聚乙烯PE材料的分析资料课件.ppt

1、聚乙烯聚乙烯树脂树脂(resin)是指遇热变软，具有可塑性的天然高分子化合物的统是指遇热变软，具有可塑性的天然高分子化合物的统称。一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体。称。一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体。树脂的用途树脂的用途树脂是制造合成塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、树脂是制造合成塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料、离子交换树脂等产品的主要原料。涂料、离子交换树脂等产品的主要原料。树脂按来源分类树脂按来源分类天然树脂天然树脂 天然橡胶、树胶、虫胶、琥珀等天然橡胶、树胶、虫胶、琥珀等合成树脂合成树脂 由单体合成或天然高聚物改性获得由单体合成或天然高聚物改性获得塑料塑料(pl

2、astics)是以树脂为主要成分，适当加入（或不加）添加剂是以树脂为主要成分，适当加入（或不加）添加剂（填料、增塑剂、稳定剂、颜料等），可在一定温度、（填料、增塑剂、稳定剂、颜料等），可在一定温度、压力下塑化成型，而产品最后能在常温下保持形状不变压力下塑化成型，而产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子材料。的一类高分子材料。塑料与树脂的区别塑料与树脂的区别树脂是纯的高聚物，而塑料是以树脂为主的高聚物制树脂是纯的高聚物，而塑料是以树脂为主的高聚物制品。品。塑料的分类塑料的分类按塑料受热后性能变化分类按塑料受热后性能变化分类热塑性塑料热塑性塑料热固性塑料热固性塑料 PolyethyleneC

3、CH H2 2C CH H2 2n n非极性强绝缘性非极性强绝缘性规整性好结晶度、力学性能规整性好结晶度、力学性能主要原料主要原料乙烯的结构与性质乙烯的结构与性质乙烯乙烯CH2CH2，是最简单的烯烃。常温常压是略带芳香气味，是最简单的烯烃。常温常压是略带芳香气味的无色可燃气体。几乎不溶于水，化学性质活泼。物理参数如下：的无色可燃气体。几乎不溶于水，化学性质活泼。物理参数如下：相对分子质量熔点，沸点，相对密度（液体，-103.8 ）临界温度，28.05169.4103.80.56999.90临界压力，MPa自燃点，聚合热，kJ/mol爆炸极限，%4.97537953.02-34乙烯的主要生产方法

4、乙烯的主要生产方法乙烯的主要生产方法乙烯的主要生产方法液化天然气、液化石油气分离液化天然气、液化石油气分离焦炉煤气分离焦炉煤气分离乙醇催化脱水乙醇催化脱水轻柴油、重油、原油裂解气分离轻柴油、重油、原油裂解气分离 PE分类按照聚乙烯的结构性能可以分为：按照聚乙烯的结构性能可以分为：高密度聚乙烯（高密度聚乙烯（HDPE）低密度聚乙烯（低密度聚乙烯（LDPE）超高相对分子质量聚乙烯（超高相对分子质量聚乙烯（UHMWPE）线性低密度聚乙烯（线性低密度聚乙烯（LLDPE）（a）高密度）高密度PE分子链分子链（b）低密度）低密度PE分子链分子链（c）线性低密度）线性低密度PE分子链分子链 聚乙烯树脂的合成

5、 高压聚合法（高压聚合法（ICI法）以高纯度乙烯为原料，法）以高纯度乙烯为原料，在在150300MPa压力、压力、170200温度下，温度下，以氧气、有机过氧化物、偶氮化合物作为以氧气、有机过氧化物、偶氮化合物作为引发剂进行自由基聚合，制得密度较低引发剂进行自由基聚合，制得密度较低（0.910.93g/cm3）、结晶度为）、结晶度为5565的的LDPE。低密度聚乙烯 LDPE，也称为高压聚乙烯，游离基聚合反，也称为高压聚乙烯，游离基聚合反应，产品中存在大量支链结构，分子结构应，产品中存在大量支链结构，分子结构缺乏规整性，因此结晶度小，导致它的耐缺乏规整性，因此结晶度小，导致它的耐热性、耐溶剂性

6、、硬度也较差；但是它的热性、耐溶剂性、硬度也较差；但是它的电绝缘性优良，柔软性好，耐冲击性能和电绝缘性优良，柔软性好，耐冲击性能和透明性也比较好；具有良好的透气性。透明性也比较好；具有良好的透气性。LDPE用途 主要做成薄膜用于食品包装、商业和工业主要做成薄膜用于食品包装、商业和工业包装、购物袋、垃圾袋等，特别是用于农包装、购物袋、垃圾袋等，特别是用于农用薄膜（用薄膜（5060）；家用器皿、玩具、）；家用器皿、玩具、医用注射器；牛奶及果汁饮料包装盒的涂医用注射器；牛奶及果汁饮料包装盒的涂覆等；各种电线电缆的绝缘和护套。覆等；各种电线电缆的绝缘和护套。聚乙烯树脂的合成 中压聚合法（中压聚合法（P

7、hilips法）以乙烯为原料在法）以乙烯为原料在1.58.0MPa压力、压力、130270的条件下，的条件下，以过渡金属为催化剂，烷烃为溶剂，按配以过渡金属为催化剂，烷烃为溶剂，按配位机理制得密度为位机理制得密度为0.930.94g/cm3、结晶度、结晶度为为90的的MDPE。但因催化剂的催化效率。但因催化剂的催化效率和工艺流程都不及现在的高效催化剂，故和工艺流程都不及现在的高效催化剂，故中压法也逐渐退出生产线。中压法也逐渐退出生产线。聚乙烯树脂的合成 低压聚合法（低压聚合法（Ziegler法）以高纯度乙烯为法）以高纯度乙烯为原料，用原料，用Ziegler-Natta高效载体钛系作为催高效载体

8、钛系作为催化剂催化剂组成：主催化剂化剂催化剂组成：主催化剂TiCl4、载体、载体MgCl2、助催化剂、助催化剂Al(C2H5)3，H2做分子做分子量调节剂，在汽油溶剂中进行配位聚合反量调节剂，在汽油溶剂中进行配位聚合反应，制得密度为应，制得密度为0.940.96g/cm3的的HDPE。采用同样方法，不加采用同样方法，不加H2调节分子量，即可调节分子量，即可合成超高分子量聚乙烯（合成超高分子量聚乙烯（UHMWPE），），相对分子量在相对分子量在150万以上，密度为万以上，密度为0.920.94g/cm3，结晶度为，结晶度为8085。重组分重组分三乙基铝三乙基铝四氯化钛四氯化钛乙烯乙烯引发剂引发剂

9、配制配制精制处理精制处理水处理水处理水水聚乙烯成品聚乙烯成品造粒造粒过滤过滤干燥干燥干燥干燥干燥干燥精制循环精制循环稀释剂稀释剂闪闪蒸蒸闪闪蒸蒸去分馏去分馏轻组分轻组分湿聚合物湿聚合物稀稀释释剂剂反反应应器器精精馏馏塔塔分分馏馏塔塔回回馏馏罐罐 高密度聚乙烯 HDPE，也称为低压聚乙烯，由于它的分，也称为低压聚乙烯，由于它的分子量比较高，支链短而且少，因此密度较子量比较高，支链短而且少，因此密度较高，拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量、硬高，拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量、硬度等性能都优于度等性能都优于LDPE，但冲击强度比，但冲击强度比LDPE差。耐热性比较高，最高使用温度差。耐热性比较高，最高使用

10、温度100，最低使用温度，最低使用温度70。透气性为。透气性为LDPE的的1/5，特别适用于包装防潮物品。，特别适用于包装防潮物品。HDPE用途 HDPEHDPE可制成吹塑制品，用于日用容器、医可制成吹塑制品，用于日用容器、医用药瓶、汽车油箱、化学品储罐等；饮料用药瓶、汽车油箱、化学品储罐等；饮料和食品的中转箱、机器零件等塑料制品；和食品的中转箱、机器零件等塑料制品；食品和工农业产品的包装、农用地膜、购食品和工农业产品的包装、农用地膜、购物袋等；制成管材类，如天然气管、煤气物袋等；制成管材类，如天然气管、煤气管、固体输送管、城市排水管、农用灌溉管、固体输送管、城市排水管、农用灌溉管等；单丝类，

11、如渔网、建筑用安全网、管等；单丝类，如渔网、建筑用安全网、民用纱窗网等；用于发泡制品，可作合成民用纱窗网等；用于发泡制品，可作合成木材和合成纸。木材和合成纸。UHMWPE 超高分子量聚乙烯，分子结构和超高分子量聚乙烯，分子结构和HDPE相似，相似，呈线型结构。常规的呈线型结构。常规的HDPE分子量在分子量在5万万30万，而万，而UHMWPE的分子量在的分子量在150万以上。万以上。由于分子量大，使它具有独特的性能，如：由于分子量大，使它具有独特的性能，如：极佳耐磨性、高的冲击强度、良好的自润极佳耐磨性、高的冲击强度、良好的自润滑性、优异的耐低温性和化学稳定性，是滑性、优异的耐低温性和化学稳定性

12、，是一种价格低廉，可以和工程塑料相媲美的一种价格低廉，可以和工程塑料相媲美的塑料。塑料。UHMWPE用途 可用于农业机械、汽车、煤矿、纺织、造可用于农业机械、汽车、煤矿、纺织、造纸、化工、食品工业做不粘、耐磨、自润纸、化工、食品工业做不粘、耐磨、自润滑部件。滑部件。聚乙烯树脂的合成 低压气相本体法制低压气相本体法制LLDPE，在沸腾床反应，在沸腾床反应器中采用铬和钛氟化物催化剂附着于硅胶器中采用铬和钛氟化物催化剂附着于硅胶载体上组成催化体系，以载体上组成催化体系，以H2为分子量调节为分子量调节剂，使乙烯与少量剂，使乙烯与少量烯烃进行共聚反应（压烯烃进行共聚反应（压力为力为0.712.1MPa，

13、温度为，温度为8595）制）制得得LLDPE。线型低密度聚乙烯 LLDPE，是乙烯与少量的，是乙烯与少量的烯烃共聚，形烯烃共聚，形成在线型乙烯主链上带有非常短小的共聚成在线型乙烯主链上带有非常短小的共聚单体支链的分子结构。单体支链的分子结构。LLDPE的分子链具的分子链具有短支链的结构，其分子结构规整性介于有短支链的结构，其分子结构规整性介于LDPE、HDPE之间，因此密度、结晶度也之间，因此密度、结晶度也介于二者之间，更接近于介于二者之间，更接近于HDPE。LLDPE用途 LLDPE约有约有70用于薄膜生产，主要是食用于薄膜生产，主要是食品包装、工业用包装、农用膜、垃圾袋等；品包装、工业用包

14、装、农用膜、垃圾袋等；注塑制品有各类容器；电话电线的绝缘材注塑制品有各类容器；电话电线的绝缘材料，光缆和电力电缆的绝缘夹套；大型的料，光缆和电力电缆的绝缘夹套；大型的农用贮槽、化学品贮槽、儿童玩具；各种农用贮槽、化学品贮槽、儿童玩具；各种管材、片材和板材。管材、片材和板材。比较项目比较项目高压法高压法中压法中压法低压法低压法操作条件操作条件聚合压力，聚合压力，MPa聚合温度，聚合温度，引发剂引发剂98.1-245.2150-330微量氧或有机过氧微量氧或有机过氧化物化物2-7125-150金属氧化物金属氧化物260齐格勒齐格勒-纳塔引发纳塔引发剂剂转化率，转化率，%16-27接近接近100接近

15、接近100反应机理反应机理自由基型自由基型配位离子型配位离子型配位离子型配位离子型实施方法实施方法气相本体聚合气相本体聚合液相悬浮聚合液相悬浮聚合液相悬浮聚合液相悬浮聚合工艺流程工艺流程简单简单复杂复杂复杂复杂结构结构性能性能大分子支化程度大分子支化程度相对密度相对密度纯度纯度热变形温度，热变形温度，高高低（低（0.910-0.925）高高50，较软，较软介于两者之间介于两者之间居中（居中（0.926-0.940）基本与低压法相基本与低压法相同同基本与低压法相基本与低压法相同同大分子排列整齐大分子排列整齐高（高（0.941-0.970）产品含有引发剂产品含有引发剂残基残基78，较硬，较硬 建设

16、投资建设投资高高低低低低 PE的牌号PE-FB-18D045说明：说明：第一单元第一单元PE,为聚乙烯的英文缩写代号为聚乙烯的英文缩写代号 第二单元第二单元FB,为聚乙烯的主要用途或加工方法及重为聚乙烯的主要用途或加工方法及重要性能；要性能；F表示为用于挤出薄膜，表示为用于挤出薄膜，B表示为具有抗粘表示为具有抗粘联性能联性能 第三单元第三单元18D045，为聚乙烯的密度和熔体流动速率，为聚乙烯的密度和熔体流动速率的范围；的范围；18表示密度为表示密度为0.9160.921g/cm3范围，范围，D表示为熔体流动速率的测试条件：表示为熔体流动速率的测试条件：190/2.16kg，045表示熔体流动

17、速率的范围表示熔体流动速率的范围3.06.0g/10min。第四单元，（例中没有表示）表示填料或增强材料第四单元，（例中没有表示）表示填料或增强材料的类型；如粉状（的类型；如粉状（D）的碳酸钙（）的碳酸钙（K）等。）等。PE的物理性能 白色蜡状半透明的材料，密度白色蜡状半透明的材料，密度0.9100.970g/cm3。极易燃烧，燃烧时火焰上端为。极易燃烧，燃烧时火焰上端为黄色、下部为蓝色，有燃烧石蜡的气味，黄色、下部为蓝色，有燃烧石蜡的气味，并有熔融滴落物，滴落物可继续燃烧（延并有熔融滴落物，滴落物可继续燃烧（延迟燃烧性）。其在汽车上的用量为汽车总迟燃烧性）。其在汽车上的用量为汽车总重量的重量

18、的56。聚乙烯的结构聚乙烯的结构 依据聚合方法的不同，其产物结构依据聚合方法的不同，其产物结构不同，高压法合成的聚乙烯平均每不同，高压法合成的聚乙烯平均每1000个碳原子中含个碳原子中含1520个支链，其个支链，其中短支链为甲基和长支链为烷基（如中短支链为甲基和长支链为烷基（如正丁基等），而中压法和低压法合成正丁基等），而中压法和低压法合成的聚乙烯基本上无支链。的聚乙烯基本上无支链。聚乙烯的分子量聚乙烯的分子量高压聚乙烯的相对分子质量为高压聚乙烯的相对分子质量为2500050000，结晶，结晶度为度为50%60%，密度为，密度为0.910.93，熔融温度为，熔融温度为115，一般称为低密度聚乙

19、烯。一般称为低密度聚乙烯。中压法合成的聚乙烯，相对分子质量为中压法合成的聚乙烯，相对分子质量为4500050000，结晶度为，结晶度为85%以上。以上。低压法合成的聚乙烯相对分子质量一般小于低压法合成的聚乙烯相对分子质量一般小于350000，超过超过1000000的为超高相对分子质量聚乙烯，结晶度的为超高相对分子质量聚乙烯，结晶度80%以上，密度为以上，密度为0.920.97。PE的结构及性能名称名称密度（密度（g/cm3）结晶度结晶度（）（）熔点（熔点（）备注备注LDPE0.910-0.92565-75108-126长支链长支链LLDPE0.913-0.930118-140乙烯与高级烯烃共聚

20、，乙烯与高级烯烃共聚，取决于共聚单体种类取决于共聚单体种类与用量，近似直链状。与用量，近似直链状。HDPE0.941-0.96585-95125-136近似直链状近似直链状UHMWPE0.944-0.954125-138直链状，超高相对分直链状，超高相对分子量子量 PE成型加工特点 PE在高温时热稳定性良好，成型温度范围宽在高温时热稳定性良好，成型温度范围宽 吸水率小，成型前不需要对物料干燥吸水率小，成型前不需要对物料干燥 几乎可以适用所有成型加工方法，但不采用压延几乎可以适用所有成型加工方法，但不采用压延成型和成型和RIM成型成型 成型收缩率大（成型收缩率大（1.55.0）一次成型时一次成型

21、时MFR由小到大的顺序为：由小到大的顺序为：一次烧结成型一次烧结成型片材、管材挤出成型片材、管材挤出成型中空成型中空成型挤挤出涂布出涂布薄膜吹塑薄膜吹塑挤出复合挤出复合注射成型注射成型粉末涂装粉末涂装 PE成型加工特点 为非极性聚合物，表面能低，与此相关的为非极性聚合物，表面能低，与此相关的二次加工成型困难，为适应涂装、印刷、二次加工成型困难，为适应涂装、印刷、粘结、金属喷镀等要求必须极性化处理，粘结、金属喷镀等要求必须极性化处理，但脱模性好。但脱模性好。发泡倍率高（发泡倍率高（1080倍），可制得高发泡倍），可制得高发泡制品。与制品。与PS泡沫材料相比，柔软性，耐热泡沫材料相比，柔软性，耐热

22、性，耐化学药品性优良，环境问题少。性，耐化学药品性优良，环境问题少。聚乙烯的用途聚乙烯的用途用途用途占树脂的比例占树脂的比例制品制品薄膜类制品薄膜类制品LDPELDPE的的50%50%HDPEHDPE的的10%10%LLDPELLDPE的的70%70%用于食品、日用品、蔬菜、收缩、自粘、垃圾等用于食品、日用品、蔬菜、收缩、自粘、垃圾等轻质包装膜，地膜、棚膜、保鲜膜等。轻质包装膜，地膜、棚膜、保鲜膜等。重包装膜，撕裂膜、背心袋等。重包装膜，撕裂膜、背心袋等。包装膜，垃圾袋、保鲜袋、超薄地膜等。包装膜，垃圾袋、保鲜袋、超薄地膜等。注塑制品注塑制品HDPEHDPE的的30%30%LDPELDPE的的

23、10%10%LLDPELLDPE的的10%10%日用品如：盆、筒、篓、盒等，周围箱、瓦楞箱、日用品如：盆、筒、篓、盒等，周围箱、瓦楞箱、暖瓶壳、杯、台、玩具等。暖瓶壳、杯、台、玩具等。中空制品中空制品以以HDPEHDPE为主为主用于装食品油、酒类、汽油及化学试剂的桶，玩用于装食品油、酒类、汽油及化学试剂的桶，玩具具管材类制品管材类制品以以HDPEHDPE为主为主给水、输气、灌溉、穿线、吸管、笔芯、用的管给水、输气、灌溉、穿线、吸管、笔芯、用的管材，化妆品、药品、鞋油、牙膏等用的管材材，化妆品、药品、鞋油、牙膏等用的管材丝类制品丝类制品圆丝用圆丝用HDPEHDPE扁丝用扁丝用HDPEHDPE和和

24、LLDPELLDPE渔网、缆绳、工业滤网、民用纱窗等渔网、缆绳、工业滤网、民用纱窗等纺织袋、布、撕裂膜纺织袋、布、撕裂膜电缆制品电缆制品以以LDPELDPE为主为主电缆绝缘和保护材料电缆绝缘和保护材料其他制品其他制品HDPEHDPE、LLDPELLDPELDPELDPE打包带打包带型材型材 在汽车中的应用 外装件外装件 如燃油箱、挡泥衬板、夹钩扣、弹如燃油箱、挡泥衬板、夹钩扣、弹簧衬垫、汽油滤清器壳套等。簧衬垫、汽油滤清器壳套等。内装件内装件 如空气导管、扶手、盖板、柱套、如空气导管、扶手、盖板、柱套、风扇护罩、备用轮胎夹箍、转向盘、遮阳风扇护罩、备用轮胎夹箍、转向盘、遮阳板、行李箱衬里、顶篷

25、与门的减震材料、板、行李箱衬里、顶篷与门的减震材料、头枕等。头枕等。底盘、空气导管、蓄电池、制动液储罐、底盘、空气导管、蓄电池、制动液储罐、清洗液罐等。清洗液罐等。聚乙烯的性能聚乙烯的性能一般性能一般性能聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒，聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒，外观呈乳白色，有似蜡的手感，吸水率低，小于外观呈乳白色，有似蜡的手感，吸水率低，小于0.01%。聚乙烯膜透明，并随结晶度的提高而降。聚乙烯膜透明，并随结晶度的提高而降低。聚乙烯膜的透水率低但透气性较大，不适于低。聚乙烯膜的透水率低但透气性较大，不适于保鲜包装而适于防潮包装。易燃、氧指数为保鲜包装而适于防潮包装。易燃

26、、氧指数为17.4，燃烧时低烟，有少量熔融落滴，火焰上黄下蓝，燃烧时低烟，有少量熔融落滴，火焰上黄下蓝，有石蜡气味。聚乙烯的耐水性较好。有石蜡气味。聚乙烯的耐水性较好。聚乙烯的性能聚乙烯的性能力学性能力学性能聚乙烯的力学性能一般，拉伸强度较低，抗蠕聚乙烯的力学性能一般，拉伸强度较低，抗蠕变性不好，耐冲击性好。变性不好，耐冲击性好。冲击强度冲击强度LDPELLDPEHDPE其他力学性能其他力学性能LDPELLDPEHDPE 主要受密度、结晶度和相对分子质量的影响，随主要受密度、结晶度和相对分子质量的影响，随着这几项指标的提高，其力学性能增大。耐环境着这几项指标的提高，其力学性能增大。耐环境应力开

27、裂性不好，但当相对分子质量增加时，有应力开裂性不好，但当相对分子质量增加时，有所改善。耐穿刺性好，其中所改善。耐穿刺性好，其中LLDPE最好。最好。热学性能热学性能聚乙烯的耐热性不高，随相对分子质量和结聚乙烯的耐热性不高，随相对分子质量和结晶度的提高有所改善。耐低温性能好，脆性温度晶度的提高有所改善。耐低温性能好，脆性温度一般可达一般可达50以下；并随相对分子质量增大，以下；并随相对分子质量增大，最低可达最低可达140。聚乙烯的线膨胀系数大，最。聚乙烯的线膨胀系数大，最高可达（高可达（2024）105/K。热导率较高。热导率较高。电学性能电学性能因聚乙烯无极性，所以具有介电损耗低、介因聚乙烯无

28、极性，所以具有介电损耗低、介电强度大的电性能优异，即可以做调频绝缘材料、电强度大的电性能优异，即可以做调频绝缘材料、耐电晕性塑料，又可以做高压绝缘材料。耐电晕性塑料，又可以做高压绝缘材料。耐化学药品性能耐化学药品性能 在常温下耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，但在常温下耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硝酸和铬酸等。聚不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硝酸和铬酸等。聚乙烯在乙烯在6060以下不溶于一般溶剂，但与脂肪烃、以下不溶于一般溶剂，但与脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂。温度芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂。温度超过超过6060后，可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯后，可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油及石蜡中；温度高于乙烯、松节油、矿物油及石蜡中；温度高于100100，可溶于四氢化萘。，可溶于四氢化萘。环境性能环境性能 聚合过程中易产生羰基，当日光照射时，使聚合过程中易产生羰基，当日光照射时，使制品变脆。某些高能射线照射制品变脆。某些高能射线照射PEPE时，使时，使PEPE发生交发生交联，改变其结晶度，长期照射会引起变色并变为联，改变其结晶度，长期照射会引起变色并变为橡胶状物。橡胶状物。PEPE会产生环境应力开裂现象，是聚烯烃特会产生环境应力开裂现象，是聚烯烃特有的现象。有的现象。