高密度聚乙烯(HDPE)介绍

HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。虽然HDPE在1956年就已推出,但这种塑料还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。

生产和催化剂
PE最通常的生产方法是通过淤浆或气相加工法,也有少数用溶液相加工生产。所有这些加工过程都是由乙烯单体、a-烯烃单体、催化剂体系(可能是不止一种化合物)和各种类型的烃类稀释剂参与的放热反应。氢气和一些催化剂用来控制分子量。
淤浆反应器一般为搅拌釜或是一种更常用的大型环形反应器,在其中料浆可以循环搅拌。当乙烯和共聚单体(根据需要)和催化剂一接触,就会形成聚 乙烯颗粒。除去稀释剂后,聚乙烯颗粒或粉粒被干燥并按剂量加入添加剂,就 生产出粒料。带有双螺杆挤出机的大型反应器的现代化生产线,可每小时生产PE40000磅以上。
新的催化剂的开发为改进新等级HDPE的性能作出贡献。两种最常用的催化剂种类是菲利浦的铬氧化物为基础 的催化剂和钛化合物一烷基铝催化剂。
菲利浦型催化剂生产的HDPE有 中宽度分子量分布;钛一烷基铝催化剂 生产的分子量分布窄。用复式反应器生产窄MDW的聚合物所用催化剂也可用 于生产宽MDW品级。
举例来说,生产显著不同分子量产 品的两个串联反应器可以生产出双峰分子量聚合物,这种聚合物具有全宽域的分子量分布。
主要特性
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。
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。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级;在性能上达到最佳的平衡。
密度:这是决定HDPE特性的主要变量,虽然被提到的4种变量确实起到相互影响作用。乙烯是聚乙烯主要原料,少数的其它共聚单体,如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯,也经常用于改进聚合物性能,对HDPE,以上少数单体的含量一般不超过1%-2%。共聚单体的加入轻微地减小了聚合物的结晶度。这种改变一般由密度来衡量,密度与结晶率呈线性关系。美国一般分类按 ASTM D1248规定, HDPE的密度在 0.940g/。C以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度范围0.926~0.940g/CC。其它分类法有时把 MDPE归类于HDPE或LLDPE。
均聚物具有最高密度、最大的刚度,良好的防渗透性和最高的熔点,但一般具有很差抗环境应力开裂性(ESCR)。ESCR是PE抗由机械或化学应力所引起的开裂性的能力。更高的密度一般改进了机械强度性能,例如拉伸强度、刚度和硬度;热性能如软化点温度和热变形温度;防渗透性,如透气性或水蒸气透过性。较低的密度改进其冲击强度和E-SCR。