第3章聚烯烃塑料PPT讲稿.ppt
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1、第3章聚烯烃塑料1第1页,共52页,编辑于2022年,星期二聚烯烃主要指聚乙烯和聚丙烯;聚烯烃主要指聚乙烯和聚丙烯;其中其中聚乙烯树脂产量居世界第一位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。品种多,是树脂中发展相对快的品种之一。聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯2第2页,共52页,编辑于2022年,星期二第一节第一节 聚乙烯(聚乙烯(PE)纯净纯净PEPE乳白色蜡状物,无味、无毒、无臭,易燃,燃烧时乳白色蜡状物,无味、无毒、无臭,易燃,燃烧时有蜡味,并伴有熔融
2、滴落现象。有蜡味,并伴有熔融滴落现象。一、分类一、分类 低密度聚乙烯(低密度聚乙烯(LDPELDPE):):高压法合成高压法合成 高密度聚乙烯(高密度聚乙烯(HDPEHDPE):):低压法合成低压法合成LDPEHDPE3第3页,共52页,编辑于2022年,星期二二、二、PEPE的结构的结构v1、PE的化学结构的化学结构 聚乙烯的化学组成为碳和氢,重复结构单元为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,是主链为碳原子组成的线型线型高聚物。高聚物。依据聚合方法的不同,其产物结构不同,高压法合成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(的聚乙烯(LDP
3、E)支链较多)支链较多(为什么为什么?),而中压法和低,而中压法和低压法合成的聚乙烯基本上无支链。压法合成的聚乙烯基本上无支链。4第4页,共52页,编辑于2022年,星期二2、PE的结晶性的结晶性PE分子链柔顺性好,结晶能力强。分子链柔顺性好,结晶能力强。PE结晶区通常为球晶结构,结晶区通常为球晶结构,HDPE的结晶度高的结晶度高LDPE,透,透明性差些。明性差些。5第5页,共52页,编辑于2022年,星期二3、PE的相对分子质量的相对分子质量 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,成型加工性境
4、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。能变差。一般使用熔体流动速率测定仪进行测量,条件为一般使用熔体流动速率测定仪进行测量,条件为190,负荷,负荷2160g。熔体流动速率(熔体流动速率(MFR)定义:在一定温度和负荷下,熔定义:在一定温度和负荷下,熔体每体每10min通过标准口模的质量,可作为平均分子量的量通过标准口模的质量,可作为平均分子量的量度。度。LDPE的的MFR在在50 g/10min以下,以下,HDPE的的MFR在在15 g/10min以下。以下。6第6页,共52页,编辑于2022年,星期二三、聚乙烯的性能三、聚乙烯的性能v1.力学性能力学性能与其他热塑性塑料
5、相比,与其他热塑性塑料相比,PEPE的拉伸强度比较低,硬度不足,的拉伸强度比较低,硬度不足,耐蠕变性比较差。耐蠕变性比较差。7第7页,共52页,编辑于2022年,星期二Polyethylene,linear high-density8第8页,共52页,编辑于2022年,星期二Polyethylene,linear low-density9第9页,共52页,编辑于2022年,星期二2.热性能热性能HDPE熔点熔点125137,连续使用温度,连续使用温度60 以下;以下;LDPE熔点熔点105120,连续使用温度,连续使用温度80 以下。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具
6、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。数较大。10第10页,共52页,编辑于2022年,星期二(1)透气性)透气性PE薄膜对氧气、氮气、二氧化碳的透气率较大,对薄膜对氧气、氮气、二氧化碳的透气率较大,对水蒸气的透过率低。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的物品。适合于防潮或包装需防止水气散失的物品。LDPE塑料瓶盛不同液体会不同程度发生损失,不适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。宜长期贮存液体,尤其是化学药品和油类物质。3.化学性
7、能化学性能11第11页,共52页,编辑于2022年,星期二(2)化学稳定性)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。使其溶胀。(3)耐老化性)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。中添加抗氧剂和光稳定剂增加其耐老化性。12第12页,共52页,编辑于2022年,星期二(4)电性能优良电性能优良适宜于制备高频电绝
8、缘材料适宜于制备高频电绝缘材料(5)卫生性较好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,低分子量的胀,低分子量的PE会溶于其中,因此长时间使用会溶于其中,因此长时间使用PE盛装食盛装食用油会有蜡味。用油会有蜡味。13第13页,共52页,编辑于2022年,星期二(6)成型加工性能成型加工性能PE制件最显著的特点是制件最显著的特点是成型收缩率大成型收缩率大,在,在1.55之间,之间,易产生收缩和变形。易产生收缩和变形。PE料料吸水性吸水性小,可不用干燥;小,可不用干燥;PE的加工的加工温度范围温度范围很宽,不易分解很宽,不易分解(
9、分解温度约为分解温度约为300),其加工温度为其加工温度为180220较好;较好;PE流动性流动性中等,熔体黏度随剪切下降较多,当剪切速率中等,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;超过临界值后,容易产生熔体破裂等流动性缺陷;PE的的印刷性印刷性较差,可进行电晕或火焰处理。较差,可进行电晕或火焰处理。14第14页,共52页,编辑于2022年,星期二PE加工方法加工方法 PE可用于注塑、挤出、吹塑、压制、压延等成型可用于注塑、挤出、吹塑、压制、压延等成型方法。方法。15第15页,共52页,编辑于2022年,星期二PE选用的重要依据:密度和选用的重要依据:密
10、度和MFR。MFR增加,增加,PE的相对分子质量降低,熔体黏度小,流动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,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。反之相反。通常,挤出成型应选择通常,挤出成型应选择MFR较低的较低的PE;注射成型应选择注射成型应选择MFR较高的较高的PE。四、四、聚乙烯的选用聚乙烯的选用16第16页,共52页,编辑于2022年,星期二聚乙烯熔体流动速率与制品种类的关系聚乙烯熔体流动速率与制品种类的关系 用途用途熔体流动速率熔体流动速率,g/10minLDPELLDPEHDPE吹塑薄膜吹塑薄膜重包装薄膜
11、重包装薄膜挤出平膜挤出平膜单丝、扁丝单丝、扁丝管材、型材管材、型材中空吹塑容器中空吹塑容器电缆绝缘层电缆绝缘层注塑制品注塑制品涂覆涂覆旋转成型旋转成型0.38.00.11.01.4 2.50.1 5.00.3 0.50.2 0.41.5 5020 2000.75 200.3 3.30.1 1.62.5 4.01.0 2.00.2 2.00.3 1.00.4 1.02.3 503.3 111.0 250.5 8.03.0 6.0.25 1.20.1 5.00.2 1.50.5 8.02.0 205.0 103.0 2017第17页,共52页,编辑于2022年,星期二LDPE手套手套 LDPE塑料
12、膜塑料膜 LDPE塑料挂钩袋塑料挂钩袋 LDPE围裙围裙 LDPE胶袋、葡萄袋胶袋、葡萄袋 1.LDPE(1)薄膜)薄膜 LDPE最大应用领域最大应用领域(2)涂覆)涂覆 可与多种基材复合,如牛奶的无菌包可与多种基材复合,如牛奶的无菌包装、食品包装等。装、食品包装等。(3)其他)其他 18第18页,共52页,编辑于2022年,星期二2.HDPE 与与LDPE相比,从性能上来看,其拉伸强度、刚度和硬度较相比,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好,有利于制品的薄壁化和轻量化(1)中空容器)中空容器 HDPE瓶广泛用于食品、瓶广泛用于食品、化学品、药品、化装品化学品
13、、药品、化装品等包装。等包装。(2)挤出成型)挤出成型 薄膜、管材、片材等薄膜、管材、片材等(3)注塑成型)注塑成型 工业用容器、垃圾箱、家用器皿工业用容器、垃圾箱、家用器皿19第19页,共52页,编辑于2022年,星期二HDPE瓶瓶 HDPE排水管道排水管道)HDPE工业桶工业桶 HDPE管材管材 20第20页,共52页,编辑于2022年,星期二3.线型低密度聚乙烯(线型低密度聚乙烯(LLDPE)与与LDPE相比具有更高的拉伸强度、撕裂强度、冲击强度和良好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。耐热性好于的耐环境应力开裂性。耐热性好于LDPE。主要应用吹塑成膜。主
14、要应用吹塑成膜LLDPE拉伸缠绕膜拉伸缠绕膜 21第21页,共52页,编辑于2022年,星期二4.超高相对分子质量聚乙烯(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、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型,近年来发明了将层状硅酸盐与UHMWPE熔融共混后,可明熔融共混后,可明显改善其加工性能。显改善其加工性能。UHMPE托辊托辊 UHWMPE纺丝生产线纺丝生产线 22第22页,共52页,编辑于
15、2022年,星期二5.茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯 使用茂金属使用茂金属(MAO)为聚合催化剂生产出来的聚乙烯;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膜用品级,另一类是以辛有两个系列,一类是以包装领域的薄膜用品级,另一类是以辛烯烯-1为共聚单体的塑性体。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,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。乙烯,可用于生产重包装袋、金属
16、垃圾箱内衬、食品包装、拉伸薄膜等。除草剂包装袋(防滑袋)除草剂包装袋(防滑袋)23第23页,共52页,编辑于2022年,星期二6.交联聚乙烯(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。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。具有较高的力学强度、耐热性、耐环境应力开裂。制备方法:制备方法:(1)辐射交联:是先成型,后辐射交联。)辐射交联:是先成型,后辐射交联。(2)过氧化物交联法:)过氧化物交联法:通常分为混炼、成型、交联三个阶段。通常分为混炼、成型、交联三个阶
17、段。(3)硅烷交联法:)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解而发生交联。汽的作用下使烷氧基水解而发生交联。24第24页,共52页,编辑于2022年,星期二辐射交联法辐射交联法l 生产工艺简单,化学纯生产工艺简单,化学纯度高度高l 设备投资大,产品交联度设备投资大,产品交联度不易控制,对于厚壁制品的不易控制,对于厚壁制品的交联效果不理想交联效果不理想25第25页,共52页,编辑于2022年,星期二过氧化物交联法过氧化物交联法l 对设备要求不高,生产成本低对设备要求不高,生产成本低l 对生产中的温度控制要求严格;对生
18、产中的温度控制要求严格;26第26页,共52页,编辑于2022年,星期二硅烷交联法硅烷交联法l 是一种温和的化学交联体系,生产是一种温和的化学交联体系,生产设备和工艺简单,生产效率高设备和工艺简单,生产效率高l 产品质量容易控制产品质量容易控制l 目前广泛应用的目前广泛应用的PE-ClPE-Cl管材大多才管材大多才用这种方法。用这种方法。27第27页,共52页,编辑于2022年,星期二交联聚乙烯(交联聚乙烯(PECl)的应用)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、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
19、性使用温度达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,作为绝缘材料可达缘材料可达200。绝缘电力电缆绝缘电力电缆 防水帽防水帽热收缩缠绕带热收缩缠绕带28第28页,共52页,编辑于2022年,星期二7.氯化聚乙烯(氯化聚乙烯(PEC)经过氯化的经过氯化的PE具有优良的耐化学药品性、耐磨耗性、耐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,加候性和耐应力开裂性,低温特性优良,具有阻燃性,加工性好。工性好。氯化聚乙化聚乙烯橡胶共混防水卷材橡胶共混防水卷材29第29页,共52页,编辑于2022年,星期二 当大分子链上氯含量达到当大分子链上氯
20、含量达到38时,断裂伸长率达到最大值,时,断裂伸长率达到最大值,成为橡胶材料。成为橡胶材料。当含氯量超过当含氯量超过55时,时,PEC的玻璃化温度达到室温的玻璃化温度达到室温以上,成为硬质材料。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。好,可制成高填充材料。vPE-C可以做可以做PVC、PE、橡胶的改性剂。、橡胶的改性剂。v如加入如加入UPVC中可显著提高材料的冲击强度,改善加工性和中可显著提高材料的冲击强度,改善
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