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聚乙烯的分类与性质

发布日期:2021/11/25 10:06:44
聚乙烯(polyethylene,缩写:PE)是日常生活中最常用的塑料之一,大量用于制造塑料袋、薄膜、桶等产品,亦是现时地球上塑料废物的最主要类型。

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分子结构

聚乙烯单体为乙烯(化学式C2H4),乙烯亦可视为一对相互连接的亚甲基(化学式CH2)。聚合反应产生之聚乙烯分子式为(C2H4)nH2。

性质

化学性质

聚乙烯抗多种有机溶剂,抗多种酸碱腐蚀,但是不抗氧化性酸,例如硝酸。在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。

物理性质

聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的,但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体,会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响,支链越多,越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到支链个数的影响,分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围,支链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以透过把高密度聚乙烯溶解在摄氏130度以上的二甲苯中制备。

分类

聚乙烯按其密度和分支分类。 其机械性能显着取决于变量,如分支的程度和类型,晶体结构和分子量。 有几种类型的聚乙烯:

超高分子量聚乙烯(UHMWPE, Ultra High Molecular Weight Polyethylene)

超低分子量聚乙烯(ULMWPE, Ultra Low Molecular Weight Polyethylene 或PE-WAX, Polyethylene wax)

高分子量聚乙烯(HMWPE, High Molecular Weight Polyethylene)

高密度聚乙烯(HDPE, High Density Polyethylene)又称低压聚乙烯,因为在低压下生产,含有较多长链,因此密度高。主要用于制造各种注塑、吹塑和挤出成型制品。

中密度聚乙烯(MDPE, Medium Density Polyethylene)

低密度聚乙烯(LDPE, Low Density Polyethylene)用高压法(147.17—196.2MPa)生产,支链较多,强度低,多用来生产薄膜制品。

线性低密度聚乙烯(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene)

极低密度聚乙烯(VLDPE, Very Low Density Polyethylene)

氯化聚乙烯(CPE, Chlorinated Polyethylene)

高密度聚乙烯

用齐格勒-纳塔催化剂聚合法制造,其特点是分子链上没有支链,因此分子链排布规整,具有较高的密度。该过程在管式或釜式低压反应器中以乙烯为原料,用氧或有机过氧化物为引发剂引发聚合反应。

高密度聚乙烯属“热塑性塑料”(Thermoplastic),加热达到熔点,即可将废料回收再利用,所以并非所有“塑料”皆不环保。

高密度聚乙烯的高度结晶,因此外观上也就呈现出不透明的状态(高分子材料不同于钻石,结晶度高往往会降低透明度),并且硬度也更高,甚至有点脆生生的感觉。正是因为强度较高而且不透光,奶制品常常偏好此种塑料。这种塑料耐水耐油性都非常出色,因此适应性很广。一般摄氏100度以上才会容易变形。这种塑料还特别耐酸耐碱耐腐蚀,所以工业中也是应用极为普遍。

塑料分类标志中,高密度聚乙烯(HDPE)代码是2。

高密度聚乙烯的塑料分类标志

低密度聚乙烯

低密度聚乙烯的塑料分类标志

低密度聚乙烯通常使用高压下的自由基聚合生成,由于在反应过程中的链转移反应,在分子链上生出许多支链。这些支链妨碍了分子链的整齐排布,因此密度较低。其结构如下图所示。非常软且含有些微黏性,同时由于结晶度很低,LDPE的透明度比较高,所以我们日常生活中主要在保鲜膜、塑料袋等方面。耐油性及水性皆较低。

生产与应用

聚乙烯产品通常掺加大量各种添加剂以抗氧化等环境因素破坏。聚乙烯还可以和一些人造橡胶产品混合在一起增加抗冲击能力。

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