高密度 聚乙烯
1956年由德国Hoecher公司首先工业化生产,由于它具有比LDPE好得多的各种特性,为此发展迅速。它是用低压法生产的,为此,有的书中称其为低压法 聚乙烯 (LPPE)。
1、基本特性
搞密度 聚乙烯 具有如下特性:
①HDPE是白色固体,密度在0.941~0.965g/mL,结晶度>90%,支链最少的线型聚合物,按相对分子质量的不同可以分成低相对分子质量高密度 聚乙烯 和高相对分子质量高密度 聚乙烯 (HMWHDPE)、超高相对分子质量高密度 聚乙烯 (UHMWHDPE);
②HDPE由于结晶度高,为此,透明性差,同样厚度的薄膜LDPE透明性最好,而MDPE次之,HDPE最差,基本上不透明,呈乳白色。HDPE耐冲击性好,耐寒性优;
③HDPE有极高的强度,有良好的耐化学性、耐油脂性、阻湿性,可长期使用在100℃的温度下。利用HDPE极好的强度,只要进一步提高HDPE的耐环境应力开裂性,从100h以下提高到1000h以上,就可以生产HDPE煤气管道,用于高压输送煤气和液化石油气;
④HDPE的刚性好,但冲击强度是三种 聚乙烯 中最低的,HDPE粘接、印刷困难,在日光、热(100℃)下会慢慢老化。
2、应用
在 包装 领域中,HDPE主要用于瓶、罐、桶的生产,用来 包装 洗洁精、农药瓶、医疗用药瓶、牛奶、酸牛奶、非碳酸饮料,滚塑成型的大型桶,用于 包装 各种化学品、机油和食用油。HDPE桶还用于燃料油、汽油、柴油的 包装 ,用真空成型的浅盘杯,可以装冰激淋。利用HDPE的高强度还可以注塑成型周转箱、钙塑瓦楞箱、捆扎绳、带、运输 包装 用托盘、挤出各种网材,用于栅栏和 包装 、渔网,还用于重 包装 膜的生产。HDPE超微薄膜可用于 包装 垃圾、购物袋等,其物理力学性能见表2-1-2.
表2-1-2 HDPE粒子的典型物性
项目 数 据 项 目 数 据
相对密度 0.96 硬度,肖氏D 69
拉伸强度/MPa 34 吸水率/% 0.01
伸长率/% 1000 维卡软化点/℃ 128
弯曲模量/MPa 1200 脆化温度/℃ -80
缺口冲击强度/(kJ/m2) 10 熔点/℃ 132
HDPE同LDPE一样,可以注射成型、挤出成型、吹塑成型、粉末成型(包括回旋离心成型)、压制成型和焊接,其加工条件见表2-1-3.
表2-1-3 各种HDPE的加工条件
项 目 HDPE 加入30%GF HDPE 超高密度 聚乙烯
成型方法 注射 挤出 注射 压缩
成型温度/℃ 150~260 165~260 205~315 205~260
成型压力/MPa 35~140 70~140 3.5~14
成型收缩率 0.015~0.05 0.002~0.006 0.04
/(cm/cm)
3、HDPE的改性
(1)改进HDPE的粘结性 日本三井油化株式会社将100份重的HDPE,加入马来酸HDPE0.1~30份,尼龙0.5~30份,合成橡胶3~49份进行共混改性,造粒后,可生产具有良好粘结性能、良好阻气性、阻湿性的 包装 容器和薄膜,用来 包装 食品 、药品、化妆品。其中的改性用酸是不饱和羧酸及其衍生物,如:丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸,其衍生物是酸酐、酯、酰胺等;合成橡胶是聚异丁烯或乙丙橡胶、氯化聚乙丙烯等。
(2)改进HDPE的表面光泽性 HDPE由于熔体流动速率小,所制薄膜易起皱,日本昭和电工公司在HDPE中加入高级脂肪族单羧酸或该酸的锌盐、矿物油或环氧系增塑剂,经造粒后,可改善HDPE的易加工成形性。为进一步改进HDPE的耐热性、硬度和尺寸稳定性,可加入造量的无机填充剂,但加入无机填充剂后,力学强度下降、光泽性降低、表面变粗糙,日本出光兴产公司在HDPE同无机填充剂中加入适量 和少量有机过氧化物,可改善上述缺陷,明显改善力学强度和表面光泽性。有机过氧化物是二苯基乙醇酮过氧化物、特丁基过氧化物、特丁基羟基过氧化物、异丙基羧基过氧化物。在HDPE和LDPE得共混体系中加入10%~40%的乙烯-α-烯烃共聚橡胶、乙烯-α-烯烃非共轭二烯共聚物或无规PP,制得的薄膜有良好柔软性和光滑性。
(3)改善HDPE的阻气性、耐盐水性和抗浊性 将 聚乙烯 醇同HDPE共混,以不饱和酸或其酸酐、酯等改性了的HDPE为相容性,可制取具有良好加工性能和力学性能的改性HDPE。
在HDPE中加入山梨糖醇酐脂肪酸或周期表第Ⅱ族金属的脂肪酸盐制成的薄膜有良好的透明性。
为了克服因表面产生微小水珠而使表面产生浑浊的现象,可以讲HDPE同LDPE混合并加入环上具有顺式非共轭双键的酯环羧酸,马来酸或其酸酐,在游离基引发剂存在下同醇胺、氨基醇或环氧化物共同加热熔融制成改性 聚乙烯 ,这种改性了的 聚乙烯 耐水性良好,而且同金属有良好的粘结性,可以用作金属表面的保护膜层材料。
在粉末 聚乙烯 中(HDPE),加入少量硬脂酸盐、聚乙二醇,可获得良好的力学强度、延伸性、抗冲击、耐热、尺寸稳定性和表面光滑性。