高密度聚乙烯课件

Cliquez pour modifier le style du titre,Cliquez pour modifier les styles du texte du masque,Deuxime niveau,Troisime niveau,Quatrime niveau,Cinquime niveau,*,高密度聚乙烯,腰源抖幌耙簇敝崖湖垣系辑雏甲蹿裕操索僵彝求沮液阉绩蹄涛汾疏创遭科高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,高密度聚乙烯,（HDPE）简介,英文名称为“High Density Polyethylene”，简称为“HDPE”。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。,PE,具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃（四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。,醛氖遇氨瞪碰毅侯瘩氦猿甲困鹤综鹏铭祖吻破惨苹旨往幕厂览萌销表墒肺高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,HDPE,是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态,HDPE,的外表呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。,HDPE,具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在,-40F,低温度下均如此。各种等级,HDPE,的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为,130,，相对密度为,0.9410.960,。它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。熔化温度,220260,。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在,200250,之间。高密度聚乙烯是种白色粉末火颗粒状产品，无毒、无味，密度在,0.940,0.976 g/cm3,范围内；结晶度为,80,90,，软化点为,125,135,，使用温度可达,100,；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降，所以，树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的热变形温度较低，这一点应用时要注意,虞丽涛层惑茁桑全嚼炽莆掳轮办剧污僵烤语涪概显粳乡谨镁疚郧犯庐煤接高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,二、结构特点,HDPE的分子链结构简单对称，只含有极少量的短支链，简单对称的主链结构有利于结晶，因而HDPE结晶度最高，密度也最高。结晶度和晶粒尺寸都相对较大，例如，HDPE晶粒尺寸在28微米。因此HDPE的结晶熔点最高，强度和硬度也最高。,HDPE既包括乙烯的均聚物，也包括乙烯和少量a烯烃的共聚物。工业生产的HDPE的相对分子质量范围很宽，从几百的聚乙烯蜡到几百万的超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE），不同HDPE树脂的熔体指数范围是从500以上到小于0.001。代表相对分子质量分布的MFR的范围也很宽，从注塑级的窄相对分子自古跨步法分布的树脂（MFR=25）到一些宽相对分子质量分布的薄膜级树脂（MFR150）。,树脂的结晶度和相对密度主要取决于聚合物链中的短链支化度，也与相对分子质量有关。HDPE树脂的密度范围为0.9410.960 g/cm，虽然UHMWPE是完全没有支链的乙烯均聚物，但由于其相对分子质量很高，因而其结晶度较低，密度只有0.93 g/cm,。,绰庇删瓜处帽索欣细绿菏厚洱帝卡砒狈窿彻储塔附卒坦连径畜秽幢据囤矗高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,（1）分子结构和化学性质,根据不同的应用，制得的HDPE可以完全没有支链，如用于注塑和吹塑的牌号；也可以通过和a-烯烃共聚生产含小量支链的共聚物。当与1-丁烯共聚时得到的支链是乙基支链，当与1-己烯共聚时得到的是正丁基支链。HDPE分子的一个端基是甲基，另一个端基可以是甲基，也可以是双键，通常为乙烯基。HDPE分子的支链数较低，通常每1000个碳原子有510个支链，即使是用某些过渡族金属化合物催化剂生产的乙烯均聚物也含有少量的支链，每1000个碳原子大约含0.53个支链。这些支链比较短，是甲基、乙基或正丁基，它们的存在通常与原料乙烯中含少量的a-烯烃杂质有关。支化度是HDPE树脂结构上的重要特点，与相对分子质量一起影响树脂的许多物理和机械性能。,和几乎所有的其他聚合物一样，HDPE是不同长度的聚合物链的集合。短链的相对分子质量只有5001000，长链的相对分子质量可到1000万。不同链长的相对含量（即MWD曲线的形状和宽度）主要取决于生产技术和用于聚合的催化剂类型。可以根据具体的应用要求，量体裁衣式的定制HDPE树脂的MWD宽度。,闹刺渺挂邓瞎国仪惑饭叹当昼峪犹薛颖先筛诬语陈尝廉贱炯琉即龙面跃舌高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,反应性,HDPE是一个饱和的线性烃，化学反应性很低。HDPE分子中最活泼的部位是双链端基和在聚合物支链上的支化点上的CH链。HDPE与大部分有机酸和无机酸不反应。因为对氢氟酸稳定性，使它成为装氢氟酸溶液容器最适宜的材料。硫酸的浓溶液（70%）在加热的条件下可以和HDPE慢慢反应，生成磺化取代物。在室温下可以被浓硝酸及它与硫酸的混合物硝化。在更苛刻的条件下这些酸可以分解聚合物，产生有机酸的混合物。HDPE在任何浓度的碱性溶液或盐溶液（包括KMnO4等氧化剂）中是最稳定的。,在室温下，HDPE不溶于任何已知的有机溶剂，但在温度高于80100时，大部分HDPE可溶解在一些芳烃、脂肪烃和卤代烃中。常用于溶解HDPE的溶剂是二甲苯、四氢化萘、十氢化萘、1，2，4三甲苯等。,蠕喀妒悉丛矿戈躇肩腮痴嗓易纵危椭溉湍赡醉独敷率综以涟蒜匹沉纷陋哗高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,热降解,受热时HDPE比较稳定，在缺氧条件下，仅在290300摄氏度化学反应才较明显。HDPE的热裂解是C-C键的自由基断裂反应。反应降低了树脂的相对分子质量，并在聚合物链中引入乙烯基。产生了低分子量烃。在惰性气氛中的裂解在500摄氏度以上才较明显，主要的裂解产物是蜡、低分子量烷烃、烯烃和二烯烃。,徐熟扁践伍伍跨迫强谐侵有意患非卡波策尾杀刮亏侦世祥赚花霉园湛愧温高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,热氧化降解,在高温时氧会在一系列的自由基反应中进攻HDPE分子，这些反应降低了树脂的相对分子质量，并在聚合物链中引入羟基和羧基等含氧基团。其他的氧化产物是水、醛、酮、醇等低分子量化合物。HDPE的氧化降解主要是被杂质引发的，这些杂质主要是含钛和铬等的过渡族金属的催化剂残渣。因为氧化降解可以在造粒或加工过程中产，因而在这些操作过程中应保护熔融的树脂免受氧的攻击。为避免热氧化降解，树脂中应加入抗氧剂，即自由基抑制剂，如萘胺、苯二胺等，抗氧剂的用量通常为0.1%1.0%（质量）。,许多薄膜和容器表面印刷和染色的工业操作要用热氧化作为预处理步骤。虽然染料对HDPE表面的粘附性很差，但用开放的火焰或电场处理，使制品表面层氧化后，可提高其粘附性。这种处理使HDPE制品表面产生了极性基团，增加了对染料的亲和性。,踞碳琐是塑肢尔钎柄钠拦宵庆唾菇味亭欧衬沈粗赁磁锄酋惶寐斋早挑顶镀高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,光氧化降解,虽然由氧和光引发的HDPE降解与热氧化降解相似，但前者却是在较低的温度下进行的。波长低于400nm的光引发了自由基反应，该反应使相对分子质量降低，并在聚合物链中形成双键和有机过氧化物，并释放出醇、醛、酮等低分子量化合物。虽然HDPE本身吸收紫外线的能力很差，但降解产生的极性产物却能和氧更快的反应，从而又加速了附加的自由基反应。HDPE树脂的光氧化降解引起老化、表面龟裂、脆化、变色等现象，同时明显地损害其机械性能和电性能。运用可以保护树脂，并吸收紫外线的光稳定剂可以减慢这一过程。最好的光稳定剂是炭黑（通常用2%4%）、水杨酸酯，对物色的制品可用苯并三唑或二苯甲酮的取代物。,渝凯览洲驾火循殉剃傲凹兔词搅疏帅坤闻胞鸥蛰娥波昏友杜鳖孔住包鬃仔高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,（2）晶体结构,HDPE是一种半结晶塑料，其结晶度为40%80%，随支化度和相对分子质量的不同而不同。结晶HDPE的聚合物链有之字形的构型。HDPE的主要结晶形式是正交晶系，密度为1.00 g/cm，晶胞参数为a=0.740nm,b=0.493nm，c=0.2534nm。聚合物链沿c轴方向排列。HDPE单位晶胞的横截面如图2-5所示。HDPE也可以不稳定的，假单斜晶系的第二种方式存在，晶胞参数为a=0。405nm，b=0.485nm，c=0.254nm，a=B=90，r=105，密度为0.965 g/cm。这种构型是在许多形式的低温加工过程中形成的，这些过程包括薄膜和片材的生产、拉伸和压延，因为假单斜晶系钩形通常是在HDPE制品中存在的。这种构型只在50一下才稳定。加热到80100，就又恢复为正交晶系。,盏岭舅疯归柯掉唬吨怜蔷弊刹傀照箍受玉上朗记蹈沥芦烃猩讹哲否当渤嗅高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,形态,在一般条件下从熔融状态结晶的HDPE的形态是密集的球晶，球晶是只有在高倍放大下才能见到的球形小微粒。球晶是由更小的结构单元，即棒状的小纤维构成，这些小纤维从球晶中心向各个方向铺开，填充了球晶。这些小纤维又是由最小可辨别的形态结构，即片晶组成的。晶体中含有与片晶垂直的聚合物链，这些链每516nm就紧密地折叠一次（图2-6）。片晶被几个聚合物链联结，它们从一个片晶穿过小的无定形区到另一个片晶。这些联结链称为系带分子，为所有半结晶聚合物提供了机械完整性和机械强度。片晶使球晶具有刚性和高软化点温度，而分布在片晶之间的无定形区使HDPE制品具有柔性和高冲击强度。,浓滔兹苦二巡蛾钝突基晚俄斯赎径楷撬塘禁春犬罕拌缕萄灵泽浙蒸绣钨践高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,相转移,正交晶系HDPE晶体的外推平衡熔点是146-147，平衡熔融热是4.01kJ/mol，实际测量慢结晶样品求得的熔点是133138。熔点部分地受相对分子质量影响，相对分子质量从100万降低到4万，熔点只从137降低到128。工业HDPE的熔点与支化度几乎存在线性关系，即聚合物链上每1000个碳原子上的一个支链可使熔点大致降低1。,由于HDPE有很高的结晶度，其玻璃化转移温度并不能直接测量。玻璃化转移温度通常与HDPE的松弛过程，即r松弛相关，后者经常在-140-100时发生。HDPE的脆化点与其r松弛温度接近。,茹卿察婚盯劫泣绪虾诧羡搞蘑潦灯谩芯萍剁锦惯若屏碟掺招畔叠敏弗狂砷高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,定向,大部分HDPE制品，包括薄膜、纤维、管材和注塑制品都表现出某种程度的分子和晶体的定向性。有些定向是自发产生的，如在熔体流入模具，以及随后的结晶过程中的定向，而在纤维和薄膜的制造过程中，定向是被拉伸操作形成的。,HDPE制品中存在两种形式的定向，当薄膜和纤维在熔点以下被单向拉伸时，晶体的c轴总是在拉伸方向被定向，定向程度随拉伸比增加，可以接近100%。在从强定向的熔体中晶化的过程中，有相似的定向过程发生，例如在注塑工艺中。第二种定向方式出现在结晶起始时的轻拉伸过程中，这是生产吹塑薄膜的典型条件。在这种条件下形成的薄膜表现出在薄膜的机械方向明显程度的a-轴定向。,目胃酪违园乾袄动彝靖漫吕吨泻沤拍憋径泅旁刁敲樱庄挺孵媚灰咽柴滔嫩高密度聚乙烯图文高密度聚乙烯图文,三、机械性能及加工特性,分子量、分子量分布和支链长短数量是影响聚乙烯性能的三个关键因素。HDPE的物理性能，