聚乙烯的改性应用课件.ppt

聚乙烯的改性应用,聚乙烯(PE),聚乙烯 聚乙烯（polyethylene ，简称PE）是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。 但是它有一致命缺点：对于环 境应力(尤其是化学和机械作用) 很敏感，耐热老化性差。,化学分类,聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分为：低密度聚乙烯,俗称高压聚乙烯，因密度较低，材质最软，主要用在塑胶袋、农业用膜等。高密度聚乙烯,俗称低压聚乙烯，与LDPE及LLDPE相较，有较高之耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，此外电绝缘性和抗冲击性及耐寒性能很好，主要应用于吹塑、注塑等领域。线型低密度聚乙烯，则是乙烯与少量高级-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物。LLDPE外观与LDPE相似，透明性较差些，惟表面光泽好，具有低温韧性、高模量、抗弯曲和耐应力开裂性，低温下抗冲击强度较佳等优点。,生产工艺,世界上主要应用的聚乙烯生产技术共用11种，我国的PE生产工艺有8种。（1）高压管式和釜式反应工艺（2）三井化学低压淤液法CX工艺（3）BP气相法Innovene生产工艺（4）雪佛龙-菲利蒲斯公司双环管反应器LPE工艺（5）北欧化工北星（Bastar）双峰工艺（6）低压气相法Unipol工艺（7）巴赛尔聚烯烃公司Hostalen工艺（8）Sclartech溶液法生产工艺催化剂技术：催化剂是PE工工艺关键部分，也是其技术开发的焦点。特别是1991年茂金属催化剂在美国实现了工业化，使得PE生产技术进入了新的发展阶段,生产现状,我国聚乙烯行业通过近几年不断发展，截至2011年装置年产能达到1082万吨。 生活水平的提高使得人们对包装材料的功能和求高，比如保鲜膜、阻气阻光膜、选择性渗透膜、抗菌膜和印刷膜等，未来PE对于薄膜行业的应用 领域将更加细化。 聚乙烯的另一个重要的 消费领域是塑料管材，用途 广泛。,PE管,聚乙烯 - 改性品种,氯化聚乙烯氯磺化聚乙烯交联聚乙烯共混改性品种,氯化聚乙烯,中文名 ：氯化聚乙烯 结构式： CH2-CHCl-CH2-CH2 n英文简称：CPE或CM氯化聚乙烯（CPE）为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好（在-30仍有柔韧性），与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高，分解产生HCL，HCL能催化CPE的脱氯反应。,CPE基本性质,氯化聚乙烯是由高密度聚乙烯（HDPE）经氯化取代反应制得的高分子材料； 按结构和用途不同,氯化聚乙烯可分为树脂型氯化聚乙烯(CPE)和弹性体型氯化聚乙烯(CM)两大类； 国内CPE型号一般用如135A、140B、239C等来标识；,1 4 0 B,残余结晶度（TAC值）的大小,表征氯含量,原料PE分子量的大小,2009年全球产能分布,消费结构,CPE在PVC改性的消费预测,PVC硬制品加工过程中加入CPE作抗冲改性剂，PVC硬制品占PVC下游市场消费超过60%；,氯化聚乙烯135A 抗冲改性剂 品牌:HONGYUAN 主要用途:pvc抗冲改性剂 价格：11000.00/吨 氯化聚乙烯树脂CPE CM0836耐候改性剂 厂家(产地)：美国陶氏 牌号：CM0836/美国陶氏 价格： 26000 .00 元/吨,橡胶型 CPE未来发展潜力巨大,橡胶型CPE能够替代部分合成橡胶；国内生产CM 厂商：杭州科利、亚星化学与淄博高汇。其中科利产量1.5 万吨，70%出口。亚星2010 年产量4.8 万吨，有10+个牌号；2010 年国内CM 胶的总需求量超过6 万吨,潜在市场容量大；天然橡胶与合成橡胶价格的高位运行也增大了橡胶型 CPE 可替代的潜在市场空间。,氯磺化聚乙烯（CSM）,氯磺化聚乙烯是美国杜邦公司首先实现工业化生产的。氯磺化聚乙烯由低密度聚乙烯或高密度聚乙烯经过氯化和氯磺化反应制得。氯磺化聚乙烯的合成 ： 自由基引发：Cl22Cl RClR+Cl 氯磺化反应：R+SO2RSO2 RSO2+Cl2RSO2Cl+Cl R+Cl2RCl+Cl R+ClRCl Cl+RHHCl,氯磺化聚乙烯 产地：美国杜邦公司 型号： 海泊龙40型 价格：40000元/吨 产品性能： 外观：白色片状 挥发分：0.7% 氯含量：33-37%,制备,传统方法：由氯和二氧化硫与聚乙烯（数均分子量约20000）作用而成,一般采用溶液法，固相法。杜邦公司在1952年率先实现工业化生产,采用的是溶液法,即将高密度聚乙烯溶解在卤代烃中,通入Cl2和SO2气体来合成,但污染严重。固相法合成工艺具有反应时间短,成本低,污染少,工艺简单合理,对设备腐蚀性小等优点,是目前合成CSM的一个重要研究方向。 新工艺：Roberchard 等提出了以氯化聚乙烯为原料, 聚合产生氯磺化聚乙烯。,经实际检验，氯磺化聚乙烯有优异的耐臭氧性、耐大气老化性、耐化学腐蚀性等，较好的物理机械性能、耐老化性能、耐热及耐低温性、耐油性、耐燃性、耐磨性、及耐电绝缘性。CSM可用于制成涂料，合成特种橡胶，在工业上用于制造具有特殊性能的管子、运输带、密封件等制品等，其用途十分广泛 。,氯磺化聚乙烯涂料,产品用途,CSM在电线电缆、防水卷材、汽车工业等领域已得到广泛应用，成为常用的特种橡胶。以CSM为基础材料制备的防腐涂料用途非常广泛。CSM在国外广泛用于汽车工业，目前我国在这方面的应用几乎空白。随着我国汽车工业零配件国产化进程加快，CSM在汽车工业的潜在消费量巨大。预计2005年CSM在汽车工业中的潜在需求量至少应在0.3万吨以上。CSM在工业上用于制造具有特殊性能的管子、运输带、密封件等制品。,交联聚乙烯（CLPE）,交联聚乙烯是在普通聚乙烯的基础上，加入交联剂进行改性，其在聚乙烯的分子链间形成的化学交联链，构成一种立体的网状结构，这种结构和通常的分子间物理作用力的结构相比可以显著改善，诸如热形变，粘性形变，耐化学品性及耐应力和开裂强度等一系列物理化学性能，抗冲击拉伸性能显著提高，收缩下降，耐温增加，低温性能明显改善，抗蠕变性能增加。,交联聚乙烯 （CLPE ）,采用辐射法（X射线、电子射线或紫外线照射等）或化学法（过氧化物或有机硅交联）使线型聚乙烯成为网状或体型的交联聚乙烯。PE的辐射交联反应为自由基链式反应,反应过程可分为三步: (1) PE高分子链在辐照作用下生成初级自由基和活泼氢原子; (2)活泼氢原子可继续攻击PE,再生成自由基; (3)大分子链自由基之间反应形成交联键,分类(按交联方式),目前，市场上应用较多的交联聚乙烯的制品有：交联聚乙烯管件、交联聚乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯发泡材料、交联聚乙烯医用辅料等多个品种。,性能比较,交联聚乙烯的生产,交联聚乙烯绝缘电缆,共混改性聚乙烯,将线型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯掺混后，就可用于加工薄膜及其他制品，产品性能比低密度聚乙烯好。聚乙烯和乙丙橡胶共混可制得用途广泛的热塑性弹性体。主要有以下四种方式的改性： 1、不同密度的聚乙烯的共混改性 ； 2、不同分子量的高密度聚乙烯共混改性； 3、不同品种塑料的共混改性 ； 4、高密度聚乙烯的填充改性技术 。,1.不同密度的聚乙烯的共混改性,实验原料：3 种原料树脂,分别为:线性低密度聚乙烯树脂: LLDPE 7143 型和LLDPE 7042 型，高密度聚乙烯树脂: HDPE 6070 型 。实验设备：双螺杆挤出机 、熔体流动速率测试仪 、密度测试仪 、硬度计 、冲击试验测试仪 、万能拉力机 、红外光谱仪 、塑粒微粉磨机、双轴旋转模塑机 。试验方法：分别以LLDPE 7143 、LLDPE 7042 为主体,HDPE 6070 以不同质量比与其共混、造粒、制样。,LLDPE 7143型与HDPE 6070 型不同配比所得试样性能,LLDPE 7042 型与HDPE 6070 型不同配比所得试样性能,从表1 和表2 可以看到,在LLDPE 树脂中共混HDPE 树脂后,明显提高了树脂的密度、熔体流动速率、拉伸强度和硬度。其中HDPE 6070/ LLDPE 7143= 2080 为较佳配比。,2.聚乙烯与聚酰胺的共混,1. HDPE与PA的共混，可以提高HDPE对氧及烃类溶剂的阻隔性。 2. HDPE/PA共混体系要具有良好阻隔性，其PA必须以层状分散于HDPE中。为获得理想阻隔性形态的HDPE/PA共混物，必须保证加工温度下PA熔体粘度大于HDPE。 3. 右上图表明了PA在HDPE中的含量及形状对该共混物阻隔性的影响。可以看到，随PA含量的增加和PA分散相的层化，HDPE/PA共混物的阻隔性明显提高。,HDPE/PA中PA含量及形状对其阻隔性的影响（相对值） - 粒状分散体系 - 层状分散体系,介绍一种用于与HDPE共混生产阻隔性聚合物共混物的PA：美国Du Pont公司生产的SELAR-RB，它实际上是一类加有增容剂的特殊的PA。 下表是HDPE/SELAR-RB共混物的透氧性数据。可以看到，单一HDPE的透氧系数很大，而含15%RB421时，共混物的透氧系数最小，阻氧性能最好。此外，表格也反映了，RB的规格不同，透氧系数和对HDPE阻氧性提高的倍数也不同。（如含15%RB300和含15%RB421的透氧性数据对比）,3.聚乙烯与其他聚合物的共混,（1） 聚硅醚掺入聚乙烯中可显著降低拉伸模量和改善电性能。右下图为聚乙烯/硅油共混物的拉伸模量与硅油含量的关系。显然，随硅油含量的增加，拉伸模量急剧下降，尤其硅油含量低于50%以前变化更为迅速。共混物的拉伸强度也随硅油掺入量的增加而相应下降。（2）聚乙烯/硅油共混物各种性能中提高最突出的是抗电晕性。这种优良的加工性使其适宜于采用挤出、注射、模压等多种成型方法生产电工绝缘材料。,结束语,以上所述只是聚乙烯改性的一小部分，这里只是提供了一些简单的方法。更多的等待大家的学习和探索。经过改进的聚乙烯，其性能得到了全面的提高，实际生活中得到了更加广泛的应用。,谢谢观赏,