1.2 低密度聚乙烯粉体结构及特性
低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE )是一种塑料材料,它适合热塑性成型加工的各种成型工艺,成型加工性好。LDPE主要用途是作薄膜产品,还用于注塑制品,医疗器具,药品和食品包装材料,吹塑中空成型制品等。本次论文,笔者采用的是LDPE50200(分析纯)。具体参数见表2。
表2 低密度聚乙烯微粉典型指标
性能 数值 单位
密度 0.92 g/cm3
弯曲强度 140 Kg/cm2
粉末粒径 <75 um
熔点 105 ℃
熔融指数50,纯度99.9%,微粉细度1000目。
1.2.1 低密度聚乙烯粉体结构
低密度聚乙烯是在高温高压下通过自由基聚合而成,伴有许多的副反应,故其分子量是不完全线性的,而是具有长支链、短支链、双链、羟基等,其分子结构会影响其产品性能,其影响关系见表3。
表3 LDPE分子结构、分子量与性能关系
分子结构 性能
分支 熔点、弹性模量、弯曲屈服值、耐化学药品性、密度
分子量 拉伸强度、脆化温度、撕裂强度、溶胀比
分子量与分支 硬度、变形、文卡耐热、熔融粘度
双链 化学性能
羟基 电性能
短支链 硬度、熔点、撕裂强度、变形、浊度
长支链 撕裂强度、溶胀比
LDPE在分子链结构上含有支链较多,以聚乙烯中1000个碳原子统计平均含有甲基的数目来看,LDPE有21个,LDPE 的分子链近似树枝状。LDPE 结晶度较低,为65%,这是因为 LDPE 的分子链存在长短不等的支链,破坏了链结构的规整性。另外,LDPE的硬度较低、密度较低、弯曲强度较低,但耐冲击强度高。LDPE分子量一般在5万以下,分子量分布较宽。
1.2.2 LDPE物理化学特性
(1)聚乙烯热性能
聚乙烯受热之后,随着温度的升高,结晶部分逐渐减少,当结晶部分完全消失之时,聚乙烯就会融化,此时的温度即为熔点。聚乙烯的密度升高,结晶度升高,其熔点也会随之升高,所以密度不同的聚乙烯,其熔点也不同。不同共聚单体的LDPE,其熔点高低随其共聚单体的碳原子的增减而变动,碳原子数增多,熔点随之升高。
(2)聚乙烯抗环境应力开裂和抗蠕变性能
从聚乙烯的实用性来看,抗环境应力开裂(ESCR)性能是重要的物性指标之一。聚乙烯ESCR性能会因支链的增加、密度的降低而得到大大的改善。抗蠕变性或是承受荷重的能力则是受短支链增加、密度降低影响的性能。这个性能在聚合物的使用上同样非常重要。只要密度稍微下降一点,抗蠕变性就得到很大的改善。
(3)聚乙烯热氧老化和光氧老化性能
聚乙烯由于其分子结构上和聚合物中所含微量杂质等内因,以及受到大气环境和成型加工条件等外因的影响,会产生热氧老化和光氧老化作用。这些老化反应按自由基键式反应机理进行,结果会导致聚乙烯发生降解反应为主的不可逆的化学反应,而使其性能变坏乃至完全失去使用价值。
聚乙烯在氧气存在下受热时极易发生热氧老化作用,这种热氧老化过程具有自动催化效应,因此当温度升高时,氧化加速进行,它可使聚乙烯的电绝缘性能变坏。与此同时,ESCR、伸长率等性能也会降低,并且脆性增加,严重时还将产生生特臭气。氧化作用的影响与受热时间的长短有关,例如将高密度聚乙烯制成的容器经过短时间受热,其使用价值并无任何降低,如果将其制成的电缆在60℃中长时间受热,则其电绝缘性能会显著降低。 聚乙烯粉尘爆炸风险评估及防护研究(4):http://www.751com.cn/gongcheng/lunwen_4333.html