聚乙烯PE材料的分析課件

聚乙烯聚乙烯1

樹脂(resin)

是指遇熱變軟，具有可塑性的天然高分子化合物的統(tǒng)稱。一般是無定型的透明或半透明的固體或半固體。

樹脂的用途樹脂是制造合成塑料、合成纖維、合成橡膠、黏合劑、涂料、離子交換樹脂等產(chǎn)品的主要原料。

樹脂按來源分類天然樹脂→天然橡膠、樹膠、蟲膠、琥珀等合成樹脂→由單體合成或天然高聚物改性獲得§2-1聚乙烯樹脂及塑料樹脂(resin)樹脂按來源分類天然樹脂→天然橡膠、樹2

塑料(plastics)是以樹脂為主要成分，適當(dāng)加入（或不加）添加劑（填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、顏料等），可在一定溫度、壓力下塑化成型，而產(chǎn)品最后能在常溫下保持形狀不變的一類高分子材料。

塑料與樹脂的區(qū)別樹脂是純的高聚物，而塑料是以樹脂為主的高聚物制品。

塑料的分類按塑料受熱后性能變化分類熱塑性塑料熱固性塑料§2-1聚乙烯樹脂及塑料塑料(plastics)按塑料受熱后性能變化分類熱塑性塑3Polyethylene非極性強(qiáng)－絕緣性規(guī)整性好－結(jié)晶度、力學(xué)性能§2-1聚乙烯樹脂及塑料Polyethylene非極性強(qiáng)－絕緣性§2-1聚乙烯樹脂4§2-1聚乙烯樹脂及塑料

主要原料

★乙烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)乙烯CH2＝CH2，是最簡單的烯烴。常溫常壓是略帶芳香氣味的無色可燃?xì)怏w。幾乎不溶于水，化學(xué)性質(zhì)活潑。物理參數(shù)如下：

相對分子質(zhì)量熔點(diǎn)，℃沸點(diǎn)，℃相對密度（液體，-103.8℃）臨界溫度，℃28.05－169.4－103.80.56999.90臨界壓力，MPa自燃點(diǎn)，℃聚合熱，kJ/mol爆炸極限，%4.97537953.02-34§2-1聚乙烯樹脂及塑料主要原料相對分子質(zhì)量28.055§2-1聚乙烯樹脂及塑料

★乙烯的主要生產(chǎn)方法乙烯的主要生產(chǎn)方法液化天然氣、液化石油氣分離焦?fàn)t煤氣分離乙醇催化脫水輕柴油、重油、原油裂解氣分離§2-1聚乙烯樹脂及塑料乙烯的主要生產(chǎn)方法液化天然6－PE分類按照聚乙烯的結(jié)構(gòu)性能可以分為：高密度聚乙烯（HDPE）低密度聚乙烯（LDPE）超高相對分子質(zhì)量聚乙烯（UHMWPE）線性低密度聚乙烯（LLDPE）§2-1聚乙烯樹脂及塑料

7（a）高密度PE分子鏈（b）低密度PE分子鏈（c）線性低密度PE分子鏈§2-1聚乙烯樹脂及塑料（a）高密度PE分子鏈§2-1聚乙烯樹脂及塑料8－聚乙烯樹脂的合成高壓聚合法（ICI法）以高純度乙烯為原料，在150－300MPa壓力、170～200℃溫度下，以氧氣、有機(jī)過氧化物、偶氮化合物作為引發(fā)劑進(jìn)行自由基聚合，制得密度較低（0.91～0.93g/cm3）、結(jié)晶度為55％～65％的LDPE?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

9－低密度聚乙烯LDPE，也稱為高壓聚乙烯，游離基聚合反應(yīng)，產(chǎn)品中存在大量支鏈結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)缺乏規(guī)整性，因此結(jié)晶度小，導(dǎo)致它的耐熱性、耐溶劑性、硬度也較差；但是它的電絕緣性優(yōu)良，柔軟性好，耐沖擊性能和透明性也比較好；具有良好的透氣性?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

10－LDPE用途主要做成薄膜用于食品包裝、商業(yè)和工業(yè)包裝、購物袋、垃圾袋等，特別是用于農(nóng)用薄膜（50％－60％）；家用器皿、玩具、醫(yī)用注射器；牛奶及果汁飲料包裝盒的涂覆等；各種電線電纜的絕緣和護(hù)套?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

11－聚乙烯樹脂的合成中壓聚合法（Philips法）以乙烯為原料在1.5－8.0MPa壓力、130～270℃的條件下，以過渡金屬為催化劑，烷烴為溶劑，按配位機(jī)理制得密度為0.93～0.94g/cm3、結(jié)晶度為90％的MDPE。但因催化劑的催化效率和工藝流程都不及現(xiàn)在的高效催化劑，故中壓法也逐漸退出生產(chǎn)線?！?-1聚乙烯樹脂及塑料－12－聚乙烯樹脂的合成低壓聚合法（Ziegler法）以高純度乙烯為原料，用Ziegler-Natta高效載體鈦系作為催化劑［催化劑組成：主催化劑TiCl4、載體MgCl2、助催化劑Al(C2H5)3］，H2做分子量調(diào)節(jié)劑，在汽油溶劑中進(jìn)行配位聚合反應(yīng)，制得密度為0.94～0.96g/cm3的HDPE。采用同樣方法，不加H2調(diào)節(jié)分子量，即可合成超高分子量聚乙烯（UHMWPE），相對分子量在150萬以上，密度為0.92～0.94g/cm3，結(jié)晶度為80％～85％?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

13§2-1聚乙烯樹脂及塑料重組分三乙基鋁四氯化鈦乙烯引發(fā)劑配制精制處理水處理水聚乙烯成品造粒過濾干燥干燥干燥精制循環(huán)稀釋劑閃蒸閃蒸去分餾輕組分濕聚合物稀釋劑反應(yīng)器精餾塔分餾塔回餾罐§2-1聚乙烯樹脂及塑料重組分三乙基鋁四氯化鈦乙烯引發(fā)14－高密度聚乙烯HDPE，也稱為低壓聚乙烯，由于它的分子量比較高，支鏈短而且少，因此密度較高，拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲模量、硬度等性能都優(yōu)于LDPE，但沖擊強(qiáng)度比LDPE差。耐熱性比較高，最高使用溫度100℃，最低使用溫度－70℃。透氣性為LDPE的1/5，特別適用于包裝防潮物品?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

15－HDPE用途HDPE可制成吹塑制品，用于日用容器、醫(yī)用藥瓶、汽車油箱、化學(xué)品儲罐等；飲料和食品的中轉(zhuǎn)箱、機(jī)器零件等塑料制品；食品和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的包裝、農(nóng)用地膜、購物袋等；制成管材類，如天然氣管、煤氣管、固體輸送管、城市排水管、農(nóng)用灌溉管等；單絲類，如漁網(wǎng)、建筑用安全網(wǎng)、民用紗窗網(wǎng)等；用于發(fā)泡制品，可作合成木材和合成紙。§2-1聚乙烯樹脂及塑料

16－UHMWPE超高分子量聚乙烯，分子結(jié)構(gòu)和HDPE相似，呈線型結(jié)構(gòu)。常規(guī)的HDPE分子量在5萬～30萬，而UHMWPE的分子量在150萬以上。由于分子量大，使它具有獨(dú)特的性能，如：極佳耐磨性、高的沖擊強(qiáng)度、良好的自潤滑性、優(yōu)異的耐低溫性和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種價(jià)格低廉，可以和工程塑料相媲美的塑料?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

17－UHMWPE用途可用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、煤礦、紡織、造紙、化工、食品工業(yè)做不粘、耐磨、自潤滑部件?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

18－聚乙烯樹脂的合成低壓氣相本體法制LLDPE，在沸騰床反應(yīng)器中采用鉻和鈦氟化物催化劑附著于硅膠載體上組成催化體系，以H2為分子量調(diào)節(jié)劑，使乙烯與少量α烯烴進(jìn)行共聚反應(yīng)（壓力為0.7～12.1MPa，溫度為85～95℃）制得LLDPE?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

19－線型低密度聚乙烯LLDPE，是乙烯與少量的α烯烴共聚，形成在線型乙烯主鏈上帶有非常短小的共聚單體支鏈的分子結(jié)構(gòu)。LLDPE的分子鏈具有短支鏈的結(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性介于LDPE、HDPE之間，因此密度、結(jié)晶度也介于二者之間，更接近于HDPE。§2-1聚乙烯樹脂及塑料

20－LLDPE用途LLDPE約有70％用于薄膜生產(chǎn)，主要是食品包裝、工業(yè)用包裝、農(nóng)用膜、垃圾袋等；注塑制品有各類容器；電話電線的絕緣材料，光纜和電力電纜的絕緣夾套；大型的農(nóng)用貯槽、化學(xué)品貯槽、兒童玩具；各種管材、片材和板材?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

21§2-1聚乙烯樹脂及塑料比較項(xiàng)目高壓法中壓法低壓法操作條件聚合壓力，MPa聚合溫度，℃

引發(fā)劑98.1-245.2150-330微量氧或有機(jī)過氧化物2-7125-150金屬氧化物＜260齊格勒-納塔引發(fā)劑轉(zhuǎn)化率，%16-27接近100接近100反應(yīng)機(jī)理自由基型配位離子型配位離子型實(shí)施方法氣相本體聚合液相懸浮聚合液相懸浮聚合工藝流程簡單復(fù)雜復(fù)雜結(jié)構(gòu)性能大分子支化程度相對密度純度熱變形溫度，℃

高低（0.910-0.925）高50℃，較軟介于兩者之間居中（0.926-0.940）基本與低壓法相同基本與低壓法相同大分子排列整齊高（0.941-0.970）產(chǎn)品含有引發(fā)劑殘基78℃，較硬

建設(shè)投資高低低操作費(fèi)用低高高§2-1聚乙烯樹脂及塑料比較項(xiàng)目高壓法中壓法低壓法操作條件22－PE的牌號PE-FB-18D045說明：第一單元PE,為聚乙烯的英文縮寫代號第二單元FB,為聚乙烯的主要用途或加工方法及重要性能；F表示為用于擠出薄膜，B表示為具有抗粘聯(lián)性能第三單元18D045，為聚乙烯的密度和熔體流動速率的范圍；18表示密度為0.916～0.921g/cm3范圍，D表示為熔體流動速率的測試條件：190℃/2.16kg，045表示熔體流動速率的范圍3.0～6.0g/10min。第四單元，（例中沒有表示）表示填料或增強(qiáng)材料的類型；如粉狀（D）的碳酸鈣（K）等。§2-1聚乙烯樹脂及塑料

23－PE的物理性能白色蠟狀半透明的材料，密度0.910－0.970g/cm3。極易燃燒，燃燒時(shí)火焰上端為黃色、下部為藍(lán)色，有燃燒石蠟的氣味，并有熔融滴落物，滴落物可繼續(xù)燃燒（延遲燃燒性）。其在汽車上的用量為汽車總重量的5％－6％?！?-1聚乙烯樹脂及塑料

24§2-1聚乙烯樹脂及塑料

－聚乙烯的結(jié)構(gòu)、性能、用途

聚乙烯的結(jié)構(gòu)

依據(jù)聚合方法的不同，其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不同，高壓法合成的聚乙烯平均每1000個(gè)碳原子中含15～20個(gè)支鏈，其中短支鏈為甲基和長支鏈為烷基（如正丁基等），而中壓法和低壓法合成的聚乙烯基本上無支鏈。

§2-1聚乙烯樹脂及塑料

25§2-1聚乙烯樹脂及塑料

－聚乙烯的結(jié)構(gòu)、性能、用途

聚乙烯的分子量高壓聚乙烯的相對分子質(zhì)量為25000～50000，結(jié)晶度為50%～60%，密度為0.91～0.93，熔融溫度為115℃，一般稱為低密度聚乙烯。中壓法合成的聚乙烯，相對分子質(zhì)量為45000～50000，結(jié)晶度為85%以上。低壓法合成的聚乙烯相對分子質(zhì)量一般小于350000，超過1000000的為超高相對分子質(zhì)量聚乙烯，結(jié)晶度80%以上，密度為0.92～0.97。

§2-1聚乙烯樹脂及塑料

26－PE的結(jié)構(gòu)及性能名稱密度（g/cm3）結(jié)晶度（％）熔點(diǎn)（℃）備注LDPE0.910-0.92565-75108-126長支鏈LLDPE0.913-0.930118-140乙烯與高級烯烴共聚，取決于共聚單體種類與用量，近似直鏈狀。HDPE0.941-0.96585-95125-136近似直鏈狀UHMWPE0.944-0.954125-138直鏈狀，超高相對分子量§2-1聚乙烯樹脂及塑料

27－PE成型加工特點(diǎn)PE在高溫時(shí)熱穩(wěn)定性良好，成型溫度范圍寬吸水率小，成型前不需要對物料干燥幾乎可以適用所有成型加工方法，但不采用壓延成型和RIM成型成型收縮率大（1.5％－5.0％）一次成型時(shí)MFR由小到大的順序?yàn)椋阂淮螣Y(jié)成型<片材、管材擠出成型<中空成型<擠出涂布<薄膜吹塑<擠出復(fù)合<注射成型<粉末涂裝§2-1聚乙烯樹脂及塑料

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－PE成型加工特點(diǎn)為非極性聚合物，表面能低，與此相關(guān)的二次加工成型困難，為適應(yīng)涂裝、印刷、粘結(jié)、金屬噴鍍等要求必須極性化處理，但脫模性好。發(fā)泡倍率高（10－80倍），可制得高發(fā)泡制品。與PS泡沫材料相比，柔軟性，耐熱性，耐化學(xué)藥品性優(yōu)良，環(huán)境問題少。§2-1聚乙烯樹脂及塑料－PE成型加工29§2-1聚乙烯樹脂及塑料

★聚乙烯的用途用途占樹脂的比例制品薄膜類制品LDPE的50%HDPE的10%LLDPE的70%用于食品、日用品、蔬菜、收縮、自粘、垃圾等輕質(zhì)包裝膜，地膜、棚膜、保鮮膜等。重包裝膜，撕裂膜、背心袋等。包裝膜，垃圾袋、保鮮袋、超薄地膜等。注塑制品HDPE的30%LDPE的10%LLDPE的10%日用品如：盆、筒、簍、盒等，周圍箱、瓦楞箱、暖瓶殼、杯、臺、玩具等。中空制品以HDPE為主用于裝食品油、酒類、汽油及化學(xué)試劑的桶，玩具管材類制品以HDPE為主給水、輸氣、灌溉、穿線、吸管、筆芯、用的管材，化妝品、藥品、鞋油、牙膏等用的管材絲類制品圓絲用HDPE扁絲用HDPE和LLDPE漁網(wǎng)、纜繩、工業(yè)濾網(wǎng)、民用紗窗等紡織袋、布、撕裂膜電纜制品以LDPE為主電纜絕緣和保護(hù)材料其他制品HDPE、LLDPELDPE打包帶型材§2-1聚乙烯樹脂及塑料★聚乙烯的用途用途占樹脂的比例30－在汽車中的應(yīng)用外裝件如燃油箱、擋泥襯板、夾鉤扣、彈簧襯墊、汽油濾清器殼套等。內(nèi)裝件如空氣導(dǎo)管、扶手、蓋板、柱套、風(fēng)扇護(hù)罩、備用輪胎夾箍、轉(zhuǎn)向盤、遮陽板、行李箱襯里、頂篷與門的減震材料、頭枕等。底盤、空氣導(dǎo)管、蓄電池、制動液儲罐、清洗液罐等。§2-1聚乙烯樹脂及塑料

31§2-1聚乙烯樹脂及塑料★聚乙烯的性能

☆一般性能聚乙烯樹脂為無毒、無味的白色粉末或顆粒，外觀呈乳白色，有似蠟的手感，吸水率低，小于0.01%。聚乙烯膜透明，并隨結(jié)晶度的提高而降低。聚乙烯膜的透水率低但透氣性較大，不適于保鮮包裝而適于防潮包裝。易燃、氧指數(shù)為17.4，燃燒時(shí)低煙，有少量熔融落滴，火焰上黃下藍(lán)，有石蠟氣味。聚乙烯的耐水性較好。

§2-1聚乙烯樹脂及塑料★聚乙烯的性能32§2-1聚乙烯樹脂及塑料★聚乙烯的性能

☆力學(xué)性能聚乙烯的力學(xué)性能一般，拉伸強(qiáng)度較低，抗蠕變性不好，耐沖擊性好。沖擊強(qiáng)度LDPE＞LLDPE＞HDPE其他力學(xué)性能LDPE＜LLDPE＜HDPE主要受密度、結(jié)晶度和相對分子質(zhì)量的影響，隨著這幾項(xiàng)指標(biāo)的提高，其力學(xué)性