Uppbygging og eiginleikar pólýetýlens

Pólýetýlen (pólýetýlen, vísað til PE) er hitauppstreymi plastefni framleitt með fjölliðun á etýlen einliða. Í iðnaði felur einnig í sér etýlen og lítinn fjölda A-Olefin samfjölliða. Pólýetýlen lyktarlaust, ekki eitrað, líður eins og vax, með framúrskarandi lághitaþol (lægsta notkunarhitastigið allt að -100 ~ -70 ° C). Góður efnafræðileg stöðugleiki, vegna þess að fjölliða sameindin í gegnum kolefnis - kolefnisstengingu, getur staðist mest af sýru og basa veðrun (ekki ónæmur fyrir oxandi eiginleikum sýru). Óleysanlegt í algengum leysum við stofuhita, frásog með lítið vatn, framúrskarandi rafeinangrun.

Uppbygging og eiginleikar pólýetýlens

1. Uppbygging pólýetýlens

Almenna formúlan fyrir uppbyggingu hverrar tegund af pólýetýleni (PE) er hægt að tjá á eftirfarandi hátt:

Samsetning þess er aðeins tvö atóm kolefnis og vetnis og það hefur einfaldasta uppbyggingu og minnstu keðjutengslin meðal fjölliða kolefnis og vetnis efnasambanda. Það er í meginatriðum parafínvax af mikilli hlutfallslegri sameindamassa, þ.e. feitan langkeðju fjölliða. Vegna einliða sameinda etýlensins alveg samhverft, og þannig er PE byggingareining í sameindakeðjutengingarstillingunni í grundvallaratriðum aðeins ein. CC stakt binding er σ tengi, rafeindaský dreifing þess er með axisymmetric, er minnsta pólun í kolefniskeðju fjölliða efnasamböndunum, intramolecular inter-atomic milliverkanir eru mjög litlar, gráðu innri snúnings er mjög lítið, innri snúningshindranir eru ekki stórar , og fjöldi mögulegra samskipta er mikill.

Van der Waals krafturinn og vetnisbindingarkraftur milli samspils PE er einnig minnsti, samheldni orkan er 260J/cm3, sameindakeðjan er mjúk og auðvelt að afmyndast og aðrar macromolecules lægri en 293 j/cm3 eru venjulega notaðar. Sem gúmmí er aðeins PE undantekning, sem tilheyrir dæmigerðri sveigjanlegri makrómýlukeðju.

PE efnasamsetning og línuleg lágþéttni pólýetýlen (LLDPE) Við mismunandi fjölliðunarskilyrði, það eru háþéttni pólýetýlen (HDPE), lágþéttni pólýetýlen (LDPE), aðalkeðjan hefur mismunandi fjölda af mismunandi lengd greinilegra hliðarhópa, Og jafnvel lítill fjöldi mismunandi gerða af tvítengi, það er enn ákveðið magn af karbónýl og eter hópi í LDPE. Mismunandi afbrigði af skömmtum á stærð fjölda greina í röð LDPE> LLDPE> HDPE, fleiri greinar viðnáms þess gegn ljósgeislun og oxun getu til að versna. HDPE aðeins nokkrar stuttar greinar, deild línulegra makrómúlna, makrómeindakeðjur eru ekki tengdar tengslin, svo mjúk og teygjanleg; LDPE er löng, stutt greinótt línuleg makrómeind, greinótt þannig að fjarlægðin milli sameindakeðjunnar eykst, makrómýlurnar staflaðar lausar, lítill þéttleiki, lítill kristallleiki, lítill þéttleiki, lítill kristallinn. LDPE er línuleg makromolecule með löngum og stuttum greinuðum keðjum, greinóttu keðjurnar auka fjarlægðina milli makrómeinkeðjanna, makrómúlurnar eru lauslega staflað, þéttleiki er lítill, kristallinn er lítill og hann er mýkri, þannig Hitaþol LDPE eru lægri.

Stilling pólýetýlensameindar (rúmfræðilegt fyrirkomulag atóma eða hópa í rými makrómýlunnar sem fest er með efnasamböndum) er handahófi lína hópur í frjálsu ástandi og það er serrated eftir teygju af ytri krafti, bindalengd CC stakur Tengsl er 0,154 nm, tengihornið er 109,3 ° og tennurnar er 0,253 nm.

Kristallleiki mismunandi gerða af pólýetýleni er mismunandi, LDPE er um 65%, HDPE er um 80%~ 90%, LLDPE er um 65%~ 75%. Með aukningu á kristöllun batnar þéttleiki, stífni, hörku og styrkur PE afurða, en áhrifareiginleikar þess lækka. Pólýetýlenafbrigði eru ekki aðeins mismunandi kristalla, kristöllunarform og kristalstærðir eru ekki þær sömu.

Kristallað form pólýetýlens inniheldur kúlulaga kristalla og staka kristalla. Sá fyrrnefndi fæst eftir bráðnun pólýetýlens, þ.e. kristallaðs samsöfnun sem fengin var með vexti kjarna dreifð í allar áttir; Hið síðarnefnda fæst með því að kæla þynntar lausnir af pólýetýleni. Tafla 1-2 sýnir kristöllun PE fengin með mismunandi aðferðum.

Þéttleiki PE er nátengdur kristallanum XC og sambandið á milli tveggja er:

þar sem D er mældur þéttleiki sýnisins; D1 og D2 eru þéttleiki að fullu kristallað og að fullu formlaus PE, hver um sig. Almennt er þéttleiki kristallaðs stigs ógreinds PE 1,014 g/cm3 og þéttleiki myndlausra fasa er 0,84 g/cm3 við 25 ℃.

Þessi jöfnu gerir ráð fyrir að þéttleiki kristallaðs og myndlausra áfanga í að hluta kristallaðri fjölliða (þ.e. úrtakinu sem á að prófa) eru jafnt og þéttleiki fullkomlega kristallaðs og að fullu myndlausra áfanga, hver um sig. Reyndar er ómögulegt fyrir neinn PE að vera 100% kristallað eða alveg formlaust.

Hlutfallslega sameindamassa PE er oft lýst með meðalstigi fjölliðunar (mynd), þyngd meðaltal hlutfallslegs sameindaþyngdar (mynd) eða fjölda meðaltals sameindaþyngdar (mynd) og dreifing hlutfallslegs sameindamassa er tjáð með dreifingarferlinum og dreifingarbreidd vísitölu (mynd). Hlutfallsleg sameindamassi PE og dreifing þess hefur sömu áhrif á frammistöðu og gráðu PE greiningar og stigs ómettunar. Vegna mismunandi fjölliðunaraðferða og rekstrarskilyrða er hægt að breyta hlutfallslegum sameindamassa á breitt svið, svo sem frá gagnrýnnum hlutfallslegum sameindaþyngd 10.000 til tugþúsundir, hundruð þúsunda eða jafnvel milljóna. Hlutfallsleg sameindamassadreifing er einnig breytileg eftir mismunandi fjölliðunarskilyrðum, sérstaklega fyrir lágþrýsting PE með burðargatara, sem er hlutfallsleg sameindamassadreifing frá nokkuð þröngum til nokkuð breiðum. Hlutfallsleg sameindamassi venjulegs PE er 40.000 ~ 120.000 og UHMWPE er 1.000.000-4.000.000. Því hærri sem mólmassa er, því betra er vélrænni eiginleiki plastefnsins, svo sem togstyrkur, lághitastig innleiðingareiginleika, viðnám gegn sprungu í umhverfisálagi osfrv., En vinnsluárangurinn versnar.

Til viðbótar við ofangreindar breytur er hægt að tjá stærð PE sameindarinnar með bræðsluhraða (MFR) til að sýna óbeint stærð hlutfallslegs sameinda massa, því minni sem MFR, því hærra er hlutfallslega sameinda massinn og öfugt, Því lægri sem hlutfallsleg sameindamassi. Fyrir LDPE er MFR 20 ~ 50 g/10 mín, fyrir HDPE 4 ~ 15 g/10 mín og fyrir LLDPE 3 ~ 10 g/10 mín.

Fyrir LDPE hafa MFR og fjöldinn meðaltal hlutfallsleg sameinda massamynd eftirfarandi áætlað samband:

Stærð hlutfallslegs sameindamassa og dreifing hans gegna mikilvægu hlutverki í notagildi og vinnsluárangur plasts, ofangreint samband sýnir bara áhrif stærð fjölliða sameindarinnar á vinnsluárangur, vegna þess að stig MFR er líkamlegt Magn sem einkennir stærð bræðslu seigju, sem er mælikvarði á vinnslu vökva, og það er einnig eftirfarandi áætluð tengsl milli MFR og augljósrar seigju (η) bræðslunnar:

HDPE vegna lægri MFR, meira en seigjan (hlutfallslegur mælikvarði á hlutfallslegan sameindamassa) tjáð. Iðnaðar PE leyst upp í tetrahýdrónaftaleni eða decahydronaphthalene, massahlutfall þess í lausn: C er 0,5%, há og lítill þéttleiki PE voru mældir við 120 ℃ 75 ℃ við aðstæður seigju lausnarinnar η, eftirfarandi formúla er reiknuð en styrkur seigju [η ']

þar sem η0 er seigja leysisins, PA-S.

MFR endurspeglar ekki hlutfallslega sameindamassadreifingu, í raun hefur hlutfallsleg sameinda massadreifing mikil áhrif á vökva hennar, þar sem hlutfallsleg sameinda massadreifing breikkar, bræðslufluttan eykst, þar sem lítill hlutfallslegur sameinda massa hluti jafngildir til Mýkingarefni háa hlutfallslegs sameinda massa PE. Fyrir PE með sama meðaltalshlutfalls sameinda massa hefur PE með breiðari dreifingu betri flæði. Að auki hefur þéttleiki PE einnig mikil áhrif á seigju bræðslu þess, lítill þéttleiki, seigja er einnig lítil. Þess vegna er MFR bræðsluhraði ekki hentugur til að meta hlutfallslegan sameindamassa PE með mismunandi þéttleika. Í stuttu máli er hlutfallslegur sameinda massi lítillar, breiðs dreifingar LDPE hagstæð fyrir vinnslu sveigjanleika hans, en flestir notkunareiginleikarnir, sérstaklega vélrænni eiginleikarnir eru óhagstæðir, þannig PE eru eins og PE er mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á endanlegan árangur PE.