《聚乙烯加工应用》PPT课件.ppt

聚乙烯加工应用,原料描述部分,以查到的原材料性能指标为例，分为两个部分：,原料技术数据,American Society for Testing and Materials (ASTM),国际标准化组织ISO (International Organization for Standardixation),欧洲标准化委员会CEN(European Committee for Standardixation),德国标准化委员会DIN(Deutsches Institut fr Normung),欧洲标准ENS(Europaeische Norms),1、什么是聚乙烯 聚乙烯是由乙烯单体均聚或与其它单体通过自由基聚合、定向聚合得到的具有一定分子量的产物。 乙烯 CH2=CH2 共聚单体主要有丙烯、丁烯1、己烯、辛烯。 聚乙烯可以写成,2 、聚乙烯的分类及其结构特征 高压低密度聚乙烯（LDPE Low Density Polyethylene0.925g/cm3)； 低压高密度聚乙烯(HDPE High Density Polyethylene0.940g/cm3) 中密度聚乙烯（MDPE Middle Density Polyethylene，0.925g/cm3密度0.940g/cm3)； 线型低密度聚乙烯(Linear Low Density Polyethylene)； 茂金属聚乙烯(Metallocene Polyethylene)。,链结构的不同造成性能的差异 结晶度 HDPE 最高，熔点135左右； LLDPE次之 ，熔点119 左右； LDPE最低，熔点109 左右； 加工性能 LDPE加工性能最好，主要是因为长支链的缠结作用，使得应变硬化。短支链聚乙烯分子链之间容易滑移，熔体强度较低。,分子量 常用高分子的分子量达到100001000000。,分子量分布宽度 重均分子量/数均分子量,3、聚乙烯的主要用途 塑料薄膜 大棚膜 管材 燃气管 给水管 波纹管 吹塑制品 注塑制品 滚塑制品,4、聚乙烯主要性能指标 生产厂家控制项目 密度、熔体流动速率 熔体流动速率：在一定温度、一定负载下聚合物通过一定直径的毛细管，10分钟流出的质量或体积。 测试方法：GB/T3682 ASTM1238 ISO 1133 最常用的条件是190，2.16公斤,力学性能 拉伸试验 弯曲试验 压缩试验 冲击试验 撕裂实验,通过拉伸试验可以得到拉伸屈服应力、屈服伸长率、拉伸强度、拉伸断裂应力、断裂伸长率、拉伸模量。,试验条件的选择对性能影响很大：试样的制备方法，状态调节、拉伸速度的选择、环境温度。,三点弯曲实验，得到弯曲模量和弯曲强度。,试样,冲击实验主要有简支梁和悬臂梁两种试验方法,物理性能 脆点（使用温度下限) 维卡软化点和热变形温度(使用温度上限） 电性能 体积电阻率、表面电阻率、击穿强度 耐环境应力开裂 长期耐压性能（高分子材料的蠕变性能） 阻燃性能 垂直燃烧 水平燃烧 氧指数 烟密度,5、聚乙烯加工和储存过程中过程中的 化学变化及主要助剂,热氧老化 聚乙烯在无氧的条件下具有很好的稳定性，在有氧情况下，会发生化学变化，受热、氧、光的作用易老化降解，甚至失去优良的综合性能。 热氧老化机理表述如下： 引发反应： RHR (1) 链增长反应： R+O2ROO (2) ROO+RHROOH+R (3),链支化反应： ROOHRO+OH (4) 2ROOHRO+ROO+H2O (5) 链终止反应： 2ROO不活泼产物+O2 (6) R+ROOROOR (7) 2RRR (8),链支化反应(4)与(5)是过氧化物的分解步骤，其需要的活化能高，只有在120以上才显得重要，新生成的自由基RO及OH又能与RH反应生成新的反应链。 RO+RHROH+R (9) OH+RHH2O+R (10) 受阻酚类主抗氧剂可与过氧化物自由基反应，生成活泼性低的苯氧自由基。这种自由基在常温下不能引发新的自由基链，因而主抗氧剂的主要作用在于捕获活性自由基，但在高温下苯氧基又可进行链增长反应。所以受阻酚类主抗氧剂的效能随温度升高而降低。,辅助抗氧剂一般采用亚磷酸酯类或硫醚类化合物，两者均可按异裂机理与过氧化氢反应生成非自由基产物，从而抑制按式(4)及(5)的动力学链的增殖作用。 主辅抗氧剂的结合使用可以将式(1)(5)的自由基捕获使过氧化物通过异裂反应分解成无自由基产物，因而两种抗氧剂配合使用大于单独使用的效力。,抗氧剂分类：主抗氧剂和辅助抗氧剂两类。 主抗氧剂作用：自由基捕捉剂或自由基链终止剂，其功能是捕捉聚丙烯自动氧化过程中产生的烃自由基和过氧化自由基，使之失去活性，从而中断自动氧化反应的传递和延续。 主要类型：受阻酚类，常用的有BHT，1010，3114，1076等。 发展方向：逐渐向低毒、耐光、高分子量化方向发展。,辅助抗氧剂: 又称预防抗氧剂、氢过氧化物分解剂。 该类物质能将聚乙烯在自动氧化过程中产生的氢过氧化物分解成稳定产物，有效抑制和减缓自由基链式反应,与酚类主抗氧剂有协同效应。 主要作用： （1）与氢过氧化物反应，生成稳定的磷酸酯； （2）金属减活剂，与聚乙烯中残留的金属催化剂组分反应，使金属离子失去活性，减少聚合物中过氧化物和氢过氧化物的生成速率；,（3）醌类化合物的褪色剂，使用受阻酚类抗氧剂时，与过氧化物反应生成醌类或甲醌类化合物，其产物使聚合物发黄，加入亚磷酸酯类抗氧剂后与醌类或甲醌类化合物反应，生成无色的芳基磷酸酯，故酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂并用能提高聚丙烯颜色的稳定性。 主要类型：包括硫酯类和亚磷酸酯类。硫酯类主要有硫代二丙酸二月桂酯（DLTP）、硫代二丙酸双十八酯（DSTP），硫酯类与主抗氧剂有明显的协同效应，但与树脂的相容性差，添加量大时会出现喷霜现象。使用该类抗氧剂制品易泛黄，与受阻胺类光稳定剂并用时有对抗作用，有臭味。,耐光老化 一般塑料在加工和使用中，吸收290-400nm的紫外线，引发光氧化老化导致降解。从聚乙烯的化学结构上看不吸收290nm以上的紫外线，但在聚乙烯的生产和加工中，一些残留物和发色基团，如残留的催化剂、羰基、不饱和物和氢过氧化物，会引发聚乙烯光氧化老化，因此用于户外的聚乙烯制品应进行光稳定化处理。光老化机理是在紫外光的作用下产生自由基，自由基与氧气作用产生过氧化自由基，过氧化自由基再与大分子链作用形成过氧化物和自由基，进而形成连锁反应。,光稳定剂可以分为四类： 紫外光屏蔽剂：主要包括碳黑、钛白粉等，这些物质能够将紫外光屏蔽。 紫外线吸收剂；紫外线吸收剂主要包括水杨酸酯类，苯甲酸酯类，二苯甲酮类，苯并三唑类，这些物质能选择性地吸收紫外线变成激发态，经分子内质子的移动进行能量的转换，变成热能或释放或消散出去，自身再返回到稳定的基态，从而达到防护作用。,猝灭剂；主要是有机镍的络合物，其作用机理是聚合物中发色团吸收紫外光后生成激发态的分子，与猝灭剂分子间发生能量的转移，迅速有效地将激发态分子猝灭，使其回到稳定的基态，达到保护聚合物的作用。 自由基捕获剂（受阻胺类）：受阻胺类自由基捕捉剂本身不吸收紫外线，但具有捕获自由基、分解过氧化物、传递激发态能量的作用，是一种高效的稳定剂，对聚丙烯的光稳定、防止热、光氧化十分有效。,老化后材料的表现：变脆 测试方法：熔体流动速率变化率 氧化诱导期（OIT) 力学性能,6、高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管,建设部CJ/T114-2000 对聚乙烯外护管的要求 1）温度-5050 2）聚乙烯的密度0.935-0.950g/cm3 3）外护管的密度0.940g/cm3 4）碳黑含量2.50.5%，碳黑在聚乙烯中应分散均匀，不能出现色差条纹。,5）熔体流动速率 两外护管焊接时熔体流动速率的差值不大于0.5g/10min. 6）拉伸性能 拉伸屈服强度不小于19MPa；断裂伸长率不小于350。 7）纵向回缩率不大于3。 8）长期性能 拉伸力4MPa，温度80，屈服时间大于1500h。 9）外护管发泡前后外径增大率小于2。,检验 包括出厂检验和型式检验 出厂检验指标：受加工工艺影响较大，对制品性能影响很大的性能。 型式检验项目：所有项目，不易检测或对工艺不太敏感的项目。 外护管出厂检验项目：密度，拉伸强度，断裂伸长率，发泡前后直径的变化率。,国内外主要管材料生产厂家及牌号 北欧化工 HE3490(PE100)，HE3470(PE80)，HE3440 (PE8