《聚乙烯的改性研究》PPT课件.ppt

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1、聚乙烯的改性研究聚乙烯的改性研究聚合物的表面改性处理方法：处理方法：电晕放电处理电晕放电处理火焰处理：火焰处理：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表面发生氧化反应而达到处理目的时高温燃烧，使其表面发生氧化反应而达到处理目的热处理热处理：把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应，使其表面引进羰把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应，使其表面引进羰基，羧基以及某些氨基和过氧化物，从而获得可润湿性和基，羧基以及某些氨基和过氧化物，从而获得可润湿性和黏结性。黏结性。化学处理：化学处理：钠洗含氟高聚物，酸氧化法（钠洗含氟高聚物，酸氧化法（重铬酸盐和浓硫

2、重铬酸盐和浓硫酸），酸），碘处理，臭氧氧化。碘处理，臭氧氧化。低温等离子体处理低温等离子体处理聚乙烯(PE)聚乙烯聚乙烯塑料一种塑料一种,是结构最简单的高分子，也是应用最广是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。通过乙烯（泛的高分子材料。通过乙烯（CH2=CH2）的加成聚合而）的加成聚合而成的。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温成的。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能性能(最低使用温度可达最低使用温度可达-70-100)，化学稳定性好，能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸不耐具有氧化性质的酸)，常温下不，常温下不溶于一

3、般溶剂，吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶溶于一般溶剂，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，电绝缘性能优良。鉴于于某些有机溶剂，且不发生溶胀，电绝缘性能优良。鉴于它的优良性能，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、它的优良性能，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，电线电缆、日用品等，其用途非常广泛。其用途非常广泛。但是它有一致命缺点：对于环境应力但是它有一致命缺点：对于环境应力(尤其是化学和机械尤其是化学和机械作用作用)很敏感，耐热老化性差。很敏感，耐热老化性差。聚乙烯的改性品种 主要包括：主要包括：氯磺化聚乙烯氯磺化聚乙烯交联聚乙烯交联聚乙烯

4、共混改性聚乙烯共混改性聚乙烯氯磺化聚乙烯（CSM）氯磺化聚乙烯是美国杜邦公司首先实现工业化生产的。氯磺化聚乙烯由低密度聚乙烯或高密度聚氯磺化聚乙烯由低密度聚乙烯或高密度聚乙烯经过氯化和氯磺化反应制得。乙烯经过氯化和氯磺化反应制得。氯磺化聚乙烯的合成氯磺化聚乙烯的合成：自由基引发：Cl22Cl RClR+Cl氯磺化反应：R+SO2RSO2 RSO2+Cl2RSO2Cl+Cl R+Cl2RCl+Cl R+ClRCl Cl+RHHCl制备传统方法：传统方法：由氯和二氧化硫与聚乙烯（数均分子量约由氯和二氧化硫与聚乙烯（数均分子量约20000）作）作用而成用而成,一般采用溶液法，固相法一般采用溶液法，固

5、相法。杜邦公司在。杜邦公司在1952年率先实现年率先实现工业化生产工业化生产,采用的是采用的是溶液法溶液法,即将高密度聚乙烯溶解在卤代烃中即将高密度聚乙烯溶解在卤代烃中,通入通入Cl2和和SO2气体来合成气体来合成,但污染严重。但污染严重。固相法固相法合成工艺具有反合成工艺具有反应时间短应时间短,成本低成本低,污染少污染少,工艺简单合理工艺简单合理,对设备腐蚀性小等优点对设备腐蚀性小等优点,是目前合成是目前合成CSM的一个重要研究方向。的一个重要研究方向。新工艺：新工艺：Roberchard等提出了以氯化聚乙烯为原料等提出了以氯化聚乙烯为原料,聚合产生氯聚合产生氯磺化聚乙烯。磺化聚乙烯。经实际

6、检验，氯磺化聚乙烯有优异的经实际检验，氯磺化聚乙烯有优异的耐臭氧性、耐臭氧性、耐大气老化性、耐化学腐蚀性等，较好的物理机耐大气老化性、耐化学腐蚀性等，较好的物理机械性能、耐老化性能、耐热及耐低温性、耐油性、械性能、耐老化性能、耐热及耐低温性、耐油性、耐燃性、耐磨性、及耐电绝缘性。耐燃性、耐磨性、及耐电绝缘性。CSM可用可用于制于制成涂料，合成特种橡胶，在工业上用于制造具有成涂料，合成特种橡胶，在工业上用于制造具有特殊性能的管子、运输带、密封件等制品等，其特殊性能的管子、运输带、密封件等制品等，其用途十分广泛用途十分广泛。氯氯磺磺化化聚聚乙乙烯烯涂涂料料交联聚乙烯交联聚乙烯（CLPE）采用辐射法

7、（采用辐射法（X射线、电子射线或紫外线照射等）或化射线、电子射线或紫外线照射等）或化学法（过氧化物或有机硅交联）学法（过氧化物或有机硅交联）使线型聚乙烯成为网使线型聚乙烯成为网状或体型的交联聚乙烯。状或体型的交联聚乙烯。PE的辐射交联反应为自由基的辐射交联反应为自由基链式反应链式反应,反应过程可分为三反应过程可分为三步步:(1)PE高分子链在辐高分子链在辐照作用下生成初级自由基和活泼氢原子照作用下生成初级自由基和活泼氢原子;(2)活泼氢原活泼氢原子可继续攻击子可继续攻击PE,再生成自由基再生成自由基;(3)大分子链自由基之大分子链自由基之间反应形成交联键。间反应形成交联键。CLPE的生产的生产

8、 辐射交联法辐射交联法：在实验室试验时，主要用在实验室试验时，主要用射线。工业上，常用大射线。工业上，常用大型电子加速器产生的电子束来使聚合物发生交联。型电子加速器产生的电子束来使聚合物发生交联。辐射交联主要是使用高能射线打断辐射交联主要是使用高能射线打断PE中中C一一C键键和和C一一H键所产生的自由基来引发交联的。键所产生的自由基来引发交联的。在进行交联反应时，需要加入增敏剂和敏化剂。在进行交联反应时，需要加入增敏剂和敏化剂。增敏剂一般为多官能团单体增敏剂一般为多官能团单体,可增大交联反应的比可增大交联反应的比例；敏化剂一般为活泼小分子例；敏化剂一般为活泼小分子,作用为加速辐射交作用为加速辐

9、射交联反应。常用的增敏剂有二甲基丙烯酸四甘醇脂联反应。常用的增敏剂有二甲基丙烯酸四甘醇脂等等;常用的敏化剂有四氯化硅、四氯化碳等。常用的敏化剂有四氯化硅、四氯化碳等。CLPE的生产的生产 过氧化物交联：过氧化物交联：一般采用有机过氧化物为交联一般采用有机过氧化物为交联剂，在热的作用下，分解而生成活性的游离基，剂，在热的作用下，分解而生成活性的游离基，这些游离基使聚合物碳链上生成活性点，并产生这些游离基使聚合物碳链上生成活性点，并产生碳一碳交联，形成网状结构。碳一碳交联，形成网状结构。除此之外还有硅烷交联法除此之外还有硅烷交联法，这里不作介绍了。，这里不作介绍了。性能比较交联聚乙烯的生交联聚乙烯

10、的生产产交联聚乙烯绝缘电缆共混改性聚乙烯两种密度不同的聚乙烯按各种比例共混得两种密度不同的聚乙烯按各种比例共混得到的一系列有中间性能的聚乙烯。到的一系列有中间性能的聚乙烯。主要有以下四种方式的改性：主要有以下四种方式的改性：1、不同密度的聚乙烯的共混改性、不同密度的聚乙烯的共混改性；2、不同分子量的高密度聚乙烯共混改、不同分子量的高密度聚乙烯共混改性性；3、不同品种塑料的共混改性、不同品种塑料的共混改性；4、高密度聚乙烯的填充改性技术、高密度聚乙烯的填充改性技术。下面主要介绍不同密度的改性以聚乙烯树脂的滚塑为例。滚塑又称旋转模塑以聚乙烯树脂的滚塑为例。滚塑又称旋转模塑,是是生产中空塑料制品的工

11、艺方法之一。其基本工艺生产中空塑料制品的工艺方法之一。其基本工艺过程是将定量的粉状树脂装入模具过程是将定量的粉状树脂装入模具,在对模具加热在对模具加热的同时使模具绕互相垂直的两个轴向旋转的同时使模具绕互相垂直的两个轴向旋转,从而使从而使树脂熔融并借助重力作用均匀地涂布于模腔表面树脂熔融并借助重力作用均匀地涂布于模腔表面,最后经冷却脱模后得到制品。最后经冷却脱模后得到制品。滚塑工艺对聚乙烯树脂性能如下要求滚塑工艺对聚乙烯树脂性能如下要求：（1）树脂的熔体流动速率在）树脂的熔体流动速率在2g/10min10g/10min之间之间。（2）树脂密度应在）树脂密度应在0.92g/cm30.94g/cm3

12、之间。之间。（3）树脂的热稳定性要好）树脂的热稳定性要好试样制备实验原料：实验原料：3种原料树脂种原料树脂,分别为分别为:线性低密度聚乙线性低密度聚乙烯树脂烯树脂:LLDPE7143型和型和LLDPE7042型，高密型，高密度聚乙烯树脂度聚乙烯树脂:HDPE6070型型。实验设备：双螺杆挤出机实验设备：双螺杆挤出机、熔体流动速率测试仪、熔体流动速率测试仪、密度测试仪、密度测试仪、硬度计、硬度计、冲击试验测试仪、冲击试验测试仪、万、万能拉力机能拉力机、红外光谱仪、红外光谱仪、塑粒微粉磨机、双轴旋、塑粒微粉磨机、双轴旋转模塑机转模塑机。试验方法：分别以试验方法：分别以LLDPE7143、LLDPE7042为为主体主体,HDPE6070以不同质量比与其共混、造粒、以不同质量比与其共混、造粒、制样。制样。LLDPE 7143型与HDPE 6070 型不同配比所得试样性能LLDPE 7042 型与HDPE 6070 型不同配比所得试样性能 从表从表1和表和表2可以看到可以看到,在在LLDPE树脂中共混树脂中共混HDPE树脂后树脂后,明显提高了树脂的密度、熔体流动明显提高了树脂的密度、熔体流动速率、拉伸强度和硬度。其中速率、拉伸强度和硬度。其中HDPE6070/LLDPE7143=20 80为较佳配比。为较佳配比。