拉伸强度和拉伸伸长率随支化度的添加，HDPE树脂变得更软，更富有弹性每1000个碳原子的支链数由2添加到10，树脂的拉伸强度大约由60MPa降到25MPa，但其拉伸伸长率却由850%添加到1100%机械性能差别来源于支链性质和支化度的差别，即线型HDPE几乎不含短支链，支化度低的HDPE有一些控制的短支链，而LDPE既有短支链，也有长支链 ③定向的影响 • 定向对HDPE的机械性能有重要的影响用高度定向和不定向的HDPE树脂制成有同样横截面的制品，前者的强度大约是后者的10倍这种景象可用聚合物的机械强度是由晶体之间链结数决议的实际来解释系带链固定在相邻的小晶粒上，并把它们结合在一同〔图2-6〕由于这些链结很少，故晶体间的界面是聚合物的最弱点在聚合物拉伸并脱离其起始形状的过程中晶体间的链结数明显添加，聚合物强度从而明显加强定向也能明显提高聚合物的刚性，高定向的HDPE丝的弹性模量大约可添加6倍。
只需技术上可运用高度定向的HDPE资料，如制纤维绳索和薄膜，那么引入定向的构培育可以提供明显的优势例如，假设一个HDPE薄膜中的大部分分子可以在薄膜平面内定向，那么它就可以到达最好的强度平衡•对于高分子量的HDPE树脂，可用一些特殊的加工技术添加晶体之间的链结数例如，可使固体HDPE在100℃左右，200—300Mpa的低温条件下挤出，并从溶液中延续地涂覆薄膜或纤维〔凝胶纺〕铸膜或纤维再被冷拉伸到40倍，这种加工可产生高浓度的系带分子用凝胶纺工艺制得的纤维是透明的，聚合物链是完好定向的这些纤维具有超高模量〔可高到100GPa〕和高拉伸强度〔500—600MPa〕 聚甲醛和高密度聚乙烯共混改性的研讨1.实验部分 1.1.原料POM,HDPE,增溶剂〔z-2〕2.共混改性工艺 •1.3扫描电镜观〔sem〕察•扫描电镜察看样品为冲击断面并镀金,在岛津s-570上进展察看并拍照•1.4差热分析(DSC) •在上海天平仪器厂消费的CDR-1型差热分析仪上进展样品重约10mg,升温速度20C/min 肇庆代办工商注册 zqanju 娄梅花灛 。