Grundlegende Eigenschaften und Anwendungen von Polyethylen (PE)

Grundlegende Eigenschaften und Anwendungen von Polyethylen (PE)

I. Grundinformationen

Name: Polyethylen

Abkürzung: pe

Chemische Formel: (C2H4) n

Schmelzpunkt: 85 bis 136 ° C

Wasserlöslichkeit: unlöslich

Dichte: 0,91 bis 0,96 g/cm3

Aussehen: niedrig molekulares Gewicht farbloser flüssiger, hochmolekulares Gewicht farbloser milchiger weißer Wachskörnchen oder Pulver

Blitzpunkt: 270 ° C.

Ii. Geschichte der Polyethylen- (PE) -Schange

Polyethylene research began at the beginning of the 20th century with the accidental discovery of its early form by the German scientist Hans von Peckmann in 1899, and its re-discovery by the British company ICI in 1933, which attracted attention, and the production of low-density polyethylene by the British company IGI in the late 1930's, and the production of high-density polyethylene in the 1950's by the West Germans and the United Staaten von Amerika. Seitdem ist die Forschung tiefer in die Struktur und Eigenschaften eingeblieben, einschließlich der Makromolekül-Dehnungskette und Hochleistungsfasern usw., und das Anwendungsbereich hat sich erweitert.

III. Wie wird PE gemacht?

Polyethylen erfolgt durch die Polymerisation von Ethylen (CH2 = CH2), ein Prozess, bei dem Ethylenmoleküle mit langen Molekülenketten mit Wiederholung -CH2 -Einheiten durch Additionspolymerisationsreaktionen verbunden werden. In der industriellen Produktion werden Katalysatoren häufig verwendet, um die Effizienz der Polymerisation zu verbessern, beispielsweise durch die Verwendung von Katalysatoren wie Chrom -Trioxid (CR2O3). Darüber hinaus wird Polyethylen durch Polymerisationsreaktionen bei unterschiedlichen Drücken und Temperaturen wie Hochdruck-, Mitteldruck- und Niedrigdruckpolymerisationsmethoden hergestellt, die die Dichte und die physikalischen Eigenschaften von Polyethylen beeinflussen.

Iv. Eigenschaften von pe

1. physikalische Eigenschaften

• PE hat eine niedrige Wasserdampfübertragungsrate, aber eine hohe Dampfübertragungsrate für organische Verbindungen. Die Wasserabsorption ist sehr klein, etwa 0,03%.

2. Mechanische Eigenschaften

• PE -Zähigkeit und Schlagkraft sind gut, die Härte, der Elastizitätsmodul und die Stärke der häufig verwendeten Kunststoffe sind gering, und die relative Molekülmasse und ihre Verteilung, Kristallinität und Dichte usw.

• Hochdichte Polyethylen (HDPE) Kristallinität ist hoch, die Stärke ist besser; Niederdichte Polyethylen (LDPE) verzweigte Kette, niedrige Kristallinität, die Schlagfestigkeit und -verlängerung bei Bruch ist höher.

3. Thermaleigenschaften

• Die PE -Brandtemperatur beträgt ca. 350 °, PE -Staubfeuerungstemperatur 450 ℃.

• Niedertemperaturwiderstand ist gut, wobei der Anstieg der relativen molekularen Masse die relative molekulare Massenverteilung schmaler ist, desto besser ist die Niedertemperaturwiderstand.

4. Chemische Eigenschaften

• PE ist in Water und chemischen Reagenzien inert, und unlöslich in allgemeinen organischen Lösungsmitteln bei Raumtemperatur mit Ausnahme einiger Lösungsmittel.

• Fettdurchmesser, aromatisches Licht, die durch das PE halogeniert ist, kann gelöst werden, die Temperatur überschreitet 60 ℃, kann Teil des gelösten Lösungsmittels sein.

• Löslich in Tetrahydronaphthalin und Decahydronaphthalin, Löslichkeit und Kristallinität, relative molekulare Masse.

• Resistent gegen Säure, Alkali, Salzlösung bei Raumtemperatur, nicht resistent gegen stark oxidierende Säure.

• Die unterschiedliche Dichte -PE -Oxidationsresistenz ist unterschiedlich, LDPE -Oxidationsresistenz ist schlechter als HDPE.

• Die Wirkung von gasförmigem Chlor und Fluor auf PE nimmt mit der Temperatur zu.

• PE und andere Polymere sind schlecht kompatibel, schwer zu verbinden und zu drucken. Starke Oxidationsmittel und andere Behandlungen können die Adhäsion und die Druckfähigkeit verbessern.

5. Elektrische Eigenschaften

• PE hat eine gute elektrische Isolierung, die mit seiner Hydrophobizität und strukturellen Eigenschaften zusammenhängt.

• Die Art und Anzahl der Additive sind klein und die Eigenschaft Elektroisolierung ist ausgezeichnet.

• Die relative Dielektrizitätskonstante und die dielektrische Stärke hängen mit der relativen molekularen Masse, Umgebung und anderen Faktoren in einem spezifischen Frequenzbereich und frequenzunabhängigen Faktoren zusammen, die für elektrische Isolationsmaterialien mit hoher Spannung geeignet sind.

6. Umweltstress -Risswiderstand

• PE -Umweltstress -Risswiderstand hängt mit der Dichte zusammen, HDPE ist empfindlicher.

• Nach dem Nationalen Standard-GB 1842-80-Test der Bruchrate von 50% der Zeit F50 (H) für die Umweltspannungszeit, die Ergebnisse der logarithmischen Wahrscheinlichkeit der Koordinaten-Grafikmethode.

7. Hygienisch

• PE ist für den menschlichen Körper ungiftig, kann für Materialien für Lebensmittelverpackungen verwendet werden, müssen jedoch auf die Toxizität von Zusatzstoffen achten.

V. Klassifizierung und Eigenschaften von PE

Polyethylen ist ein Thermoplastik, das durch Dichte in Typen wie Polyethylen (LDPE), Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) und lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) kategorisiert werden kann.

HDPE hat eine Dichte zwischen 0,94 und 0,97 g/cm³ und wird hauptsächlich bei atmosphärischen oder niedrigeren Drücken hergestellt, kann aber auch bei hoher Drücke hergestellt werden. Es ist hochkristallin und stark und wird hauptsächlich für die Injektion und Extrusionsformung verwendet. Traditionelle Produktionsmethoden wie die Ziegler -Methode, die Philips -Methode und die Standardölmethode sind wirksam, haben jedoch eine geringe Katalysator -Effizienz, was die Produkteigenschaften beeinflusst.

Die Dichte von LDPE liegt zwischen 0,91 und 0,935 g/cm³, und zu ihren Eigenschaften gehören kurz verzweigte Ketten- und langzweigende Kettenstrukturen, die sie von der HDPE unterscheiden. Die Dichte und der Grad der verzweigten Kette von LDPE sind eng mit der Leistung verbunden: Die Erhöhung der Dichte verbessert die Tränenkraft und die Härte, aber die Festigkeit, die die Kraft der Kraft, die Kraftstoffverträglichkeiten, aber die Kraft der Kraft. Seine Molekulargewichtsverteilung beeinflusst die Verarbeitungsleistung sowie die physikalischen und mechanischen Eigenschaften, je breiter die Verteilung, desto besser die Verarbeitungsfluidität, aber die Aufprallstärke und die Stressrissresistenz können verringert werden.

Bei der Recycling -Markierung entspricht PE normalerweise den Recycling -Codes 2 und 4, was darauf hinweist, dass diese Kunststoffe recycelt werden können. Verschiedene Anwendungen von Polyethylen können unterschiedliche Kristallstrukturen aufweisen, die die Leistungsmerkmale des Endprodukts beeinflussen.

Relative Molekülmassenbereiche verschiedener Polymerisationsmethoden von Polyethylen

Vi. Änderung

Transplantatmodifikation

Transplantatpolymerisation, eine Möglichkeit, PE zu polarisieren, fügt PE funktionelle polare Monomere hinzu, ohne seine Rückgratstruktur zu ändern. Diese Methode hält die ursprünglichen Eigenschaften von PE und fügt neue Funktionen hinzu. Zu den wichtigsten Ansätzen für die Transplantation gehören:

• Lösungsmethode: PE, Monomere und Initiatoren werden in Lösungsmitteln wie Toluol oder Xylol gelöst. Die Polarität und die Kettenübertragungskonstante des Lösungsmittels beeinflussen die Reaktion stark.

• Festphasenmethode: PE-Pulver reagiert direkt mit Monomeren und Initiatoren. Zu den Vorteilen zählen Umgebungstemperatur und Druckbetrieb, Aufrechterhaltung der Polymereigenschaften, keine Lösungsmittelwiederherstellung und eine einfache, effiziente Nachbearbeitung.

• Schmelzmethode: Im geschmolzenen Zustand zersetzen sich die Initiatoren thermisch, um freie Radikale zu produzieren, die die Transplantatcopolymerisation induzieren und Monomere als Seitenketten befestigen.

• Strahlungsverschmutzungsmethode: γ-Strahlen oder β-Strahlen bestrahlt das Material, um freie Radikale zu erzeugen, die dann mit Monomeren zur Oberflächenmodifikation reagieren. Zu den Methoden gehören die Ko-Verwirrung, Vorbereitung und peroxidunterstützte Bestrahlung.

Cross - Verknüpfungsänderung

Cross - Die Verknüpfung der Verknüpfung von PE steigert seine physikalischen Eigenschaften, die Stressrissresistenz, die Korrosionsbeständigkeit, die Anti -Kriecheigenschaften und die Wetterfähigkeit und erweitern ihre Anwendungen wie PEX -Rohre. Es gibt drei Hauptkreuzungen - Verknüpfungsmethoden:

• Strahlungskreuz - Verknüpfung: Hoch - Energiestrahlen (γ - Strahlen, X - Strahlen) erzeugen aktive Partikel in PE und induzieren chemische Reaktionen zur Bildung eines Kreuznetzes.

• Chemisches Kreuz - Verknüpfung: Freie Radikale aus Peroxiden oder Azoverbindungen reagieren mit ungesättigten Stellen in PE -Molekülen und bilden aktive Zentren, die über die Monomerbindung verknüpfen.

• Silankreuz - Verknüpfung: Silane mit ungesättigten Vinylgruppen und hydrolysierbaren Alkoxygruppen werden auf PE gepfropft. Hydrolyse und Kondensation dann bilden sich - si - o - si - Kreuzverknüpfungen.

Copolymerisationsmodifikation ( Mischung ) ​

1. Copolymerisation von PE

Durch Koordinationskopolymerisation (wie EPR, EPDM), Copolymerisation freier Radikalisation (wie EVA) und ionische Copolymerisation (wie Ethylen- (meth) Acrylsäure-Copolymer) usw., um die Eigenschaften der PE-Makromolekularkette zu ändern.

2. Modifikation von PE mischen

• HDPE/LDPE -Mischung: Kombiniert die Flexibilität von LDPE mit der Stärke von HDPE. Das Hinzufügen von LLDPE oder VLDPE verbessert die Leistung weiter.

• PE/CPE -Mischung: Das Hinzufügen von chloriertem Polyethylen (CPE) verbessert die Flammenhemmung, die Druckbarkeit und die Zähigkeit. Ein Kompatibilizer ist erforderlich, um die Kompatibilität zu verbessern

• PE/EVA Mischung: Fördert Flexibilität, Transparenz, Atmungsaktivität und Druckbarkeit, verringert jedoch die mechanische Festigkeit leicht.

• PE/Gummi -Mischung: Verbessert die Impact -Eigenschaften von HDPE erheblich.

• PE/PA Mischung: Verbessert Sauerstoff- und Kohlenwasserstoff -Lösungsmittel -Barriereigenschaften. Kompatibilitätsverbesserung ist erforderlich.

Füllstoffänderung

Die Füllstoffmodifikation beinhaltet das Hinzufügen von anorganischen oder organischen Partikeln zu thermoplastischen Harzen, um die Kosten zu senken oder die Produkteigenschaften zu verändern, und sie kann basierend auf den Zielen in allgemeine und funktionelle Füllungen unterteilt werden.

1. Allgemeine Füllung: Hauptsächlich wirkt sich auf die mechanischen Eigenschaften von PE aus. Anorganische Füllstoffe wie Calciumcarbonat und Talkumpulver können die Kosten senken, die Steifigkeit, Wärmefestigkeit und die dimensionale Stabilität erhöhen, jedoch die mechanischen und fließenden Eigenschaften beeinflussen. Kupplungsmittel oder MPEW -Beschichtung können die Grenzflächenadhäsion verbessern. Bio -Füllstoffe wie Stroh und Holzfasern werden auch häufig verwendet.

2. Funktionsfüllung: Ziel ist es, die Leistung in optischen, elektrischen, magnetischen und Verbrennungsaspekten zu verbessern.

• Biologisch abbaubares PE: Das Hinzufügen modifizierter Stärke ermöglicht mikrobielle Abbaubarkeit.

• Leitfähiger PE: Verbundung mit leitenden Füllstoffen wie Carbonschwarz und Metallpulver liefert leitende Materialien für antistische, leitende, Heizelementkontrolle und elektromagnetische Abschirmanwendungen.

• Flammretardante PE: Integration von Halogenflammschutzmitteln, organischen Säuren, Ammoniumphosphat, Tribrombenzol oder flammretardanten anorganischen Füllstoffen (z.

Verstärkungsänderung

Die Verstärkungsmodifikation besteht darin, die Leistung von PE durch Hinzufügen von Verstärkungsmaterialien oder speziellen Formmethoden zu verbessern. Unter ihnen nutzt die Modifikation zur Selbstverstärkung einen speziellen Formprozess und das Schimmeldesign, um PE-molekulare Ketten parallel ausgerichtet zu machen und gerade Kettenkristalle zu bilden, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Verstärkungsmaterialien wie Glasfasern, synthetische Fasern (z. B. Polyacrylonitril, Polyamid usw.) und Schnurrhaare (z. B. Calciumcarbonat, Kaliumtitanat) können die mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit von PE erheblich verbessern und zu technischen Kunststoffen werden. Das Hinzufügen von Reagenzien zwischen den Grenzflächen und ihren Transplantaten kann die Grenzflächenbindungseigenschaften von Verbundwerkstoffen verbessern.

Nanopartikelmodifikation

Nanomaterialien beziehen sich auf Materialien mit Partikelgröße von weniger als 100 nm, die mit Polymeren kombiniert werden können, um aufgrund ihrer einzigartigen physikochemischen Eigenschaften multifunktionale neue Materialien zu bilden. Nano-modifizierte PE-Materialien, darunter Nano Montmorillonit, Nano-Zinkoxid, Nano Alumina und Nano Clay Modified PE, sind zur Vorderseite der Forschung der Materialwissenschaften.

Vii. Anwendungsfelder

1. Lebensmittelverpackung und landwirtschaftlicher Mulchfilm

Anwendungsszenarien: Lebensmittelverpackungsbeutel, Haftfilm, landwirtschaftlicher Mulchfilm, Gewächshausmaterial usw.

Funktionen: Bieten Sie eine gute Versiegelungs- und Schutzleistung, um die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern; Verbesserung der Ernteertrag und Effizienz des Wassermanagements.

2. Konstruktion und wasserdichte Membran

Anwendungsszenario: wasserdichte Membran für den Bau, Zementverpackung usw.

Funktion: Verbessern Sie die wasserdichte Leistung des Bauwesens, schützen Sie die Gebäudestruktur; Stellen Sie die Speichersicherheit von Zement und anderen Baumaterialien sicher.

3. Rohr- und Transportsystem

Szenarien: Wasserversorgung, Abwasserbehandlung, Erdgastransport, landwirtschaftliche Bewässerungsrohre usw.

Funktion: Ausgezeichnete Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit und chemische Stabilität, um die Sicherheit und Effizienz des Flüssigkeitstransports zu gewährleisten.

4. Draht- und Kabelherstellung

Anwendungsszenario: Isolationsschicht und Hüllematerial für Niederspannungsdrähte und Kabel.

Rolle: Bieten Sie hervorragende Isoliereigenschaften und Wetterresistenz, um die Sicherheit und Stabilität der Stromübertragung zu gewährleisten.

5. Verpackungs- und Beschichtungsmaterialien

Anwendungsszenario: Pharmazeutische Verpackung, Kartonbeschichtung, Polyester -Filmbeschichtung usw.

Rolle: Verbessern Sie die Versiegelung und den Schutz von Verpackungsmaterialien und verbessern Sie die Leistung des Substrats.

6. Biomedizinische Anwendungen

Anwendungsszenarien: Polymerfilme, Nanokompositen, Arzneimittelabgabesysteme und Hydrogelmaterialien usw.

Rolle: Stellen Sie transparente und langlebige Materialien zur Unterstützung der biomedizinischen Forschung und Anwendungen bereit.

7. Industrielle und mechanische Produkte

Anwendungsszenario: Injektionsgeformte Produkte, Platten, Zahnräder usw.

Funktion: hohe Festigkeit und Abriebfestigkeit, geeignet für verschiedene industrielle Anwendungen.

8. Herstellung von Kfz -Teilen

Szenarien: Kraftstofftanks, Innenteile usw.

Rolle: Bieten Sie gute mechanische Eigenschaften und chemische Widerstand, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Automobilteilen zu gewährleisten.

9. Kleber- und Beschichtungsherstellung

Szenarien: Heißschmelzklebstoffe, Emulsionen, polymermodifizierter Asphalt, Pflaster- und Dachbeschichtungen usw.

Rolle: Bereitstellung einer starken Haftung und Wetterfähigkeit, um eine Vielzahl von Konstruktions- und technischen Anwendungen zu unterstützen.

Viii. Abschluss

In den letzten Jahren wurden Polyethylenproduktionsprozesse verbessert, um die Effizienz und Qualität zu verbessern. Die weltweite Nachfrage nach Polyethylen wächst weiter, wobei der chinesische Markt vom Wirtschaftswachstum und der politischen Unterstützung profitiert. China wird in Zukunft der Haupttreiber für das Kapazitätswachstum sein, dies kann jedoch zu niedrigen Preisen führen. Mit der Förderung der Strategie mit Dual Carbon konzentriert sich die Branche auf den Umweltschutz und die nachhaltige Entwicklung und fördert das Recycling von Abfallkunststoffen. In den Marktsegmenten entwickeln HDPE, LDPE, LLDPE usw. Metallocen -Polyethylen und modifizierte Polyethylenanwendungen vielversprechend. Insgesamt führt die Polyethylenindustrie in Chancen und Herausforderungen, die von Technologie, Nachfrage, Produktionskapazität und Umweltschutz angetrieben werden.

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