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HDPE、LDPE及LLDPE树脂材料性能比较

 

       

摘要:本文通过HDPE、LDPE及LLDPE三种树脂的材料的生产原料、分子结构、密度、结晶度、软化点、耐腐蚀性、温域、机械性能、拉伸强度、断裂伸长率、抗环境应力开裂(见表1)及工业生产原理、工艺及添加剂来分析三种材料的工程应用范围和各自的应用的特点和适用工程范围。

       聚乙烯(Polyethylene)是五大合成树脂之一,是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。目前,我国已是世界上最大的聚乙烯进口国和第二大消费国。聚乙烯是有乙烯单体聚合而成的,聚乙烯塑料是以聚乙烯树脂为基材,添加少量抗氧化剂、滑爽剂等助剂后制成的塑料产品。聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大类。

       1 高密度聚乙烯,英文名称为“High Density Polyethylene”,简称为“HDPE”。

       HDPE无毒、无味、无臭,密度为0.940~0.976g/cm3,它是在在齐格勒催化剂催化下,在低压条件下聚合的产物,所以高密度聚乙烯亦成为低压聚乙烯。 
HDPE是一种由乙烯共聚生成结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明状。其具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性,它能抗强氧化剂(浓硝酸)、酸碱盐以及有机溶剂(四氯化碳)的腐蚀和溶解。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性,可用于防潮防渗用途。 
       不足之处是其耐老化性能和环境应力开裂性不如LDPE,特别是热氧化作用会使其性能降低,所以高密度聚乙烯在制成塑料卷材时添加了抗氧化剂和紫外线吸收剂来改善其不足之处。

       2 低密度聚乙烯,英文名称为“Low density polyethylene”,简称为“LDPE”。

       LDPE无毒、无味、无臭,密度为0.910~0.940g/cm3,它是在100~300MPa的高压下,用氧或者有机过氧化物为催化剂聚合而成,也成高压聚乙烯。 
       低密度聚乙烯在聚乙烯树脂中是质量最轻的品种。与高密度聚乙烯相比,其结晶度(55%~65%)和软化点(90~100℃)较低;有良好的柔软性、延伸性、透明性、耐寒性和加工性;其化学稳定性较好,可耐酸、碱和盐类水溶液;有良好的电绝缘性和透气性;吸水性低;易燃烧。性质较柔软,具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性(可耐-70℃)。 
不足之处是其机械强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。分子结构不够规整,结晶度(55%-65%)低,结晶熔点(108-126℃)也较低。其力学强度低于高密度聚乙烯,防渗系数、耐热性和抗日光老化性差,在日光或高温下易老化分解而变色,导致性能下降,所以低密度聚乙烯在制成塑料卷材时添加了抗氧化剂和紫外线吸收剂来改善其不足之处。

       3 线性低密度聚乙烯,英文名称“Linear Low density polyethylene”,简称为“LLDPE”。

       LLDPE无毒、无味、无臭,密度处于0.915~0.935g/cm3之间,是乙烯与少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下,经高压或低压聚合而成的一种共聚物,常规LLDPE的分子结构以其线性主链为特征,只有少量或没有长支链,但包含一些短支链。没有长支链使聚合物的结晶性较高。
LLDPE与LDPE相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点,还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能,并可耐酸、碱、有机溶剂等。 
综上分析,上述三种材料在不同防渗工程类型中担当着各自重要的任务。HDPE、LDPE及LLDPE三种材料都具有很好的绝缘和防潮、防渗性能,无毒、无味、无臭的性能使其在农业、水产养殖、人工湖、水库、河道上的应用也极其的广泛,并得到中国农业部渔业局、上海水产科学研究院、渔业机械仪器研究所的大力推广及普及应用。 
       在强酸、强碱、强氧化剂和有机溶剂的介质环境中,HDPE和LLDPE的材质性能可以得到很好的发挥和利用,尤其是HDPE在抗强酸、强碱、强氧化性能和抗有机溶剂的特性方面远远高于其他两种材料,所以HDPE防渗防腐卷材在化工、环保行业得到了充分的利用。 
而低密度聚乙烯也拥有很好的耐酸、碱、盐溶液的特性,并且具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性。所以在农业、蓄水养殖、包装,特别是低温包装和电缆材料上应用较为广泛。

表1 HDPE LDPE及LLDPE材料新能比较

塑料名称高密度聚乙烯 HDPE低密度聚乙烯 LDPE线性低密度聚乙烯 LLDPE
性能比较
气味、毒性

 

无毒、无味、无臭无毒、无味、无臭无毒、无味、无臭
密度0.940~0.976g/cm30.910~0.940g/cm30.915~0.935g/cm3
结晶度85-65%45-65%55-65%
分子结构仅包含碳-碳与碳-氢结合键,需较多能量才能断裂聚合物分子量较小,需较少能量即可断裂线性结构、支链、短链较少,需较少能量即可断裂
软化点

 

125-135℃90-100℃94-108℃
机械性能强度高、韧性好、刚性强机械强度较差强度高、韧性好、刚性强
拉伸强度较高
断裂伸长率较高
冲击强度较高
防潮、防水性能对水、水蒸气、空气的渗透性好,吸水性低,具有良好的防渗透性隔湿性、隔气性较差对水、水蒸气、空气的渗透性好,吸水性低,具有良好的防渗透性
耐酸、碱、腐蚀、有机溶剂性能耐强氧化剂腐蚀; 耐酸、碱和各种盐类腐蚀;不溶于任何有机溶剂等。耐酸、碱、盐溶液腐蚀,但耐溶剂性较差耐酸、碱、有机溶剂
耐热/寒耐热、耐寒性能好,在常温甚至在-40F低温下均如此,有极好抗冲击性能,低温脆化温度< -90o C耐热性能较低 低温脆化温度<-70oC

 

耐热、耐寒性能好 低温脆化温度< -90o C
抗环境应力开裂较好

 



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