【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 DPE具有較好的熱性能，在不受外力作用時(shí)，最高使用溫度可達(dá)100℃ ，最低使用溫度 70 — 100℃ ；但在受力情況下，LDPE熱變形溫度較低（見(jiàn)表 4），這無(wú)疑限制了它的應(yīng)用范圍。 LDPE的用途不同， MI（熔體指數(shù)）差別較大，性能也存在差異。表 5列出了幾種不同用途的 LDPE產(chǎn)品性能。 40 表 5 幾種不同作途 LDPE產(chǎn)品性能 用途 熔體指數(shù) g／10min 密 度 g／cm3 拉伸強(qiáng)度MPa 伸長(zhǎng)率 % 脆化溫度℃ 濁度% 透光率 % 沖擊強(qiáng)度 KJ／ m2 薄膜 6 6 2 650 600 500 —73 —73 —50 6.5 6.0 7.5 85 95 70 涂層 550 —50 — — — 模塑品 2 550 450 —50 —50 — — — — — — 電纜 650 —73 — — — 41 高密度聚乙烯 在 HDPE、 LDPE、 LLDPE三種聚乙烯中， HDPE的分子鏈結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，對(duì)稱，結(jié)晶能力最強(qiáng)，結(jié)晶度最高，因此 HDPE具有高的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、硬度等性能。但沖擊性能低，這主要是由于 HDPE不僅有高的結(jié)晶度，而且還具有大的晶粒尺寸： HDPE為 2—8um， LLDPE為 2—4um， LDPE小于 2um，降低了吸收沖擊能量的能力。 HDPE具有較好的熱性能。在不受力情況下最高使用溫度為 121℃ ，最低使用溫度為 70 — 100℃ ，在受力情況下，熱變形溫度高（見(jiàn)表 4）。 在 HDPE， LDPE和 LLDPE中， HDPE的透氣性能最好，僅為 LDPE的五分之一，且對(duì)油、脂的阻隔性能也最高。不同用途的 HDPE， MI變化大，性能略有差別，表 6列出了不同用途 HDPE的性能。 42 表 6 不同用途高密度聚乙烯的性能 性 能 注 射 級(jí) 吹 塑 級(jí) 擠 出 級(jí) 熔體指數(shù)， g／ 10min 11 密度， g／ cm3 0． 965 分子量分布 窄 中等 窄 灰分， %（ wt） 屈服強(qiáng)度， MPa 拉伸強(qiáng)度， MPa 斷裂伸長(zhǎng)率， % 200 500 500 彎曲強(qiáng)度， Gpa 沖擊強(qiáng)度 (缺口 )， J／ m 耐應(yīng)力開(kāi)裂（ F）， h 3 40 30 43 線性低密度聚乙烯 LLDPE是乙烯與 α—烯烴的共聚物，分子鏈呈線形結(jié)構(gòu)，主鏈上有短支鏈，比較接近 HDPE，但 LLDPE的支鏈長(zhǎng)度一般大于 HDPE而遠(yuǎn)小于 LDPE。 LLDPE的性能與 LDPE相近，同時(shí)也具有 HDPE的性能特點(diǎn)。表 7 比較了 LDPE、 LLDPE和 HDPE的綜合性能。 44 表 7 LLDPE與 LDPE和 HDPE性能比較 性 能 比 LDPE 比 HDPE 性 能 比 LDPE 比 HDPE 拉伸強(qiáng)度 高 低 加工性 較困難 較容易 伸長(zhǎng)率 高 高 濁度 差 較好 沖擊強(qiáng)度 好 高 光澤 差 好 耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性 好 同 透明性 差 一 耐熱性 高 15℃ 低 熔體強(qiáng)度 低 低 剛性 高 低 刺穿強(qiáng)度 高 高 翹曲 少 相似 撕裂強(qiáng)度 高 高 45 LDPE具有與 HDPE相似的線形結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出較高的剛性，主鏈上較高的支化度與較長(zhǎng)的支鏈長(zhǎng)度又賦予了 LLDPE良好的韌性，因此 LLDPE的剛性、拉伸強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性等都高于 LDPE。并且正是因?yàn)?LLDPE鏈結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使 LLDPE具有突出的沖擊強(qiáng)度、刺穿強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。 LLDPE的側(cè)基是通過(guò) α—烯烴共聚單體引入的，共聚單體的鏈長(zhǎng)度和數(shù)量決定著 LLDPE的結(jié)晶度與密度，亦即 LDPE的性能受共聚單體的種類和用量的影響。在LLDPE中共聚單體含量高，側(cè)鏈數(shù)增多，結(jié)晶能力降低，結(jié)晶度減小，因此，剛性、橫量、拉伸強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、熱性能等隨共聚單體含量的增加而降低。改變共聚單體的種類，也就是改變 LLDPE側(cè)鏈的長(zhǎng)度，側(cè)鏈越長(zhǎng)，則越能使密度降低，沖擊強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、刺穿強(qiáng)度則越高。 46 高分子量和超高分子量聚乙烯 高分子量聚乙烯（ HMW HDPE）和超高分子量聚乙烯（ UHMWPE）仍屬高密度聚乙烯的范疇，其分子結(jié)構(gòu)和普通 HDPE相同。一般認(rèn)為， HMWHDPE的分子量為 25～ 50萬(wàn)，而 UHMWPE的分子量超過(guò) 150萬(wàn)。HMWHDPE與 HDPE相比，沖擊強(qiáng)度、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性和耐磨性等都有顯著的提高。表 8列出了幾種 PE薄膜性能 [18]，從表中可以看出， HMWHDPE具有高的沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，而刺穿強(qiáng)度 LLDPE最高。 UHMWPE是分子鏈極長(zhǎng)的線性聚合物，由于分子鏈長(zhǎng)，分子鏈之間必然會(huì)產(chǎn)生纏結(jié)，聚集態(tài)結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之改變，使 UHMWPE具有一系列優(yōu)異的性能，不同分子量的 UHMWPE性能略有差別，如表 9[19]所示： 47 表 8 PE薄膜的性能 HMWHDPE MMWHDPE LLDPE LDPE MI（ g／ 10min) 密度（ g／ cm3） 0960 厚度（ um） 38 38 拉伸屈服強(qiáng)度（ MPa） MD 23 26 — 11 TD 24 9 — 10 拉伸強(qiáng)度（ MPa） MD 48 33 40 26 TD 36 19 32 18 斷裂伸長(zhǎng)率（ %） MD 650 750 600 225 TD 750 600 760 950 Elmendorf撕裂強(qiáng)度 （ N／ cm） MD 330 1690 TD 1380 1380 1275 353 正割模量（ MPa） MD 650 730 234 190 TD 695 790 258 250 落鏢沖擊強(qiáng)度（ g／ 25u） 140 45 97 63 刺穿強(qiáng)度（ J／ mm） 48 表 9 UHMWPER的性能 平均分子量 （ 粘度法 ） （ 萬(wàn) ） 70 200 300 密度 （ g／ cm3） 拉伸屈服強(qiáng)度 （ MPa） 拉伸強(qiáng)度 （ MPa） 斷裂伸長(zhǎng)率 （ %） 500 400 250 沖擊強(qiáng)度 不破斷 不破斷 不破斷 硬度 （ D級(jí) ） 66 66 66 彎曲彈性模量 （ MPa） 588 588 588 磨損強(qiáng)度 （ mg） 27 20 15 軟化溫度 （ ℃ ） 134 134 134 熱變形溫度 （ ℃ ） 85 85 85 介電強(qiáng)度 （ kv／ mm） 50 50 50 49 與其它工程塑料相比， UHMWPE具有以下突出性能： （ 1）耐磨性能 [20，21]。它的耐磨性優(yōu)于許多工程塑料，如聚四氟乙烯（PTFE）、 MC尼龍、聚甲醛（ POM）等，甚至高于許多金屬材料，如碳鋼、不銹鋼、青銅等。圖 8是 UHMWPE與其它材料砂漿磨耗的比較圖。 145 515727461801020304050木材 黃銅 碳鋼 酚醛層壓板 聚甲醛 聚氨酯 尼龍66 MC尼龍 HUMWPE 圖 8 超高分子量聚乙烯和其它一 一些材料砂磨耗指數(shù) ① 的比較 ① 測(cè)量耐磨性，以砂磨耗去衡量，后在等量的砂和水的混合漿液中，將試片以 1750r/mm的旋轉(zhuǎn)速度，支行 ，測(cè)量試片的磨耗量。磨耗指數(shù)是以 UHMWPE的磨耗量為 1，對(duì)其它材料進(jìn)行 50 聚乙烯的耐磨性與分子量有關(guān)，分子量對(duì)耐磨性的影響如圖 9所示，耐磨性隨著分子量的增加而迅速升高，當(dāng)分子量達(dá)到一定數(shù)值后，對(duì)耐磨性的影響趨于平緩。UHMWPE的耐磨性比普通 HDPE高出數(shù)倍。 圖9 聚乙烯分子量與砂磨耗指數(shù)的關(guān)系02468101214分子量，179。10砂磨耗指數(shù)UHMWPE HDPE 4 10 50 100 200 300 51 （ 2）沖擊強(qiáng)度 [20， 22]。 UHMWPE的沖擊強(qiáng)度是工程塑料中最高的，遠(yuǎn)高出 ABS、 PC和尼龍等材料。UHMWPE不僅在常溫下沖擊強(qiáng)度高，而且在低溫下（ —40℃ ）仍具有高的沖擊強(qiáng)度，甚至在液氮溫度（ —209℃ ）下還保持較高的韌性。表 10是 UHMWPE與常用工程塑料在 23℃ 和 —40℃ 時(shí)沖擊強(qiáng)度的比較。 表 10 UHMWPE 與某些工程塑料的沖擊強(qiáng)度 HUMWPE POM PC PTFE ABS 120D沖擊 23℃ 不破斷 59—108 78—932 696—932 157 157—431 強(qiáng)度 （ 缺口 ） J／ m —40℃ 1079—1128 — 108—177 — — 52 沖擊強(qiáng)度與分子量有著密切的聯(lián)系，分子量升高，總體趨勢(shì)是結(jié)晶度（ XC）下降、纏結(jié)點(diǎn)密度增加，分子量大約在 106處出現(xiàn)突變，使沖擊強(qiáng)度在分子量約為 179。 106處呈現(xiàn)出極值，如圖 10所示。在極值點(diǎn)左邊，纏結(jié)點(diǎn)密度增加、結(jié)晶度下降，均有利于沖擊強(qiáng)度升高，但超過(guò)極值處后，由于纏結(jié)點(diǎn)密度突增、纏結(jié)點(diǎn)間的聯(lián)結(jié)分子鏈變短，不利于吸收沖擊能量。而降低了沖擊強(qiáng)度。 xc(%) σ1 me