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什么是聚乙烯?

时间:2022-08-29 17:05:11 点击:79次

聚乙烯是一种具有可变晶体结构的热塑性聚合物,根据种类的不同,用途广泛。它每年生产数千万吨,是地球上最常用的聚合物之一。德国的 Karl Ziegler 和意大利的 Giulio Natta 发明了使 PE 在 1950 年代如此成功的商业流程。

聚乙烯有多种令人兴奋的形式,每种形式都最适合特定的特定用途。通常,高密度聚乙烯 (HDPE) 的结晶度明显高于其低密度聚乙烯 (LDPE) 对应物,并且通常用于根本不同的情况。LDPE 常用于塑料包装过程中,如许多购物袋和常见的厨房保鲜膜。另一方面,HDPE 广泛用于建筑(例如,用于制造排水管)。医疗器械和防弹背心是超高分子量聚乙烯 (UHMW) 的高性能用途之一。

特征

由于它对热的反应方式,PE 被归类为“热塑性塑料”。在它们的熔点,热塑性材料转变成液体。热塑性塑料被加热到它们的熔点,冷却,然后再加热而不会显着变质的能力是一个有价值的特征。聚乙烯等热塑性塑料会液化而不是燃烧,因此可以很容易地注塑成型,然后再循环利用。另一方面,热固性聚合物只能加热一次,通常是在注塑成型过程中。

初始加热导致热固性材料凝固,导致不可逆的化学变化。如果您再次尝试将热固性材料加热到高温,它会燃烧。该特性使热固性材料不适合回收利用。

聚乙烯分类

低密度聚乙烯(LDPE) 的聚合物链 有长支链和短支链。这些分支的存在可以防止链条过于密集,从而使 LDPE 可以用于塑料袋、电线绝缘和保鲜膜等应用。大多数物质,包括酸、碱、醇、醛、酮和植物油,都对 LDPE 具有极强的抵抗力。它的吸水率也很差。

LLDPE(线性低密度聚乙烯)与 LDPE 相似,只是它是由带有许多短侧支链的线性链组成的。乙烯与α-烯烃如1-丁烯、1-己烯和1-辛烯的共聚是一种常用的生产方法。可以通过改变成分配方来修改成品的特性。

高密度聚乙烯(HDPE) 主要由通过分子间相互作用结合在一起的直链分子组成。因为没有侧枝,链条密密麻麻地挤在一起。由于密度高,该产品相对坚固,非常适合用于砧板、果汁容器、塑料木材和玩具。HDPE 具有耐化学性,即使在极低的温度(-76 华氏度)下也能保持坚固。它具有蜡质、耐候的表面纹理。

UWMPE 或超高分子量聚乙烯含有非常长的链,可以纺成抗拉强度大于钢的线。长直链之间的分子间作用力很强,从而产生具有高冲击强度的坚固材料。例如,它用于防弹背心。除氧化酸外,UHMWPE 与其他聚乙烯品种一样,对大多数化学品具有耐受性。它的吸湿率也很低,但其自润滑特性使其具有耐磨性。

它是如何制造的?

乙烯分子有两个碳原子和四个氢原子,是聚乙烯最基本的结构成分。乙烯可以在天然气中找到,也可以在原油精炼过程中产生。石脑油是炼油最早的产品之一,通过催化裂化装置加工成高辛烷值原料。该方法还产生乙烯,乙烯从其他产品中分离出来并加工成聚乙烯。

根据要生产的产品质量,存在多种聚乙烯加工工艺。

乙烯气体被压缩至 50,000 psi 的压力,然后冷却,然后送入反应器以生产 LDPE。通过向反应器中添加引发剂来引发聚合反应。通过不断搅拌反应器中的材料来确保最大转化率。未使用的乙烯在反应后从产物中除去并返回压缩机。在进入储存筒仓之前,聚合物被挤出、切成颗粒并干燥。颗粒通常被包装好运送给客户,在那里它们将被熔化并加工成最终的消费品。

HDPE 是通过催化方法生产的,这使得聚乙烯可以在较低的温度和压力下制造。最早使用的催化剂是齐格勒-纳塔催化剂和铬催化剂,但不断开发新型催化剂以增强制造方法和产品性能。在某些情况下,几种形式的聚乙烯在一批中混合在一起,消除了以前单独产品类别之间的区别。

通过包含诸如α-烯烃之类的共聚物,LLDPE 也可以通过催化过程合成。LLDPE的分子结构为长链,带有多个小支链。

茂金属催化剂用于制造 UHMWPE,这会导致碳氢链非常长。凝胶纺丝是通过喷丝板挤出加热的 UHMWPE 凝胶的二次工艺。在水浴中,产品被冷却。这种纺丝技术生产的纤维具有高度的分子取向 (95%),因此具有极高的拉伸强度。

应用

从食品包装材料到医用管材,再到防弹背心和弹性电缆,聚乙烯用于各种行业和企业。

由于越来越多的原因,聚乙烯越来越受欢迎并被越来越多的地方使用。

结论

聚乙烯是一种持久耐用的物质,不易磨损或变质。但是,长时间暴露在阳光下可能会导致产品变脆。建议对暴露在户外的管道或储罐进行检查循环,以识别是否存在由脆性引起的蜘蛛网或裂纹。

聚乙烯产品经久耐用,许多制造商称它们为免维护产品。