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聚乙烯简介,为何会有支链?

(2013-08-25 22:40:48)
标签:

聚乙烯

支链

 

聚乙烯(Polyethylene,简称PE)是通用合成树脂中产量最大的品种,大量用于制造塑料袋,塑料薄膜,牛奶桶的产品,也是白色污染的主要原因。

聚乙烯是结构最简单的高分子,也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯(CH2=CH2 )的发生加成聚合反应而成的。

种类:

1.   低密度聚乙烯(LDPE, Low Density Polyethylene),通常用高压法(14.17~196.2MPa})生产,所以结晶度较低(4%~65%),密度较小(0.910~0.925),质轻,柔性,耐低温性一般、耐冲击性较好。主链中平均每1000个碳原子带有约20~30个乙基、丁基或其他支链,密度通常为0.910~0.925g/cm3的聚乙烯。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。

2.    线性低密度聚乙烯(LLDPE, Linear Low Density Polyethylene),是新开发并得到迅速发展的一种新类型聚乙烯,它是乙烯和少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)的共聚物。由于LLDPE是采用低压法在具有配位结构的高活性催化剂作用下共聚而成,聚合方法与HDPE基本相同,因此与HDPE一样,其分子结构呈直链状。但因a-烯烃的引入,致使分子链上存在许多短小而规整的支链。不过LLDPE的支涟长度一般大于HDPE的支链,支链数目也多。而与LDPE相比,却没有LDPE所特有的长支链。 LLDPE的分子链是具有短支链的结构,其分子结构规整性介于LDPEHDPE之间。

3.   高密度聚乙烯(HDPE, High Density Polyethylene)又称低压聚乙烯,因为在低压下生产,通常使用Ziegler-Natta(齐格勒-纳塔催化剂)聚合法制造,其特点是HDPE分子中支链少,结晶度高85%~95%,因此分子链排布规整,具有较高的密度。主要用于制造各种注塑、吹塑和挤出成型制品。

4.    超高分子量聚乙烯(UHMWPE),分子量达到300~600万的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的强度非常高,可以用来做防弹衣。

性能:

聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力(15-30大气压)有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的,且分子链很长,分子量高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa),高温(190–210C),过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE),它是支链化合结构的。

1.聚乙烯有优异的化学稳定性,室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质,但硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。

2.(由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键,其耐候性不好,日晒、雨淋都会引起老化,需要加入抗氧剂和光稳定剂改善。)聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解,在紫外线作用下容易发生降解,碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反应。

  3.聚乙烯膜透明,并随结晶度的提高而降低,透明度随分子量增大而提高。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17.4,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。制品表面无极性,难以粘合和印刷,经表面处理有所改善。支链多其耐光降解和耐氧化能力差。

4.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。冲击强度LDPE>LLDPE>HDPE,其他力学性能LDPE。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LLDPE最好。

5.纯的聚乙烯不含极性基因,因此具有良好的介电性能。因聚乙烯无极性,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、耐电晕性塑料,又可以做高压绝缘材料。聚乙烯的分子量对其介电性能不发生影响,但聚乙烯中若含有杂质,如催化剂、金属灰分及分子中存在极性基团(羟基、羰基)等,则对其介电性能如介电常数、介电耗损(介电损耗角正切)等会发生不良影响。

为什么聚乙烯会有支链?

原因:聚乙烯是由单体乙烯经自由基聚合生成,由于在反应过程中的链转移反应,在分子链上生出许多支链。

链转移反应:指活性链自由基与聚合物反应体系中的其他物质分子之间发生的独电子转移并生成大分子和新自由基的过程。

 

聚乙烯除含有少量长支链,是分子间转移形成的。

还有许多乙基、丁基等短支链,是分子内转移所致。

                    如下图所示

http://s8/bmiddle/6cbeac03gx6C8DJwiDZe7&690

 

 

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