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材質:HDPE

高密度聚乙烯簡介

 

  高密度聚乙烯 (High Density Polyethylene,簡稱為“ HDPE ”),是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優良的耐大多數生活和工業用化學品的特性。某些種類的化學品會產生化學腐蝕,例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸),芳香烴(二甲苯)和鹵化烴(四氯化碳)。該聚合物不吸濕並具有好的防水蒸汽性,可用於包裝用途。HDPE具有很好的電性能,特別是絕緣介電強度高,使其很適用於電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗衝擊性,在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。

 

  高密度聚乙烯的性能特徵

 

  HDPE是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優良的耐大多數生活和工業用化學品的特性。某些種類的化學品會產生化學腐蝕,例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸),芳香烴(二甲苯)和鹵化烴(四氯化碳)。該聚合物不吸濕並具有好的防水蒸汽性,可用於包裝用途。HDPE具有很好的電性能,特別是絕緣介電強度高,使其很適用於電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗衝擊性,在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。各種等級HDPE的獨有特性是四種基本變量的適當結合:密度、分子量、分子量分佈和添加劑。不同的催化劑被用於生產定制特殊性能聚合物。這些變量相結合生產出不同用途的HDPE品級;在性能上達到最佳的平衡。

 

  高密度聚乙烯的成型方法

 

  PE可用很寬的不同加工法製造。以乙烯為主要原料,丙烯、1-丁烯、己烯為共聚體,在催化劑的作用下,採用淤漿聚合或氣相聚合工藝,所得到的聚合物經閃蒸、分離、乾燥、造粒等工序,獲得顆粒均勻的成品。包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑,吹塑、注塑和滾塑。

 

  擠塑:用於擠塑生產的品級一般具有小於1的熔體指數和中寬到寬的MWD。在加工過程中,低的MI可獲得適宜的熔體強度。更寬MWD品級更適於擠塑,因為它們具有更高的生產速度,較低的模口壓力而且熔體斷裂趨勢減少。

 

  PE有許多擠塑用途,如電線、電纜、軟管、管材和型材。管材應用範圍從用於天然氣小截面黃管到48in直徑用於工業和城市管道的厚壁黑管。大直徑中空壁管用作混凝土製成的雨水排水管和其它下水道管線的替代物增長迅速。

 

  板材和熱成型:許多大型野餐型冷藏箱的熱成型襯裡是由PE製成的,具有韌性、重量輕和耐用性。其它片材和熱成型產品包括擋泥板、槽罐襯裡、盤盆防護罩、運輸箱和罐。一種大量的增長迅速的片材應用是地膜或池底村里,這是基於MDPE具有韌性、耐化學性和不滲透性。

 

  吹塑:在美國銷售的HDPE1/3以上用於吹塑用途。這些範圍從裝漂白劑、機油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱、汽車燃料箱和筒罐。吹塑品級的特性指標,如熔體強度、ES-CR和韌性,與用於片材和熱成型應用級相似,故相似品級可以採用。

 

  注射-吹塑通常用於製造更小的容器(小於16oz),用於包裝藥品、洗髮液和化妝品。這種加工過程的一個優點是生產瓶子自動去邊角,不需像一般吹塑加工那樣的後期修整步驟。儘管有某些窄MWD品級用於改進表面光潔度,一般使用中寬到寬MWD品級。

 

  注塑:HDPE有數不清的應用,範圍從可重複使用的薄壁飲料杯到5-gsl罐,消費國內生產的HDPE的1/5。注塑品級一般熔體指數5~10,有具有韌性較低流動性品級和具有可加工性的較高流動性品級。用途包括日用品和食品薄壁包裝物;有韌性、耐用的食品和塗料罐;高抗環境應力開裂應用,如小型發動機燃料箱和90-gal垃圾罐。

 

  滾塑:採用這種加工法的材料一般被粉碎成粉末料,使其在熱循環中熔融並流動。滾塑使用兩類PE:通用和可交聯類。通用級MDPE/HDPE通常的密度範圍從0.935到0.945g/CC,具有窄MWD,使產品具有高衝擊性和最小的翹曲,其熔體指數範圍一般為3—8。更高MI品級通常不適用,因為它們不具備滾塑製品希望的衝擊性和抗環境應力開裂性。

 

  高性能滾塑應用系利用其化學可交聯品級的獨特性能。這些品級在模塑週期的第一段,流動性好,而後交聯以形成其卓越的抗環境應力開裂性、韌性。耐磨性和耐氣候性。可交聯PE唯一適用於大型容器,範圍從500-gal運輸各種化學品儲罐到20,000-gal農用儲箱。

 

  薄膜:PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平擠加工法。大多數PE用於薄膜,通用低密度PE(LDPE)或線性低密PE(LLDPE)都可用。HDPE薄膜級一般用於要求優越的拉伸性和極好的防滲性的地方。例如,HDPE膜常用於商品袋、雜貨袋和食物包裝。

 

  高密度聚乙烯的用途

 

  主要用途是根據密度來決定的,密度:這是決定HDPE特性的主要變量,雖然被提到的4種變量確實起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料,少數的其它共聚單體,如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯,也經常用於改進聚合物性能,對HDPE,以上少數單體的含量一般不超過1%-2%。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結晶度。這種改變一般由密度來衡量,密度與結晶率呈線性關係。美國一般分類按ASTM D1248規定, HDPE的密度在0.940g/。C以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度範圍0.926~0.940g/CC。其它分類法有時把MDPE歸類於HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的剛度,良好的防滲透性和最高的熔點,但一般具有很差抗環境應力開裂性(ESCR)。ESCR是PE抗由機械或化學應力所引起的開裂性的能力。更高的密度一般改進了機械強度性能,例如拉伸強度、剛度和硬度;熱性能如軟化點溫度和熱變形溫度;防滲透性,如透氣性或水蒸氣透過性。較低的密度改進其衝擊強度和E-SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響,但較少程度也受分子量影響。高分子量百分數使密度略有降低。例如,在一個較寬分子量範圍內均聚物具有不同的密度。

 

  分子量(MW):較高的分子量導致較高的聚合物粘度,不過粘度也與測試所用的溫度和剪切速率有關。用流變或分子量測量對材料的分子量進行表徵。HDPE的品級一般具有的分子量範圍是40 000~300 000,重均分子量大致與熔融指數範圍相對應,即從100~ 0. 029/10min。通常地,更高的MW(更低的熔融指數MI)增強了熔體強度、更好韌性和ESCR,但是更高MW使加工過程更難或且需要更高的壓力或溫度。分子量分佈(MWD):PE的WD根據使用的催化劑和加工過程而有從窄到寬的不同。最常用的MWD測量指數是不勻度指數(HI),它等於重均分子量(MW)除以數均分子量(Mn)。所有HDPE品級的這個指數範圍是4—30。窄MWD提供了在模塑過程中的低翹曲性和高衝擊性。中到寬MWD提供了對多數擠塑過程的可加工性。寬MWD也可改進熔體強度和抗蠕變性。

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