文档介绍：聚乙烯(PE)简介
化学名称:聚乙烯
英文名称:polyethylene,简称PE
结构式:
聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂,也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯是五大合成树脂之一,是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。
聚乙烯为白色蜡状半透明材料,柔而韧,比水轻,无嗅、无味、无毒,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂,且不发生溶胀。工业上为使用和贮存的方便通常在聚合后加入适量的塑料助剂进行造粒,制成半透明的颗粒状物料。PE易燃,燃烧时有蜡味,并伴有熔融滴落现象。聚乙烯的性质因品种而异,主要取决于分子结构和密度,也与聚合工艺及后期造粒过程中加入的塑料助剂有关。
PE是典型的软而韧的聚合物。除冲击强度较高外,其他力学性能绝对值在塑料材料中都是较低的。PE密度增大,除韧性以外的力学性能都有所提高。LDPE由于支化度大,结晶度低,密度小,各项力学性能较低,但韧性良好,耐冲击。HDPE支化度小,结晶度高,密度大,拉伸强度、刚度和硬度较高,韧性较差些。相对分子质量增大,分子链间作用力相应增大,所有力学性能,包括韧性也都提高。几种PE的力学性能见表1-1。
表1-1 几种PE力学性能数据
性能
LDPE
LLDPE
HDPE
超高相对分子质量聚乙烯
邵氏硬度(D)
拉伸强度/MPa
拉伸弹性模量/MPa
压缩强度/MPa
缺口冲击强度/kJ·m-2
弯曲强度/MPa
41~46
7~20
100~300
80~90
12~17
40~50
15~25
250~550
—
>70
15~25
60~70
21~37
400~1300
40~70
25~40
64~67
30~50
150~800
—
>100
—
PE受热后,随温度的升高,结晶部分逐渐熔化,无定形部分逐渐增多。其熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点约为125~137℃,MDPE的熔点约为126~134℃,LDPE的熔点约为105~115℃。相对分子质量对PE的熔融温度基本上无影响。
PE的玻璃化温度(Tg)随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而异,而且因测试方法不同有较大差别,一般在-50℃以下。PE在一般环境下韧性良好,耐低温性(耐寒性)优良,PE的脆化温度(Tb)约为-80~-50℃,随相对分子质量增大脆化温度降低,如超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于-140℃。
PE的热变形温度(THD)较低,不同PE的热变形温度也有差别,LDPE约为38~50℃(,下同),MDPE约为50~75℃,HDPE约为60~80℃。PE的最高连续使用温度不算太低,LDPE约为82~100℃,MDPE约为105~121℃,HDPE为121℃,均高于PS和PVC。PE的热稳定性较好,在惰性气氛中,其热分解温度超过300℃。
PE的比热容和热导率较大,不宜作为绝热材料选用。PE的线胀系数约在(15~30)×10-5K-1之间,其制品尺寸随温度改变变化较大。
几种PE的热性能见表1-2。
表1-2几种PE热性能
性能
LDPE
LLDPE
HDPE
超高相对分子质量聚乙烯
熔点/℃
热降解温度(氮气)/℃
热变形温度()/℃
脆化温度/℃
线性膨胀系数/(×10-5K-1)
比热容/J·(kg·K)-1
热导率/ W·(m·K)-1
105~115
>300
38~50
-80~-50
16~24
2218~2301
120~125
>300
50~75
-100~-75
—
—
—
125~137
>300
60~80
-100~-70
11~16
1925~2301
190~210
>300
75~85
-140~-70
—
—
—
PE分子结构中没有极性基团,因此具有优异的电性能,几种PE的电性能见表1-3。PE的体积电阻率较高,介电常数和介电损耗因数较小,几乎不受频率的影响,因而适宜于制备高频绝缘材料。它的吸湿性很小,%(质量分数),电性能不受环境湿度的影响。尽管PE具有优良的介电性能和绝缘性,但由于耐热性不够高,作为绝缘材料使用,只能达到Y级(工作温度≤90℃)。
表1-3聚乙烯的电性能
性能
LDPE
LLDPE
HDPE
超高相对分子质量聚乙烯
体积电阻率/Ω·cm
介电常数/F·m-1(106Hz)
介电损耗因数(106Hz)
介电强度/kV·