Struktura i svojstva polietilena

Polietilen (polietilen, iz PE) je termoplastična smola proizvedena polimerizacijom etilenskog monomera. U industriji uključuje i etilen i mali broj a-olefina kopolimera. Polietilen bez mirisa, netoksičan, osjećati se kao vosak, sa odličnom otpornošću na niskotemperatu (najniža temperatura upotrebe do -100 ~ -70 ° C). Dobra hemijska stabilnost, jer molekula polimera kroz karbon - karbonska jednostruka veza, može se odoljeti većini kiseline i alkalnog erozije (nije otporan na oksidarajuća svojstva kiseline). Nerastvorljivo u uobičajenim otapalima na sobnoj temperaturi, nisku apsorpciju vode, odlična električna izolacija.

Struktura i svojstva polietilena

1. Struktura polietilena

Opća formula za strukturu svake vrste polietilena (PE) može se izraziti na sljedeći način:

Njegov sastav je samo dva atoma ugljika i vodonika, a ima najjednostavniju strukturu i najmanje lančane veze među polimernim ugljikom i vodoničnim spojevima. U osnovi je parafinski vosak visoke relativne molekularne mase, tj. Masnog polimernog dugog lanca. Zbog monomerske molekularne etilene potpuno simetrične, a time je strukturalna jedinica u molekularnom režimu vezanja lanca u osnovi samo jedna. CC Jedna obveznica je Σ Bond, njegova distribucija u oblaku ima aksimetričnu, najmanju je polaritet u polimernim spojevima lanca, intramolekularne međuatomičke interakcije vrlo su male, u stupnju unutarnje rotacije vrlo je niska, interne rotacijske barijere nisu velike , a broj mogućih konformiranja je velik.

Van der Reals sila intermolekularne interakcije PE je takođe najmanja, kohezijsku energiju je 260J / cm3, obično se koriste molekularni lanac, a drugi makromolekuli, a drugi makromolekuli se obično koriste od 293 j / cm3 obično se koriste Kao guma, samo PE je izuzetak, koji pripada tipičnom fleksibilnom lancu makromolekule.

PE hemijski sastav i linearni polietilen niske gustoće (LLDPE) sa različitim polimerizacijskim uvjetima, polietilen visoke gustoće (HDPE), polietilen niske gustoće (LDPE), glavni lanac ima različit broj različitih duljina granatih bočnih grupa, Pa čak i mali broj različitih vrsta dvostrukih obveznica, još uvijek postoji određena količina karbonil i eterske grupe u LDPE-u. Različite sorte doze na veličini broja grana po redoslijedu LDPE> LLDPE> HDPE, više grana njegovog otpora fotodegradiranju i oksidaciji sposobnosti da se pogoršaju. HDPE samo nekoliko kratkih grana, Odjel linearnih makromolekula, makromolekularni lanci nisu povezani sa vezama, tako mekom i elastičnom; LDPE je dugačak, kratki razgranati linearni makromolekuli, razgranati tako da se udaljenost između molekularnog lanca poveća, makromolekuli su složili labavi, niske gustoće, niska kristalnost, niska kristalnost, niska kristalnost. LDPE je linearan makromolekula sa dugim i kratkim grananim lancima, povećani su udaljenost između makromolekularnih lanaca, makromolekuli se lagane, gustoća je niska, i to je mekši, tako da je točna tvrdoća, snaga i Toplinska otpornost LDPE su niža.

Konfiguracija polietilenskog molekula (geometrijski raspored atoma ili grupa u prostoru makromolekule fiksirane hemijskim obveznicama) je nasumična linija u slobodnoj državi, a nazuje se nakon istezanja vanjske sile, dužina obveznice CC-a Bond je 0,154 Nm, ugao veze je 109,3 °, a visina zuba je 0,253 Nm.

Kristalilnost različitih vrsta polietilena je različit, LDPE je oko 65%, HDPE je oko 80% ~ 90%, jer je LLDPE oko 65% ~ 75%. Povećanjem kristalnosti, gustoće, krutosti, tvrdoći i čvrstoćom PE proizvoda se poboljšavaju, ali njegova svojstva utjecaja pada. Polietilenske sorte nisu samo različite kristalnosti, kristalni oblik i kristalni parametri nisu isti.

Kristalni oblik polietilena uključuje sferne kristale i pojedinačne kristale. Prva se dobiva nakon topljenja polietilena, tj. Kristalni agregati dobiveni rastom jezgra koji se raspršuju u svim smjerovima; Potonji se dobiva hlađenjem razrijeđenih rješenja polietilena. Tabela 1-2 prikazuje kristalnost PE dobivenih različitim metodama.

Gustina PE usko je povezana sa Crystallinity XC-om, a odnos između njih dvoje je:

gdje je d izmjerena gustoća uzorka; D1 i D2 su gustoće potpuno kristaliziranih i potpuno amorfnih PE, respektivno. Općenito, gustoća kristalne faze neispravnog PE je 1.014 g / cm3, a gustoća amorfne faze iznosi 0,84 g / cm3 u 25 ℃.

Ova jednadžba pretpostavlja da su gustoće kristalne i amorfne faze u djelomično kristaliziranom polimeru (tj. Uzorak koji treba testirati) jednaki su gustoći potpuno kristalne i potpuno amorfne faze, respektivno. U stvari, nemoguće je da bilo kakav PE bude 100% kristalni ili potpuno amorfni.

Relativna molekularna masa PE često se opisuje prosječnom stupnjem polimerizacije (slika), prosječne molekularne mase (slika) ili prosječne relativne molekularne mase (slika), a distribucija relativne molekularne mase izražava se krivuljom za distribuciju i indeks distributivne širine (slika). Relativna molekularna masa JP i njena distribucija imaju isti učinak na performanse kao stupanj PE razgranata i stepena nezasićenosti. Zbog različitih metoda polimerizacije i radnih uvjeta, relativna molekularna masa može se razlikovati u širokom rasponu, poput kritične relativne molekularne mase od 10.000 do desetina hiljada, ili čak milion. Relativna distribucija molekularne mase varira i sa različitim uvjetima polimerizacije, posebno za nisko tlak PE sa Carrier Ziegler Catalyst, relativna molekularna masovna distribucija može biti od prilično uskog do prilično širokog. Relativna molekularna masa običnih PE je 40.000 ~ 120.000, a ona u Uhmwpe iznosi 1.000.000-4.000.000. Što je viša molekularna težina, bolja je mehanička svojstva smole, poput zatezne čvrstoće, nekretnine za uklanjanje niskog temperature, otpornost na pucanje stresa za okoliš itd., Ali pogoršavaju se performanse za obradu.

Pored gore navedenih parametara, veličina PE molekula može se izraziti brzinom protoka rastopi (MFR) da bi indirektno ilustrirao veličinu relativne molekularne mase, što je manji MFR, što je veća relativna molekularna masa i obrnuto, niža relativna molekularna masa. Za LDPE, MFR je 20 ~ 50 g / 10 min, za HDPE 4 ~ 15 g / 10 min, a za LLDPE 3 ~ 10 g / 10 min.

Za LDPE, MFR i broj prosječne relativne molekularne mase slike imaju sljedeći približni odnos:

Veličina relativne molekularne mase i njegova distribucija igraju važnu ulogu u upotrebljivosti i prerađivanju performansi plastike, gornji odnos samo ilustrira efekat veličine polimernog molekula na performansama obrade, jer je nivo MFR-a fizički Količina koja karakterizira veličinu viskoznosti topline, što je mjera fluidnosti za obradu, a postoji i sljedeći približni odnos između MFR-a i očigledne viskoznosti (η) rastopi:

HDPE zbog donjeg MFR-a, više od viskoznosti (relativna mjera relativne molekularne mase) izražena. Industrijski PE raspušten u tetrahidronaftalenu ili dekahidronaphtalenu, njezina masovna frakcija u otopinu: C je 0,5%, visoka i niska gustoća PE izmjerena su 120 ℃ 75 ℃ pod uvjetima rješenja viskoznosti η, izračunava se od koncentracije viskoznosti [η ']

gde je η0 viskoznost otapala, pa-s.