1.1.7 LDPE、HDPE、LLDPE及mPE各有何性能特点?
LDPE、HDPE、LLDPE及mPE由于不同类型聚乙烯结构、密度等不同,因此在性能上也有较大差异。
①LDPE的分子链柔顺,玻璃化温度(Tg)较低,具有透明性好、柔韧性好、重量轻、高频绝缘性能优异、耐冲击、耐寒、易于成型加工等优良性能;另外LDPE还具有优良的化学稳定性,在室温下能耐大多数酸、碱和盐类的水溶液,如盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液(包括具有氧化性的高锰酸钾溶液和重铬酸盐溶液等)。LDPE对O2、N2、CO2等的透气率较大,但对水蒸气的透过率低,也存在许多性能上的以下缺陷。
a.LDPE的使用温度不高,一般连续使用温度在60℃以下,受力情况下即使很小的载荷其变形温度也会很低。
b.LDPE的硬度不足,其拉伸强度也比较低,耐蠕变性较差,在负荷作用下随着时间的延长会连续变形产生蠕变,且蠕变会随着负载增大、温度升高而加剧。
c.耐老化性也较差,在大气、阳光和氧的作用下易发生老化,伸长率和耐寒性降低,力学性能和电性能下降,并逐渐变脆、产生裂纹,最终丧失使用性能。
d.LDPE属于化学惰性材料,其抗静电性差,印刷性能与黏合性也较差,为增加油墨与其表面的结合牢度,一般应对制品表面进行电晕处理或火焰处理。
②HDPE的平均分子量较高,支链短而且少,因此密度高,结晶度也较高。HDPE的拉伸强度、刚度和硬度优于LDPE,有利于制品的薄壁化和轻量化。同时,HDPE的耐热性、气体阻隔性和化学稳定性也好于LDPE。
常温下,HDPE的断裂伸长率小,延展性差,但在适当的温度条件下具有较大的拉伸倍数,可获得高度取向的制品。取向后,制品的力学性能可大大提高。
在正常成型加工条件下HDPE可以经受多次加热和机械作用,通常可以反复加工10次而基本上不损坏其性能,因而这对废旧制品的加工和回收利用具有明显的经济及环保价值。
③LLDPE具有线型结构,大分子链上短支链多,几乎没有长支链,LLDP的分子量较大,分布较窄。LLDPE具有比LDPE和HDPE的拉伸强度及冲击强度高、硬度及刚性大,耐热性、耐油性、耐穿刺性、透明性和耐环境应力开裂性能好等优良性能。同时还具有纵横收缩均衡、不易翘曲等特点。但LLDPE的熔体黏度大,其加工性能比LDPE和HDPE要差。
④mPE的分子量分布窄,大分子的组成和结构非常均匀。分子结构规整性高,具有较高的结晶度,且形成的晶体大小均匀,具有较高的透明性,以及较高的冲击强度和抗穿刺强度,尤其是低温韧性优异。另外mPE起始热封温度低,热封强度高。
但由于mPE的分子量分布窄,熔体对剪切速率的敏感性下降,在相同剪切速率下熔体黏度较高,成型加工性能差。在一般PE的生产线上加工mPE会使设备扭矩升高,电流加大,且易出现熔体破裂等问题。为改善mPE的成型加工性能,一般可采取以下三种措施:对mPE进行长链支化;加入加工助剂,如氟弹性体类加工助剂、酰胺类润滑剂等来降低熔体黏度,增加流动性;在成型加工过程中加入一定量的LDPE或HDPE等进行共混改性。