聚乙烯加工應(yīng)用課件

1、聚乙烯加工應(yīng)用聚乙烯加工應(yīng)用聚乙烯加工應(yīng)用聚乙烯加工應(yīng)用原料描述部分原料描述部分規(guī)格級(jí)別規(guī)格級(jí)別管材級(jí)管材級(jí)外觀顏色外觀顏色黑色黑色該料用途該料用途水管、燃?xì)夤?、排污管、換襯管、海水管、燃?xì)夤?、排污管、換襯管、海水泄出管和工業(yè)用管。水泄出管和工業(yè)用管。備注說(shuō)明備注說(shuō)明特性：具有很好的碳黑分散性和卓絕特性：具有很好的碳黑分散性和卓絕的抗快速開裂傳播及抗慢速開裂增長(zhǎng)的抗快速開裂傳播及抗慢速開裂增長(zhǎng)性能。性能。以查到的原材料性能指標(biāo)為例，分為兩個(gè)部分：以查到的原材料性能指標(biāo)為例，分為兩個(gè)部分：聚乙烯加工應(yīng)用原料技術(shù)數(shù)據(jù)原料技術(shù)數(shù)據(jù)性能項(xiàng)目性能項(xiàng)目試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件測(cè)試方法測(cè)試方法測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)單

2、位數(shù)據(jù)單位基本性能基本性能熔體流動(dòng)速率熔體流動(dòng)速率190，5kgISO11330.4g/10min密度密度(共混物共混物)ISO1183/ISO1872-2B959kg/m3熔體流動(dòng)速率熔體流動(dòng)速率190,2.16kgISO11330.1g/10min密度密度(基本樹脂基本樹脂)ISO1183/ISO1872-2B949kg/m3機(jī)械性能機(jī)械性能肖氏硬度肖氏硬度ISO86856耐環(huán)境應(yīng)力開裂耐環(huán)境應(yīng)力開裂ASTMD-1693-A10000h簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度簡(jiǎn)支梁沖擊強(qiáng)度23ISO79-LeU無(wú)破壞無(wú)破壞KJ/m2斷裂伸長(zhǎng)率斷裂伸長(zhǎng)率ISO/DIS6259600%拉伸屈服應(yīng)力拉伸屈服應(yīng)力ISO/D

3、IS625923MPa熱性能熱性能熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性EN72815min脆化溫度脆化溫度ASTMD-746-70其它性能其它性能碳黑含量碳黑含量ASTMD-6032.3%聚乙烯加工應(yīng)用AmericanSocietyforTestingandMaterials(ASTM)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(InternationalOrganizationforStandardixation)歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)CEN(EuropeanCommitteeforStandardixation)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)DIN(DeutschesInstitutfrNormung)歐

4、洲標(biāo)準(zhǔn)歐洲標(biāo)準(zhǔn)ENS(EuropaeischeNorms)聚乙烯加工應(yīng)用1、什么是聚乙烯、什么是聚乙烯聚乙烯是由乙烯單體均聚或與其它單體聚乙烯是由乙烯單體均聚或與其它單體通過(guò)自由基聚合、定向聚合得到的具有一定通過(guò)自由基聚合、定向聚合得到的具有一定分子量的產(chǎn)物。分子量的產(chǎn)物。乙烯乙烯CH2=CH2共聚單體主要有丙烯、丁烯共聚單體主要有丙烯、丁烯1、己烯、己烯、辛烯。辛烯。聚乙烯可以寫成聚乙烯可以寫成n22 CH CH聚乙烯加工應(yīng)用2、聚乙烯的分類及其結(jié)構(gòu)特征、聚乙烯的分類及其結(jié)構(gòu)特征高壓低密度聚乙烯（高壓低密度聚乙烯（LDPELowDensityPolyethylene0.925g/cm3)；低

5、壓高密度聚乙烯低壓高密度聚乙烯(HDPEHighDensityPolyethylene0.940g/cm3)中密度聚乙烯（中密度聚乙烯（MDPEMiddleDensityPolyethylene，0.925g/cm3密度密度0.940g/cm3)；線型低密度聚乙烯線型低密度聚乙烯(LinearLowDensityPolyethylene)；茂金屬聚乙烯茂金屬聚乙烯(MetallocenePolyethylene)。聚乙烯加工應(yīng)用聚乙烯加工應(yīng)用聚乙烯加工應(yīng)用鏈結(jié)構(gòu)的不同造成性能的差異鏈結(jié)構(gòu)的不同造成性能的差異l結(jié)晶度結(jié)晶度HDPE最高，熔點(diǎn)最高，熔點(diǎn)135左右；左右；LLDPE次之次之，熔點(diǎn)，熔

6、點(diǎn)119左右；左右；LDPE最低，熔點(diǎn)最低，熔點(diǎn)109左右；左右；l加工性能加工性能LDPE加工性能最好，主要是因?yàn)殚L(zhǎng)支加工性能最好，主要是因?yàn)殚L(zhǎng)支鏈的纏結(jié)作用，使得應(yīng)變硬化。短支鏈聚鏈的纏結(jié)作用，使得應(yīng)變硬化。短支鏈聚乙烯分子鏈之間容易滑移，熔體強(qiáng)度較低。乙烯分子鏈之間容易滑移，熔體強(qiáng)度較低。聚乙烯加工應(yīng)用分子量分子量常用高分子的分子量達(dá)到常用高分子的分子量達(dá)到100001000000。聚乙烯加工應(yīng)用分子量分布寬度分子量分布寬度重均分子量重均分子量/數(shù)均分子量數(shù)均分子量聚乙烯加工應(yīng)用聚乙烯加工應(yīng)用3、聚乙烯的主要用途、聚乙烯的主要用途塑料薄膜塑料薄膜大棚膜大棚膜管材管材燃?xì)夤苋細(xì)夤芙o水管給水

7、管波紋管波紋管吹塑制品吹塑制品注塑制品注塑制品滾塑制品滾塑制品聚乙烯加工應(yīng)用4、聚乙烯主要性能指標(biāo)、聚乙烯主要性能指標(biāo)生產(chǎn)廠家控制項(xiàng)目生產(chǎn)廠家控制項(xiàng)目l密度、熔體流動(dòng)速率密度、熔體流動(dòng)速率熔體流動(dòng)速率：在一定溫度、一定負(fù)載下聚熔體流動(dòng)速率：在一定溫度、一定負(fù)載下聚合物通過(guò)一定直徑的毛細(xì)管，合物通過(guò)一定直徑的毛細(xì)管，10分鐘流出的分鐘流出的質(zhì)量或體積。質(zhì)量或體積。測(cè)試方法：測(cè)試方法：GB/T3682ASTM1238ISO1133最常用的條件是最常用的條件是190，2.16公斤公斤聚乙烯加工應(yīng)用l力學(xué)性能力學(xué)性能拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)彎曲試驗(yàn)彎曲試驗(yàn)壓縮試驗(yàn)壓縮試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)撕裂實(shí)驗(yàn)撕裂實(shí)驗(yàn)聚乙烯

8、加工應(yīng)用通過(guò)拉伸試驗(yàn)可以得到拉伸屈服應(yīng)力、屈服通過(guò)拉伸試驗(yàn)可以得到拉伸屈服應(yīng)力、屈服伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂應(yīng)力、斷裂伸伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度、拉伸斷裂應(yīng)力、斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸模量。長(zhǎng)率、拉伸模量。試驗(yàn)條件的選擇對(duì)性試驗(yàn)條件的選擇對(duì)性能影響很大：試樣的能影響很大：試樣的制備方法，狀態(tài)調(diào)節(jié)、制備方法，狀態(tài)調(diào)節(jié)、拉伸速度的選擇、環(huán)拉伸速度的選擇、環(huán)境溫度。境溫度。聚乙烯加工應(yīng)用三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，得到彎曲模量和彎曲強(qiáng)度。三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，得到彎曲模量和彎曲強(qiáng)度。試樣試樣聚乙烯加工應(yīng)用沖擊實(shí)驗(yàn)主要有簡(jiǎn)支梁和懸臂梁兩種試驗(yàn)方法沖擊實(shí)驗(yàn)主要有簡(jiǎn)支梁和懸臂梁兩種試驗(yàn)方法聚乙烯加工應(yīng)用l物理性能物理性能脆點(diǎn)（使用溫度下限脆

9、點(diǎn)（使用溫度下限) )維卡軟化點(diǎn)和熱變形溫度維卡軟化點(diǎn)和熱變形溫度( (使用溫度上限）使用溫度上限）電性能電性能 體積電阻率、表面電阻率、擊穿強(qiáng)度體積電阻率、表面電阻率、擊穿強(qiáng)度耐環(huán)境應(yīng)力開裂耐環(huán)境應(yīng)力開裂長(zhǎng)期耐壓性能（高分子材料的蠕變性能）長(zhǎng)期耐壓性能（高分子材料的蠕變性能）阻燃性能阻燃性能 垂直燃燒垂直燃燒 水平燃燒水平燃燒 氧指數(shù)氧指數(shù) 煙密度煙密度聚乙烯加工應(yīng)用5、聚乙烯加工和儲(chǔ)存過(guò)程中過(guò)程中的、聚乙烯加工和儲(chǔ)存過(guò)程中過(guò)程中的化學(xué)變化及主要助劑化學(xué)變化及主要助劑n熱氧老化熱氧老化n聚乙烯在無(wú)氧的條件下具有很好的穩(wěn)定性，在有氧情況下，聚乙烯在無(wú)氧的條件下具有很好的穩(wěn)定性，在有氧情況下，會(huì)

10、發(fā)生化學(xué)變化，受熱、氧、光的作用易老化降解，甚至?xí)l(fā)生化學(xué)變化，受熱、氧、光的作用易老化降解，甚至失去優(yōu)良的綜合性能。失去優(yōu)良的綜合性能。n熱氧老化機(jī)理表述如下：熱氧老化機(jī)理表述如下：n引發(fā)反應(yīng)：引發(fā)反應(yīng)：RHR(1)n鏈增長(zhǎng)反應(yīng)：鏈增長(zhǎng)反應(yīng)：nR+O2ROO(2)nROO+RHROOH+R(3)聚乙烯加工應(yīng)用n鏈支化反應(yīng)：鏈支化反應(yīng)：nR O O H R O + O H ( 4 )n2ROOHRO+ROO+H2O(5)鏈終止反應(yīng)：鏈終止反應(yīng)：n2 R O O 不 活 潑 產(chǎn) 物不 活 潑 產(chǎn) 物 + O2 ( 6 )nR + R O O R O O R ( 7 )n2 R R R ( 8 )

11、聚乙烯加工應(yīng)用n鏈支化反應(yīng)鏈支化反應(yīng)(4)與與(5)是過(guò)氧化物的分解步驟，其需要的活化是過(guò)氧化物的分解步驟，其需要的活化能高，只有在能高，只有在120以上才顯得重要，新生成的自由基以上才顯得重要，新生成的自由基RO及及OH又能與又能與RH反應(yīng)生成新的反應(yīng)鏈。反應(yīng)生成新的反應(yīng)鏈。RO+RHROH+R(9)OH+RHH2O+R(10)n受阻酚類主抗氧劑可與過(guò)氧化物自由基反應(yīng)，生成活潑性受阻酚類主抗氧劑可與過(guò)氧化物自由基反應(yīng)，生成活潑性低的苯氧自由基。這種自由基在常溫下不能引發(fā)新的自由低的苯氧自由基。這種自由基在常溫下不能引發(fā)新的自由基鏈，因而主抗氧劑的主要作用在于捕獲活性自由基，但基鏈，因而主抗氧

12、劑的主要作用在于捕獲活性自由基，但在高溫下苯氧基又可進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng)。所以受阻酚類主抗在高溫下苯氧基又可進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng)。所以受阻酚類主抗氧劑的效能隨溫度升高而降低。氧劑的效能隨溫度升高而降低。聚乙烯加工應(yīng)用n輔助抗氧劑一般采用亞磷酸酯類或硫醚類輔助抗氧劑一般采用亞磷酸酯類或硫醚類化合物，兩者均可按異裂機(jī)理與過(guò)氧化氫化合物，兩者均可按異裂機(jī)理與過(guò)氧化氫反應(yīng)生成非自由基產(chǎn)物，從而抑制按式反應(yīng)生成非自由基產(chǎn)物，從而抑制按式(4)及及(5)的動(dòng)力學(xué)鏈的增殖作用。的動(dòng)力學(xué)鏈的增殖作用。n主輔抗氧劑的結(jié)合使用可以將式主輔抗氧劑的結(jié)合使用可以將式(1)(5)的自由基捕獲使過(guò)氧化物通過(guò)異裂反應(yīng)分的自由基捕獲使過(guò)

13、氧化物通過(guò)異裂反應(yīng)分解成無(wú)自由基產(chǎn)物，因而兩種抗氧劑配合解成無(wú)自由基產(chǎn)物，因而兩種抗氧劑配合使用大于單獨(dú)使用的效力。使用大于單獨(dú)使用的效力。聚乙烯加工應(yīng)用n抗氧劑分類：主抗氧劑和輔助抗氧劑兩類。抗氧劑分類：主抗氧劑和輔助抗氧劑兩類。n主抗氧劑作用：自由基捕捉劑或自由基鏈終止劑，主抗氧劑作用：自由基捕捉劑或自由基鏈終止劑，其功能是捕捉聚丙烯自動(dòng)氧化過(guò)程中產(chǎn)生的烴自其功能是捕捉聚丙烯自動(dòng)氧化過(guò)程中產(chǎn)生的烴自由基和過(guò)氧化自由基，使之失去活性，從而中斷由基和過(guò)氧化自由基，使之失去活性，從而中斷自動(dòng)氧化反應(yīng)的傳遞和延續(xù)。自動(dòng)氧化反應(yīng)的傳遞和延續(xù)。n主要類型：受阻酚類，常用的有主要類型：受阻酚類，常用的有

14、BHT，1010，3114，1076等。等。n發(fā)展方向：逐漸向低毒、耐光、高分子量化方向發(fā)展方向：逐漸向低毒、耐光、高分子量化方向發(fā)展。發(fā)展。聚乙烯加工應(yīng)用n輔助抗氧劑輔助抗氧劑: :n又稱預(yù)防抗氧劑、氫過(guò)氧化物分解劑。又稱預(yù)防抗氧劑、氫過(guò)氧化物分解劑。n該類物質(zhì)能將聚乙烯在自動(dòng)氧化過(guò)程中產(chǎn)生的氫該類物質(zhì)能將聚乙烯在自動(dòng)氧化過(guò)程中產(chǎn)生的氫過(guò)氧化物分解成穩(wěn)定產(chǎn)物，有效抑制和減緩自由過(guò)氧化物分解成穩(wěn)定產(chǎn)物，有效抑制和減緩自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)基鏈?zhǔn)椒磻?yīng), ,與酚類主抗氧劑有協(xié)同效應(yīng)。與酚類主抗氧劑有協(xié)同效應(yīng)。n主要作用主要作用：n（1 1）與氫過(guò)氧化物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的磷酸酯；與氫過(guò)氧化物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的磷

15、酸酯；n（2 2）金屬減活劑，與聚乙烯中殘留的金屬催化劑）金屬減活劑，與聚乙烯中殘留的金屬催化劑組分反應(yīng)，使金屬離子失去活性，減少聚合物中組分反應(yīng)，使金屬離子失去活性，減少聚合物中過(guò)氧化物和氫過(guò)氧化物的生成速率；過(guò)氧化物和氫過(guò)氧化物的生成速率；聚乙烯加工應(yīng)用n（3）醌類化合物的褪色劑，使用受阻酚類抗氧劑時(shí)，與）醌類化合物的褪色劑，使用受阻酚類抗氧劑時(shí)，與過(guò)氧化物反應(yīng)生成醌類或甲醌類化合物，其產(chǎn)物使聚合物過(guò)氧化物反應(yīng)生成醌類或甲醌類化合物，其產(chǎn)物使聚合物發(fā)黃，加入亞磷酸酯類抗氧劑后與醌類或甲醌類化合物反發(fā)黃，加入亞磷酸酯類抗氧劑后與醌類或甲醌類化合物反應(yīng)，生成無(wú)色的芳基磷酸酯，故酚類抗氧劑與亞磷

16、酸酯類應(yīng)，生成無(wú)色的芳基磷酸酯，故酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑并用能提高聚丙烯顏色的穩(wěn)定性。抗氧劑并用能提高聚丙烯顏色的穩(wěn)定性。n主要類型：包括硫酯類和亞磷酸酯類。硫酯類主要有硫代主要類型：包括硫酯類和亞磷酸酯類。硫酯類主要有硫代二丙酸二月桂酯（二丙酸二月桂酯（DLTP）、硫代二丙酸雙十八酯）、硫代二丙酸雙十八酯（DSTP），硫酯類與主抗氧劑有明顯的協(xié)同效應(yīng)，但與），硫酯類與主抗氧劑有明顯的協(xié)同效應(yīng)，但與樹脂的相容性差，添加量大時(shí)會(huì)出現(xiàn)噴霜現(xiàn)象。使用該類樹脂的相容性差，添加量大時(shí)會(huì)出現(xiàn)噴霜現(xiàn)象。使用該類抗氧劑制品易泛黃，與受阻胺類光穩(wěn)定劑并用時(shí)有對(duì)抗作抗氧劑制品易泛黃，與受阻胺類光穩(wěn)定劑并用時(shí)

17、有對(duì)抗作用，有臭味。用，有臭味。聚乙烯加工應(yīng)用n耐光老化耐光老化n一般塑料在加工和使用中，吸收一般塑料在加工和使用中，吸收290-400nm290-400nm的紫外的紫外線，引發(fā)光氧化老化導(dǎo)致降解。從聚乙烯的化學(xué)線，引發(fā)光氧化老化導(dǎo)致降解。從聚乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)上看不吸收結(jié)構(gòu)上看不吸收290nm290nm以上的紫外線，但在聚乙烯以上的紫外線，但在聚乙烯的生產(chǎn)和加工中，一些殘留物和發(fā)色基團(tuán)，如殘的生產(chǎn)和加工中，一些殘留物和發(fā)色基團(tuán)，如殘留的催化劑、羰基、不飽和物和氫過(guò)氧化物，會(huì)留的催化劑、羰基、不飽和物和氫過(guò)氧化物，會(huì)引發(fā)聚乙烯光氧化老化，因此用于戶外的聚乙烯引發(fā)聚乙烯光氧化老化，因此用于戶外的聚乙

18、烯制品應(yīng)進(jìn)行光穩(wěn)定化處理。光老化機(jī)理是在紫外制品應(yīng)進(jìn)行光穩(wěn)定化處理。光老化機(jī)理是在紫外光的作用下產(chǎn)生自由基，自由基與氧氣作用產(chǎn)生光的作用下產(chǎn)生自由基，自由基與氧氣作用產(chǎn)生過(guò)氧化自由基，過(guò)氧化自由基再與大分子鏈作用過(guò)氧化自由基，過(guò)氧化自由基再與大分子鏈作用形成過(guò)氧化物和自由基，進(jìn)而形成連鎖反應(yīng)。形成過(guò)氧化物和自由基，進(jìn)而形成連鎖反應(yīng)。聚乙烯加工應(yīng)用n光穩(wěn)定劑可以分為四類：光穩(wěn)定劑可以分為四類：n紫外光屏蔽劑：主要包括碳黑、鈦白粉等，這紫外光屏蔽劑：主要包括碳黑、鈦白粉等，這些物質(zhì)能夠?qū)⒆贤夤馄帘?。些物質(zhì)能夠?qū)⒆贤夤馄帘?。n紫外線吸收劑；紫外線吸收劑主要包括水楊酸紫外線吸收劑；紫外線吸收劑主要包括

19、水楊酸酯類，苯甲酸酯類，二苯甲酮類，苯并三唑類，酯類，苯甲酸酯類，二苯甲酮類，苯并三唑類，這些物質(zhì)能選擇性地吸收紫外線變成激發(fā)態(tài)，這些物質(zhì)能選擇性地吸收紫外線變成激發(fā)態(tài)，經(jīng)分子內(nèi)質(zhì)子的移動(dòng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，變成熱經(jīng)分子內(nèi)質(zhì)子的移動(dòng)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，變成熱能或釋放或消散出去，自身再返回到穩(wěn)定的基能或釋放或消散出去，自身再返回到穩(wěn)定的基態(tài)，從而達(dá)到防護(hù)作用。態(tài)，從而達(dá)到防護(hù)作用。聚乙烯加工應(yīng)用n猝滅劑；主要是有機(jī)鎳的絡(luò)合物，其作用機(jī)理是猝滅劑；主要是有機(jī)鎳的絡(luò)合物，其作用機(jī)理是聚合物中發(fā)色團(tuán)吸收紫外光后生成激發(fā)態(tài)的分子，聚合物中發(fā)色團(tuán)吸收紫外光后生成激發(fā)態(tài)的分子，與猝滅劑分子間發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移，迅速有效

20、地將與猝滅劑分子間發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移，迅速有效地將激發(fā)態(tài)分子猝滅，使其回到穩(wěn)定的基態(tài)，達(dá)到保激發(fā)態(tài)分子猝滅，使其回到穩(wěn)定的基態(tài)，達(dá)到保護(hù)聚合物的作用。護(hù)聚合物的作用。n自由基捕獲劑（受阻胺類）：受阻胺類自由基捕自由基捕獲劑（受阻胺類）：受阻胺類自由基捕捉劑本身不吸收紫外線，但具有捕獲自由基、分捉劑本身不吸收紫外線，但具有捕獲自由基、分解過(guò)氧化物、傳遞激發(fā)態(tài)能量的作用，是一種高解過(guò)氧化物、傳遞激發(fā)態(tài)能量的作用，是一種高效的穩(wěn)定劑，對(duì)聚丙烯的光穩(wěn)定、防止熱、光氧效的穩(wěn)定劑，對(duì)聚丙烯的光穩(wěn)定、防止熱、光氧化十分有效?；钟行А＞垡蚁┘庸?yīng)用老化后材料的表現(xiàn)：變脆老化后材料的表現(xiàn)：變脆測(cè)試方法：熔體流動(dòng)速率變化率測(cè)試方法：熔體流動(dòng)速率變化率氧化誘導(dǎo)期（氧化誘導(dǎo)期（OIT)力學(xué)性能力學(xué)性能聚乙烯加工應(yīng)用聚乙烯加工應(yīng)用6、高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯、高密度聚乙烯外護(hù)管聚氨酯泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管泡沫塑料預(yù)制直埋保溫管n建設(shè)部建設(shè)部CJ/T114-2000n對(duì)聚乙烯外護(hù)管的要求對(duì)聚乙烯外護(hù)管的要求n1）溫度）溫度-5050n2）聚乙烯的密度）聚乙烯的密度0.935-0.950g/cm3n3）外護(hù)管的密度）外護(hù)管的密度0.940g/cm3n4）碳黑含量）碳黑含量2.50.5%，碳黑在聚乙烯，碳黑在聚乙烯中應(yīng)分散均勻，不能出現(xiàn)色差條紋。中應(yīng)分散均勻，不能出現(xiàn)色差條紋。聚乙烯加工應(yīng)用n