聚乙烯的应用

概述^[1]

由乙烯聚合而成的高分子化合物。具有热塑性。纯品为乳白色、无毒、无臭、无味的粉状固体，手感似蜡。耐化学腐蚀，电绝缘性能极优，机械强度较高，耐寒可达-80℃。不溶于水，微溶于松节油、石油醚、甲苯等。按所用制法不同，可得不同比重(0.92～0.96)的产物。大比重的聚乙烯的刚性、熔点、机械强度和硬度等均较小比重的高。防护措施：可用塑料袋包装，装卸时不可抛摔。储于干燥库内，不得存放露天。远离火种和热源。储存期限1年为宜。消防时可用砂土、雾状水及各种灭火器扑救。主要用于制造薄膜、酸和各种溶剂的输送管道、容器衬里及电线、电缆的绝缘材料和日用品等。还可作为电视、雷达的高频绝缘材料。

应用^[2]

聚乙烯可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。

(1)聚乙烯(PE)薄膜：PE膜的透气性较大。且随密度的增加。其透气性是下降的。PE膜具有防潮性，透湿性小。聚乙烯薄膜(PE)根据制造方法与控制手段的不同，可制造出低密度、中密度、高密度的聚乙烯、超高密度聚乙烯与交联聚乙烯等不同性能的产品低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜。这种薄膜良好的透明性和一定的抗拉强度。广泛用作各种食品、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物

(2)聚乙烯中空制品：高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器。或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器成型中空制品是聚乙烯树脂应用量的一个品种为了方便成型中空制品和保证制品质量。聚乙烯中空制品用原料选择。应注意不同密度和不同熔体流动速率树脂对中空制品性能的影响。聚乙烯树脂成型中空制品，应用较多的有低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、高相对分子质量高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯低密度聚乙烯树脂成型中空制品。主要成型中小型低密度聚乙烯容器。

(3)聚乙烯管板材：挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设。挤出的板材可进行二次加工也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料。作台板和建筑材料

(4)聚乙烯纤维：我国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料。纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片。也可用于工业耐酸碱织物目前已研制出超高强度聚乙烯纤维(强度可达3～4GPa)。可用作防弹背心。汽车和海上作业用的复合材料。

(5)聚乙烯纤维强度和伸长与丙纶相接近；吸湿能力与丙纶相似。在通常大气条件下回潮率为0，具有较稳定的化学性质。有良好的耐化学药品性和耐腐蚀性：耐热性较差。但耐湿热性能较好，其熔点为110～120℃，较其它纤维低，抗熔孔性很差：有良好的电绝缘性。耐光性较差，在光的照射下易老化。乙纶价格较低，适合于制作鬃丝、扁丝或膜裂纤维，用来制造绳索、过滤布、包装布等。

(6)聚乙烯杂品：用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等制造结构件时要用高密度聚乙烯。

改性研究^[3]

聚乙烯虽然具有很多优良的特性，但也有许多不足：由于其分子链很长，极易发生链缠结；熔融时，熔体黏度高；且临界剪切速率很低，易发生熔体破裂。给成型加工带来困难；另外，还有表面硬度低、抗磨粒磨损能力差和热变形温度低等缺陷为了使其能在条件要求高的场合得到应用。需对UHMW—PE性能进行适当改性。改性的目的是：在不影响UHMW—PE性能的基础上。提高其熔体流动性，或针对UHMW—PE自身性能的缺点进行复合改性(如改进熔体流动性、耐热性、抗静电性、阻燃性及表面硬度等)。聚乙烯的改性品种主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯和共混改性品种。

(1)氯化。聚乙烯是以氯部分取代聚乙烯中的氢原子而得到的无规氯化物氯化是在光或过氧化物的引发下进行的。工业上主要采用水相悬浮来生产。由于原料聚乙烯的分子量及其分布、支化度及氯化后的氯化度、氯原子分布和残存结晶度的不同。可得到从橡胶状到硬质塑料状的氯化聚乙烯。主要用途是作聚氯乙烯的改性剂，以改善聚氯乙烯抗冲击性能氯化聚乙烯本身还可作为电绝缘材料和地面材料。

(2)氯磺化。聚乙烯是当聚乙烯与含有二氧化硫的氯作用时。分子中的部分氢原子被氯和少量的磺酰氯基团取代。就得到氯磺化聚乙烯。主要的工业制法为悬浮法。氯磺化聚乙烯耐臭氧、耐化学腐蚀、耐油、耐热、耐光、耐磨和抗拉强度较好。是一种综合性能良好的弹性体，可用以制作接触食品的设备部件。

(3)交联。聚乙烯是采用辐射法或化学法使线型聚乙烯成为网状或体型的交联聚乙烯其中有机硅交联法工艺简单。操作费用低。且成型与交联可分步进行。宜采用吹塑和注射成型。交联聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性及机械性能均比聚乙烯有较大提高。适于作大型管材、电缆电线以及滚塑制品等。

4)聚乙烯的共混改性。是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。聚乙烯在合成树脂中产量、发展最快、品种开发最活跃。能否实现聚乙烯的高性能化，很大程度上取决于催化剂的性能。茂金属催化剂具有优异的催化共聚能力。

主要参考资料

[1] 卫生学大辞典

[2] 聚乙烯化工材料的结构特点和应用发展

[3] 聚乙烯改性研究进展