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PE塑料的性能與(yu)應用
廈門易仕*限(xian)公司專業塑料水(shuǐ)分儀,密度計生産(chan)商
TPO密度計 TPE顆粒密(mì)度檢測儀 TPR粒子密(mì)度測試儀 TPV PET塑料水(shuǐ)分儀 PVC聚氯乙💯烯塑(sù)料水分測試儀 ABS由(yóu)丙烯腈 丁二烯含(hán)水率檢測儀苯乙(yǐ)烯聚☔合的塑料密(mì)度計 PA尼龍塑✏️料密(mì)度檢測儀 尼龍料(liao)密度測試儀 尼龍(lóng)顆粒水分測試儀(yi) PS聚苯乙烯塑料水(shui)分測定儀 再生塑(su)料密度測定儀 聚(ju)丙烯PP(PP塑料)比重計(jì)聚乙烯 (PE) 聚乙烯比(bi)重檢♋測儀聚丙烯(xi)比重測試儀 聚苯(běn)乙烯比重測定儀(yi) 聚氯乙烯比重測(cè)試儀 塑料⁉️顆粒密(mi)度檢測儀 PVC顆粒水(shuǐ)🔱分測試儀 PE粒子密(mì)度計
PE即聚乙烯(xi),是一種具有多種(zhong)結構和特性的聚(ju)合物。它主要分爲(wei)📱低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、線性低密度聚乙(yi)烯(LLDPE)、及特殊性能(néng)的超高分子量聚(jù)乙烯、低相對分子(zi)質量聚乙烯、高相(xiàng)對分子質量高密(mi)度聚乙烯、極低密(mi)度聚乙烯等。一般(bān)來說相對密度低(dī)于0.920的聚乙烯,通(tōng)常稱爲低密度聚(ju)乙烯;相對密度等(deng)于💯或大于0.940的聚(ju)乙烯稱爲高密度(dù)聚乙烯;相對密度(du)在0.926~0.940範圍内的聚(jù)乙烯稱爲中密度(du)聚乙烯。
由PE的分類上就(jiù)能看出,密度是關(guān)系着PE塑料性能(neng)差異的主要指标(biao),其次是相對分子(zi)質量,而密度又是(shì)樹脂結晶度和分(fen)子線型結構不同(tong)造成的。線性結構(gou)的PE,結晶度高,密(mi)度大,熔融溫度、硬(yìng)度、屈服強度、彈性(xìng)模量也高。盡管PE分子間的力不大(dà),但主要因結晶度(du)高,分子便堆砌🚶緊(jǐn)❗密而強度增大。相(xiang)反,支鏈度大的PE結晶度較小,則密(mi)度較低,可延伸性(xìng)與韌性較大,即爲(wei)柔韌性材🎯料。
相對分子質(zhì)量及其分布會直(zhí)接影響結晶度,進(jin)而影響一系列性(xìng)能,如:強度、硬度、韌(rèn)性、耐磨性、耐化學(xue)藥品和老化及✍️耐(nài)低溫脆折性等越(yuè)高,而斷裂伸長率(lü)降低🔅。相對分🈲子質(zhi)量分布窄🈲,對韌性(xing)和低溫脆性卻有(yǒu)所提高。而耐長期(qī)載荷變形,耐環境(jìng)應力開裂性則下(xia)降。所以,相對分子(zi)質量分布的🤩寬窄(zhǎi)對PE制品的種類(lei)與使用性能也有(yǒu)密切關系。
另外,熔融指數(shù)是聚乙烯熔體流(liú)動性的定量指标(biao),也是反映💋聚乙烯(xi)分子量大小的一(yi)個标志。一般情況(kuang)下,PE的熔融指數(shu)越高,其分子量越(yue)低;反之PE的熔融(rong)指數越低,其分子(zǐ)量越高。PE的熔融(rong)指數對其加工影(ying)響較大。熔融指數(shu)大,則流動🚶♀️性就好(hao),對注射成型有利(lì),但對于直接擠出(chū)吹塑來說,則不希(xi)望🆚熔融指數💚過高(gao),特别是HDPE,熔融指(zhǐ)數大,型坯易産生(shēng)下墜,影響型坯的(de)正常成型。若要吹(chuī)塑🈲大型制品時,應(yīng)該選用高分子量(liàng)高密度聚乙烯(代号爲HMWHDPE),其重均(jun)分子量在30~50萬範(fan)圍内,其分子量不(bu)僅明顯地高于一(yī)般HDPE(重均分子量(liang)在15~20萬之間),而(er)且分子量分布較(jiào)寬,其熔體張力大(dà),采用直接擠出吹(chui)塑成型時,大型制(zhì)件的型坯也不易(yì)産生下墜問題。采(cǎi)用HMWHDPE制得的塑料(liào)制品還具有良好(hao)的耐沖擊性、耐蠕(ru)變👣性📞以及🔞耐應力(li)開裂性。
⒈常用聚乙烯的性(xing)能介紹
⑴ 低密度(dù)聚乙烯性能:LDPE爲(wei)乳白色蠟狀顆粒(li),它具有無毒、無味(wei)、無臭,是PE中zui輕的(de)品種,結晶度較低(dī),爲55﹪~65﹪熔體流動(dong)速率較寬,約爲0.2~50g/10min,具有良好的柔韌(ren)性、延伸性、透明性(xìng)、耐寒性,有優良的(de)加工性、化學穩定(ding)性及透氣性較好(hǎo),電絕緣性能優異(yì),但其機械強度、透(tòu)濕性、耐老化性能(neng)較差及耐熱性低(di)于高密💋度聚乙烯(xī)。
⑵ 高密度聚乙烯(xi)的性能:HDPE爲白色(sè)粉末或顆粒狀,無(wú)毒、無味、無臭,與LDPE相比,支鏈較少,結(jie)晶度較高,密度較(jiao)大,相對分子質量(liàng)常爲十✉️幾萬到幾(jǐ)十萬,熔體流動速(sù)率範圍較窄;具有(you)♋較高的剛性和韌(rèn)性🚩,優良的機械性(xing)能和耐熱性,還具(ju)有較好的耐溶劑(jì)性、耐蒸汽滲透性(xìng)等。
① HDPE的(de)各項性能見表1—4
表1 HDPE 的物理性(xìng)能
項 目 | 數 值(zhí) |
平均相(xiang)對分子質量/104 | 7~30 |
結晶度(%) | 80~95 |
密度(dù)/g·Cm-3 | 0.941~0.965 |
表觀密度(dù)/g·Cm-3 | 0.50~0.55 |
熔體流動(dong)速率/g·(10min)--1 | 0.1~8.0 |
折射率η25D | 1.54 |
吸水率(%) | 0.03 |
透明(ming)度 | 不透(tòu)明 |
表2 HDPE的力學性能
項 目 | 數 值 |
拉伸強度/MPa | 22~45 |
斷裂伸長(zhǎng)率(%) | 200~900 |
拉伸模量(liang)/MPa | 420~1060 |
壓縮(suo)強度/MPa | 22.5 |
彎曲強度/MPa | 25~40 |
彎曲模量/MPa | 1100~1400 |
剪切強(qiang)度/MPa | 20~36 |
沖(chong)擊強度無缺口 | 不斷 |
/103J·m-2缺口(kǒu) | 10~40 |
邵氏硬度D | 62~72 |
表3 HDPE的熱(rè)性能
項(xiàng) 目 | 數 值 |
熔融(rong)溫度/℃ | 126~136 |
維卡軟(ruǎn)化點/℃ | 121~127 |
熱變形(xíng)溫度/℃ | -- |
0.45Mpa | 60~82 |
1.82Mpa | 40~50 |
脆(cuì)化溫度/℃ | -70~-100 |
熱導(dǎo)率/W·m-1·K-1 | 0.39 |
比熱容/J·kg-1·K-1 | 2302 |
線(xiàn)膨脹系數/x10-5·℃ | 11~13(0~40℃) |
表4 HDPE的電性能(néng)
項 目 | 數 值 |
體積電阻(zu)率/(Ω·cm) | ≥1016 |
相對(dui)介電常數 | 2.3~2.4 |
介質(zhì)損耗因數 | 0.0002~0.0005 |
介電(diàn)強度/KV·mm-1 | 18~28 |
HDPE塑料可以采(cai)用擠出法、注塑法(fa)、擠出吹塑法、擠出(chū)壓制法等方法成(chéng)型。産品用途廣泛(fan)。
HDPE塑料的品種很(hěn)多,可根據具體需(xu)要選用,可用于中(zhong)🙇♀️空吹塑成型的國(guo)産HDPE材料較多,也(yě)較容易從市場購(gòu)得。
在擠(ji)出吹塑成型中,HDPE常用來吹塑耐腐(fu)蝕的中小型各類(lei)容器和汽車中👅空(kōng)配件等産🧡品。
⑶ 中(zhōng)密度聚乙烯的性(xing)能:MDPE大分子鏈的(de)支化程度及其性(xing)能在很多方面介(jie)于HDPE和LDPE之間。它(tā)的密度和結晶度(dù)主要是由分子鏈(liàn)中支鏈多少與長(zhǎng)👄短不同決定的。支(zhi)鏈多而長,密度和(hé)結晶度下降,具有(you)較好的柔韌和低(di)溫特性,但拉伸強(qiang)度和硬度、耐熱性(xìng)🏃♀️等不如HDPE..但耐環(huan)境應力開裂性和(hé)強度長期保持性(xìng)較好。
⑷ 線性低密(mi)度聚乙烯:LLDPE是乙(yi)烯與少量α-烯烴(ting)共聚而制得的一(yi)種高聚物,其分子(zi)結構與普通的LDPE(長鏈長分支)、HDPE(長鏈少分支)不(bu)同,爲長鏈上附有(you)若幹短的分支的(de)結構,分支的長短(duǎn)與數量決定于共(gong)聚單體的種類與(yu)用量。因此♈,分支有(yǒu)較強的規律㊙️性,且(qiě)LDPE分子量的分布(bu)相對要狹窄一些(xie)。因此,即使LLDPE和LDPE的結晶度相當,密(mì)度相近,性能上卻(que)顯示出較大的🏃🏻差(chà)異。
由于(yú)普通商品級LLDPE分(fèn)子量分布比較狹(xia)窄,采用直接擠出(chu)吹塑法吹制中空(kong)容器時,型坯易下(xià)墜,難以制得性能(néng)優良的産㊙️品,因此(cǐ)當采用直接擠出(chū)吹塑法制LLDPE中空(kong)容器時,應選用分(fen)子量分布較寬的(de)、吹塑級LLDPE樹脂。
⑸ HMWHDPE塑料:HMWHDPE(High Molecular Weight High Density Polyethylene)稱爲高相對分(fèn)子質量高密度聚(ju)乙烯,它是PE類的(de)新品種之一,有均(jun)聚物與共聚物之(zhi)分,可以用淤漿⭐法(fa)和氣相法來生産(chan)。聚合反應在低壓(ya)(0.48~3.1MPa)、低溫(80~110℃)和過渡(dù)金屬催化劑存在(zai)下進行,所用催化(hua)劑有齊格勒型或(huò)以鉻氧化物爲基(jī)礎的菲利浦型。共(gòng)聚單體多爲1-丁(ding)烯、1-辛烯等α-烯(xi)烴。
HMWHDPE的重均相對(dui)分子質量爲(2~5)x105,共聚物(wu)的密度爲0.941~0.965g/cm³,而一(yi)般的HDPE的密度爲(wei)0.941~0.954g/cm³。共聚物的密度(dù)與共聚物單體的(de)關系密切,其結晶(jing)度與物理⁉️特性也(yě)不同于均聚物。
HMWHDPE具有優良的耐環(huán)境應力開裂性、沖(chòng)擊強度、拉伸強度(du)💃、熔體強度、良好的(de)剛性、高防潮性、耐(nài)磨性、化學穩定性(xìng)和沖擊性。
① HMWHDPE基本特性及(jí)影響因素見表5-5
表5 HMWHDPE基(jī)本特性及影響因(yin)素
項 目 | 密 度(du) | 相對分(fen)子質量 | 相對分子質量分(fèn)布 |
增加(jiā) 減少 | 增加 減少 | 加寬 變窄 | |
耐(nài)環境應力開裂 |
|
|
|
沖擊強度(dù) |
|
|
|
剛度 |
|
| — — |
硬度 |
| — — | — — |
拉伸(shēn)強度 |
| — — | — — |
滲透性 |
| — — | — — |
撓曲性 |
| — — |
|
耐磨性(xing) | — — |
| — — |
加(jia)工流動性 | — — |
|
|
熔體強度 | — — |
|
|
熔體粘(zhan)度 | — — |
|
|
共(gong)聚物含量 |
| — — | — — |
HMWHDPE可以用擠出和吹(chuī)塑法成型,在擠出(chū)成型時,擠出機需(xū)要設計強制冷卻(què)和進料溝槽的進(jin)料段,以提高生産(chǎn)效率,防止聚合物(wu)降解并提高材料(liào)的進料性⛷️能,并且(qie)可使擠出量提高(gao)60%以上。HMWHDPE在大型(xíng)工業吹塑件的成(chéng)型中,主要用來制(zhi)作容積200L以上的(de)大型中空容器、塑(su)料托盤、大型儲水(shuǐ)罐、儲油罐等。
近幾年國内(nei)各石化企業開發(fa)生産出了多種牌(pái)号的HMWHDPE,并且每年(nian)都有新的牌号材(cái)料出現,購買時主(zhǔ)要應根據需要及(ji)市場的情況。國産(chan)牌号主要有:DMDY1158,7000F,8200B等。
②國産HMWHDPE的(de)性能參數
國産HMWHDPE牌号及(jí)性能參數見表6
表6 國産HMWHDPE的牌(pai)号及性能參數
廠 家 | 牌(pái) 号 | 熔體指數 /(g/10min) | 密 度 /(g/cm3) | 拉伸 強度 /MPa | 斷裂 伸長 (%) | Izod缺口沖擊(jī)強度 /(Kj/m2) | ESCR② |
大(da)慶石化 | 8200B | 0.03 | 0.956 | 440 | 850 | >75 | >600 |
7000F | 0.044 | 0.955 | 250 | >500 | >30 | >400 | |
揚子石化 | 8200B | 0.03 | 0.956 | 440 | 850 | >75 | >600 |
7000F | 0.044 | 0.955 | 250 | >500 | >30 | >400 | |
齊魯石化(huà) | DMDY1158(粉料) | 2① | 0.953 | 250 | 700 |
| >428 |
獨山子(zi) 石化 | HD5420GA | 1.5~2.5① | 0.953 | 288 | 800 |
| >350 |
注:①采用190℃,21.6kg測試(shi)條件。
②ESCR爲耐環境應力開(kai)裂指數。
⒉聚乙烯的其它特(te)性
各種(zhong)牌号的聚乙烯,其(qi)性能因組成、結構(gòu)、分子量及分布等(deng)的不同而不盡相(xiang)同。但就聚乙烯類(lei)塑料而言,它們之(zhī)間存在着許多共(gong)同的特點,正是這(zhè)些基本特征,使它(ta)們能夠作爲塑料(liào)中空容器的主要(yao)材料,在實踐💘中得(de)到了廣泛的應用(yòng)。
⑴力學性(xing)能
PE具有良好而(ér)均衡的機械性能(néng),除了塑料花料等(deng)高流動性PE之外(wài),通常PE的拉伸強(qiang)度均在10MPa以上,斷(duàn)裂伸長率可達500%或更高。
PE的強度(du)與分子結構之間(jian)有密切的關系。高(gāo)密度聚乙烯♍大分(fèn)🌍子🔅結構規整性強(qiáng),結晶度高,強度較(jiào)大。一般高🧡密度聚(jù)乙烯的📱拉伸強度(dù)等性能均明顯高(gao)于低密度聚乙烯(xi),其中拉🔆伸強度㊙️可(ke)達低密度聚乙烯(xī)的2倍以上,但高(gāo)密度聚乙烯的沖(chong)擊強度較低密度(du)聚乙烯🌈要🐆低。
⑵耐化學腐蝕(shi)性
PE是耐化學腐(fǔ)蝕性的塑料之一(yi),它的耐化學腐蝕(shi)性可簡要歸🔴納🐉如(ru)下:
①PE耐絕大多(duō)數的稀酸,通常也(ye)不受各種鹽及其(qí)溶液的💃🏻侵蝕,但會(huì)受氧化型濃酸破(po)壞,在高溫下還會(hui)受氧化劑類物質(zhi)的侵蝕;
②PE通常不受醇、醛(quan)、酮以及酯類物質(zhì)的腐蝕;但在室溫(wen)下會因爲芳烴、脂(zhi)芳烴、鹵化烴的作(zuò)用而引起一定程(cheng)度的溶脹,LDPE在60℃以上、HDPE在80℃以上(shàng)溶解作用也增大(da);
PE在常溫下受鹵(lu)素的影響較小,但(dan)高溫下會作用加(jiā)速;
③PE對(dui)油類約有吸收,如(ru)礦物油、香精油會(huì)通過PE材料散逸(yi)出去;
④PE制品在脂肪及芳(fang)香烴、醛、酮、醇、濃硫(liu)酸、去污劑及皂、油(you)及脂肪、堿金屬的(de)氫氧化物等應力(lì)開裂劑的作用下(xià)可能會産生應力(li)開裂。
⑶耐(nài)候性
PE在紫外線(xian)、高能輻射的作用(yòng)下,會在空氣中發(fa)生降解,導緻變色(sè)、表面龜裂直至脆(cuì)化、失去強度而喪(sàng)失使用價值。因此(cǐ),對于⛱️室外🔴應用或(huò)者經受陽光直射(she)的PE中空容器,應(yīng)當使用耐候性配(pei)方,即在PE主料中(zhōng)加入适量的紫外(wài)線吸收劑、遮光劑(ji)(光屏蔽劑)等(deng)助劑,以防紫外光(guang)的危害。若PE中空(kōng)容器外觀允許呈(cheng)黑色,可在PE中配(pèi)入1﹪~2﹪的碳黑(碳黑是一種價廉(lian)物美的紫外光屏(ping)蔽劑),使其耐候(hòu)性大幅度提高。
⑷阻隔性
在中空制(zhi)品類塑料包裝容(róng)器的多數應用中(zhong),阻隔🔞性能💃🏻往往是(shi)十分重要的。在對(duì)各種物質的阻隔(gé)性中,對氧、二氧化(huà)碳、氮氣、有♋機溶劑(ji)的透過性能以及(ji)對水和水蒸氣的(de)透過性能,這些在(zài)實際應用中特别(bié)重要,它們能直接(jie)影響到塑料容器(qì)對✂️所包裝物🧡品的(de)保護效果。
一般地講,PE的(de)阻隔性能随着密(mì)度的增大而改善(shan),也就是說高密度(dù)🏃♀️聚乙♍烯比低密度(du)聚乙烯的阻隔性(xing)能要好,但是對于(yú)不同物質的阻隔(ge)性能相差極大。PE對水蒸氣的透過(guò)有的阻隔性能,特(te)别是高密度聚乙(yi)烯🧑🏽🤝🧑🏻,是阻❗隔水蒸氣(qi)透過的的塑料之(zhi)一。PE對氧、二氧化(hua)碳、氮以及衆多的(de)有機溶劑,特别是(shì)脂肪烴、芳烴💔類等(deng)的阻隔性能較差(chà)。因此需阻氧保存(cún)的物品、脂肪烴、芳(fāng)烴及其溶液等物(wu)質,切忌采用PE類(lèi)中空容器包裝。
⑸衛生性能(neng)
PE本身無毒、無味(wei),可直接接觸食品(pin)、藥品等物質。但是(shi)在用于㊙️食品✔️、藥品(pin)包裝時,對包裝的(de)加工過程中切❓忌(ji)配👈入對人體有害(hai)的塑料助劑,必須(xu)按照國家衛生标(biao)準的要求生産。
⒊ PE的吹塑(su)加工成型條件對(duì)産品性能的影響(xiang)以及注意事項
⑴成形溫度(dù)
實際應(yīng)用中的PE吹塑成(cheng)型溫度因PE的品(pǐn)種不同而異,通常(cháng)HDPE爲170℃~210℃,LDPE爲150℃~190℃。吹塑大型制品(pǐn)一般采用較高的(de)溫度,而吹塑小型(xing)制品一般采🏃🏻用較(jiao)低的溫度,但需注(zhu)意如果成型溫度(du)過低,容💋易産生型(xíng)坯鲨🈲魚皮現象或(huo)者熔體破裂;溫度(dù)過♍高則會出現型(xíng)坯下墜,導緻制品(pin)壁厚明顯不均。因(yin)此,在吹塑制品過(guo)程中,應随時觀察(chá)型坯的質量,發現(xiàn)型坯不正常需🤟及(jí)時調整溫度。
⑵擠出速度
切忌過渡(du)提高擠出速度和(hé)降低成型溫度,否(fǒu)則容易引起型坯(pi)産生鲨魚皮及熔(róng)體破裂的現象,同(tóng)時産生較大的離(li)模膨脹,型坯的壁(bi)厚增大,導緻制品(pǐn)的質量🈲增大。因此(ci)提高擠出速度應(yīng)以不産生鲨魚皮(pí)和熔體破裂爲前(qian)👌提,同時還需要調(diao)節🔴模頭的芯🈲棒與(yǔ)口模調⛷️節環間的(de)距🌈離以維持制品(pin)的質量(重量)在标準範圍之内(nei)。
⑶壁厚調(diào)節
壁厚(hou)調節包括周向(徑(jìng)向)壁厚調節與軸(zhou)向壁厚調節。通過(guo)對擠出型坯的周(zhou)向(徑向)、軸向壁厚(hòu)調節,就可實現對(dui)PE吹塑中空容器(qi)的壁厚控制。
普通的口模(mo)一般通過調節螺(luo)栓移動口模調節(jiē)圈在水平面上的(de)位置,使型坯壁厚(hou)趨于均勻,不産生(sheng)彎曲、平行向下🥰移(yí)動。縱向🏃♂️調節由型(xíng)坯壁厚程序控制(zhi)系統來完成。在型(xing)坯擠出過🤟程中,按(an)預置程序,通過伺(sì)服閥驅動液壓缸(gang),使模頭的芯棒上(shang)下移動以調節口(kou)模間隙,從而調節(jie)型坯壁厚的軸向(xiang)分布。
⑷模(mó)具溫度
模具溫度對聚乙(yǐ)烯中空吹塑制品(pin)的外觀、成型收縮(suo)率及強度均有影(ying)響,此外,模具溫度(du)還影響吹塑成型(xing)🧑🏾🤝🧑🏼的周期。模🐅具溫度(du)高,PE吹塑制品的(de)外觀可得到改善(shan),但是尺寸穩定性(xing)下降🌐,機械強度(特别是抗沖擊強(qiang)度)下降,生産周(zhōu)期延長,生産效率(lǜ)下降;模具溫度過(guo)高,還可能産生制(zhi)品在截坯夾斷部(bù)位過薄的弊端,因(yīn)此适當降⭕低模具(ju)的溫度是有利的(de)。但是模具溫度過(guo)低也會出現一些(xie)問題,如鎖📧模時型(xíng)坯與模具接觸部(bù)分急劇冷卻,型㊙️坯(pi)還未達到制品設(shè)計形狀之👅前就難(nan)以延伸了,可能導(dǎo)緻制品的厚度不(bú)均。
⑸吹塑(sù)空氣壓力
PE中空(kong)吹塑時氣壓的高(gāo)低因原料的不同(tóng)而異,LDPE的吹塑壓(ya)力一般取0.2~0.4MPa,HDPE的吹塑壓力一般(ban)取0.4~0.7MPa。對于部分(fèn)HMWHDPE的厚壁制品可(ke)取0.6~1.2MPa。
适當提高吹塑壓(ya)力有助于制品與(yu)模腔壁之間的接(jie)觸,提高冷卻效率(lü),冷卻定型效果的(de)改善且有助于縮(suo)短成型周期,可提(tí)高🌈吹塑制品表面(miàn)質量,但過高的吹(chuī)脹壓力⁉️會增大合(hé)模機構的負荷。
4. 典型配方與改性(xìng)
HDPE通常用于大中(zhong)型容器制作的主(zhu)要原料,多數情況(kuang)🆚下,對于某💰一個特(tè)定的大中型擠出(chū)吹塑制品而言,一(yi)般✔️隻需要采用一(yi)❤️種塑料原料就可(ke)以成型,并且🌈可以(yǐ)達到比較好的質(zhi)🐆量水平。
但是,由于近年原(yuan)油價格的普遍上(shàng)漲,導緻塑料原料(liào)♋價格🧑🏽🤝🧑🏻大幅攀升,同(tóng)時也由于真正能(neng)夠用于大中型、超(chāo)大型中空📧吹塑制(zhì)品🧡的塑料原料的(de)牌号并不是太多(duō),因此也就導緻😄了(le)這一領域的塑料(liào)原料配方技術的(de)發展和進步。預計(jì)在可以預見的未(wei)來幾年内,這一領(ling)🈲域的原材料🐕配方(fāng)技術将會得到較(jiao)快的發展,能夠🔅适(shì)用各種特殊用途(tú)的原料配方将會(hui)受到大中型中空(kong)吹塑制品廠家的(de)重視和開發,同時(shí),這一領域将會努(nu)力在保障制品質(zhì)量的基礎上,千方(fāng)百計的降低塑料(liao)原料的綜合成本(ben)和生産成♉本。由此(cǐ),引出HDPE擠出吹塑(sù)原料配方的設計(ji)及注意事項。
HDPE的(de)性能主要取決于(yú)其密度、相對分子(zǐ)質量及相對分子(zi)質量分布三個因(yīn)素。密度越大,制品(pǐn)的剛性和硬度越(yue)高,耐化學腐蝕性(xìng)能越強;相對分子(zǐ)質量越高,聚合物(wu)流動就越慢,韌性(xìng)和耐環境🐆應力開(kāi)裂性就越好;相對(duì)分子質量分布的(de)寬窄則會直接影(ying)響聚合物流動的(de)快慢。
在(zai)大中型中空吹塑(su)制品配方的研發(fā)方向上,一方面将(jiang)會🈚更加🐅功能化,不(bú)斷追求制品功能(néng)的完善和👅使用壽(shou)命的延長;而另一(yī)方面将會在優化(hua)産品質量的同時(shí),追求較大幅度的(de)降低原材料成本(ben)和運🙇🏻行成本,以其(qi)獲得更大的收益(yì)❗。進行配方💃設計時(shi)應考慮的三個💞基(jī)本原則是:
⒈ 盡量滿足中(zhōng)空吹塑制品的各(ge)種使用功能及用(yong)途,
⒉ 塑料原料配(pei)方具有良好的加(jiā)工性能,
⒊ 通過配(pèi)方的設計與改進(jin),降低生産成本。
4.1 典型配方
⒈ 25~100升容器
⑴配方設計:
表7 25-100升 聚乙烯塑(su)料桶配方
樹脂名稱 | 樹脂型号 | MI | 相對密度 | 配比質量份 |
HDPE | 5200B | 0.35 | 0.964 | 60~80 |
LDPE | LD100 | 2.0 | 0.9225 | 40~20 |
HDPE | 8200B | 0.030 | 0.954 | 60~80 |
LDPE | LD117 | 1.6 | 0.930 | 60~80 |
從以上配(pei)方可知,每一組配(pèi)方中都加有高壓(yā)聚乙烯(LDPE),其原因(yin)是單一采用HDPE時(shi),其吹塑制品的強(qiang)度、硬度雖然得到(dao)保證,但是缺乏一(yī)🙇♀️定的韌性。中大型(xíng)塑料桶的跌落試(shì)驗中,塑料桶應❓具(jù)有一定的韌🔴性才(cái)能保障标準高度(du)下跌落不破裂,因(yin)此配入适當的LDPE對提高HDPE塑料桶(tong)的綜合性能是必(bì)要的。
化(huà)學危險品中空塑(su)料包裝桶配方設(shè)計:
如:試(shì)制容器25L的包裝(zhuang)桶,桶的質量爲1800g。用于盛裝濃度爲(wèi)68.2﹪的濃硝酸。單純(chún)的HDPE容器耐濃硝(xiao)酸性能是不足的(de),但是加入适當的(de)高聚物改🌈性劑㊙️之(zhi)後,可使HDPE耐濃硝(xiao)酸的性能明顯提(tí)高。即采用EVA和低(di)分子改性劑LC改性HDPE制(zhi)濃硝酸包裝容器(qi),試驗配方如表8。
表8 濃(nóng)硝酸包裝用HDPE容(róng)器試驗配方組成(cheng)
份數編(bian)号 原料(liào) | 配方1 | 配方2 | 配方3 |
HDPE | 100 | 100 | 100 |
EVA |
|
| 2 |
LC |
| 2 | 2 |
碳黑 | 0.1~0.5 | 0.1~0.5 | 0.1~0.5 |
白油 | 0.2~1.0 | 0.2~1.0 | 0.2~1.0 |
配方中(zhōng)HDPE爲HHM5205,熔體流動(dong)速率MFI=0.35g/10min;EVA牌号560,熔體流動速率MFI=3.5 g/10min,密度=0.93,VA含量14﹪;低分子改性劑LC,中國産,工業級(ji)。
上述三(san)種配方制得的包(bāo)裝桶檢測結果見(jiàn)表5-26。
表(biao)9 HDPE及其改性配方(fāng)制得的25L桶用于(yu)包裝濃硝酸的檢(jiǎn)測結果
測試項目 | 測試現象 | 配方1 | 配方(fāng)2 | 配方3 | |
裝硝酸(suan)前 | 外觀(guan) | 符合标(biāo)準GB13508-1992 | 合格 | 合格 | 合格 |
密(mì)封試驗 | 未洩漏 | 合格 | 合(he)格 | 合格(ge) | |
跌落試(shì)驗 | 未破(po)裂 | 合格(ge) | 合格 | 合格 | |
堆碼試驗 | 未倒塌 | 合格 | 合格 | 合格 | |
懸吊試驗 | 與基準面水平(píng) | 合格 | 合格 | 合格 | |
裝硝酸六個月(yuè)後 | 外觀(guan) | 配方1放置1個月之後(hòu)桶體出現破裂;配(pèi)方2跌落破裂;配(pèi)方3均無明顯變(biàn)化 | 不合(he)格 | 合格(gé) | 合格 |
密封試驗(yàn) | 合格 | 合格 | |||
跌落試驗 | 不合格 | 合格 | |||
堆碼試驗 | 合格 | 合格 | |||
懸吊試驗 | 合格 | 合格 | |||
以上三種配方,經(jīng)按普通包裝檢驗(yàn)全部合格。但是,用(yong)于盛裝濃硝酸,配(pei)方1一個月後就(jiu)破裂了,因此不宜(yí)盛裝濃硝酸;配方(fāng)2六個月後跌落(luò)試驗桶體破裂了(le),不合格,雖然其它(ta)☔試👉驗💋合格,若👅用來(lái)盛裝濃硝酸有危(wēi)險性,建議不宜采(cǎi)用;配方3從表3-18可以看出,用于盛(shèng)裝濃硝酸半年後(hòu)所有試驗都合格(gé)。由此得出,在HDPE中(zhōng)配入EVA和低分子(zi)改性劑LC,之後(hòu),改性HDPE抗濃硝酸(suān)的性能明顯改善(shan),可以用于制造濃(nóng)硝酸(68.4﹪)的包裝(zhuang)桶。
⑵一種(zhong)戶外塑料座椅的(de)塑料配方表。
表10 一種戶(hù)外塑料座椅的塑(sù)料配方表
塑料牌号 | 7000F | 6098 | 18D | EVA | 色母粒(lì) |
比例 % | 40 | 40 | 18 | 1.5~1.8 | 0.5~0.2 |
注(zhù):配方中7000F,6098均爲(wei)高密度聚乙烯,具(jù)有較高的分子量(liàng)。18D爲低密度聚乙(yi)烯。EVA在這個配方(fāng)中主要作爲加工(gong)助劑使用,改善吹(chui)塑制品的外觀質(zhi)量和增強抗沖擊(ji)能力。
由于普通(tōng)的高密度聚乙烯(xi)樹脂相對分子質(zhì)量不高🤟,如HHM5502牌号(hao)的樹脂是相對分(fèn)子質量約爲15萬(wàn)左右、典型的吹塑(sù)成型級乙烯和己(ji)烯共聚物,雖♌然它(ta)的力學性能、剛性(xìng)及表面硬度均較(jiao)好,但耐環境應力(li)開裂能力和抗沖(chòng)擊強度都比較差(chà)、熔體強度不高🔴、擠(ji)出型坯過程中下(xia)垂現象嚴重。如果(guo)采用該牌号樹脂(zhi)制造200L,淨重10.5kg全(quan)塑料大桶按國家(jia)标準作跌落試驗(yàn),則出現破裂現象(xiang)。可見相對分子質(zhi)量較低的樹脂基(jī)本上是不适合于(yu)生産100~200L以上的(de)大型塑料桶的。
采用相對(duì)分子質量大于25萬的HMWHDPE樹脂吹塑(sù)成型200L以上的大(da)型桶在進行與上(shàng)述相同試驗條件(jiàn)作跌落試驗時,通(tong)🙇🏻常不會發生破裂(liè)現象,同時桶體壁(bi)厚的均勻性也得(de)以明顯改善,大型(xíng)桶的耐環境應力(li)開裂能力也成倍(bèi)地得以提高。因此(cǐ)設計100~220升大型中(zhōng)空塑料桶配方時(shí)一定要将相對分(fen)子質量大于25萬(wan)作爲首先考慮的(de)指标,其次是樹脂(zhī)的密度,實踐證明(míng)🎯,當樹💞脂的密度處(chù)在0.945~0.955g/cm3的範圍内時高相(xiang)對分子質量高密(mi)度聚乙烯樹脂制(zhì)品的剛性和耐應(ying)力開裂性能是比(bi)較均衡的。工業生(shēng)産中,當對制品♉的(de)抗沖擊性能和耐(nài)應力開裂☎️性能要(yao)求苛刻時(如汽(qì)油箱等),往往選(xuǎn)用密度爲0.945g/cm3的樹脂爲原(yuán)料;再其次是加工(gong)性能相對容易性(xìng)等。現在,許🐉多國家(jiā)都針對大型塑料(liào)桶設計生産原料(liào),它的✨相對🙇♀️分子質(zhì)量、熔體流動速率(lü)及相對密度都适(shì)合制作大型中空(kōng)塑🔱料桶。
表11爲部分牌号(hao)高相對分子質量(liàng)高密度聚乙烯樹(shù)脂⭐,它們都可以直(zhí)接選用制作100~220升甚至更大的中(zhong)空塑料桶,且不需(xū)要摻入其它樹脂(zhī)來改進性能,它們(men)已經完達到大型(xíng)中空塑料桶的使(shi)用性能
表11 大型中空塑(su)料桶樹常用脂牌(pái)号及廠家
廠家 | 樹脂牌号 | MI | 相對(dui)密度 |
中(zhong)國上海石化 | CH202 | 2~3 | 0.953 |
中國揚子石化(hua) | 2100J | 6.5 | 0.985 |
日本大林 | HXM50100 | 10 | 0.950 |
英國 | HM4560XA | 5.5 | 0.947 |
從實(shi)踐經驗中得出:在(zai)大型中空吹塑塑(su)料桶的原材料中(zhong)不要盲目添加礦(kuang)物性母粒來降低(dī)成本或提高硬度(du),否則對産品的質(zhì)量影響相當大,特(te)别是對于液體狀(zhuang)危險品的包裝桶(tong)而言,産品質量将(jiang)很難得到*的保障(zhàng),在這方面的配方(fāng)改性技術還有待(dai)于進一步的研究(jiū)與開發。
聚乙烯的共混改(gǎi)性可以改善PE材(cai)料的一些缺點。表(biao)12中列舉了聚乙(yǐ)烯共混改性所要(yao)達到的目的以及(jí)所用的共混組分(fen)。
表12 聚(jù)乙烯共混改性概(gài)況
共混(hun)改性的目的 | 改性用的聚(jù)合物 |
1.改性HDPE或(huò)LDPE的綜合性能 | 相互摻混(hùn)或分别加入LLDPE組(zǔ)成三元共混物 |
2.改性PE的沖擊性(xing)能 | 熱塑(sù)性彈性體或橡膠(jiao)類物質 |
3.改善PE的印刷性能 | 聚丙烯酸酯(zhǐ)類、氯化聚乙烯、乙(yi)烯-醋酸乙烯共(gòng)混物(EVA) |
4.改善PE對油類的(de)阻隔性能 | 聚酰胺 |
5.改善(shan)PE的發泡成型性(xìng)能 | 聚異(yì)丁烯,乙烯-醋酸(suan)乙烯共混物(EVA) |
6.改善LLDPE及(ji)UHMWPE加工成型性能(néng) | LDPE、HDPE、LLDPE或低聚物(wù)類加工性改進劑(jì) |
⑴ HDPE和LDPE的共混
LDPE較柔軟(ruan),但因強度及氣密(mi)性較差不适宜制(zhi)取各種中空容器(qì)等制品,另一方面(miàn)HDPE硬度較大,缺乏(fa)柔韌性不宜制取(qǔ)軟制品。将兩種密(mi)度的聚乙💃烯共混(hun)可以制得軟硬适(shi)中的聚乙烯材料(liao),從📱而适📱應廣泛的(de)用途。表13及表14給出兩種不同密(mi)度的聚乙烯共混(hùn)後的性能與組成(cheng)的關系。
表13 HDPE與LDPE共混的(de)物理性能
HDPE/LDPE | 密度(du) (g/m3) | 結晶度 (﹪) | 邵氏硬度 (D) | 熔體(tǐ)指數 (g/10min) | 軟化點 (℃) | 拉伸強度 (MPa) | 斷(duàn)裂 伸長(zhang)率 (﹪) | 熱變形 溫度 (℃) |
0:100 | 0.920 | 48 | 49~51 | 1.86 | 106.5 | 0.13 | 750 | 43.9 |
10:90 | 0.923 | 50 | 53~55 | 3.24 | 109.2 | 0.12 | 400 | 51.6 |
20:80 | 0.926 | 52 | 52~55 | 5.94 | 109.4 | 0.13 | 275 | 51.6 |
30:70 | 0.929 | 54 | 53~56 | 10.58 | 110 | 0.14 | 100 | 52.7 |
40:60 | 0.931 | 55 | 56~57 | 17.06 | 115 | 0.15 | 75 | 57.7 |
50:50 | 0.933 | 57 | 55~57 | 33.00 | 115.6 | 0.17 | 25 | 56.1 |
60:40 | 0.937 | 59 | 58~59 | 60.0 | 115.6 | 0.17 | 10 | 57.7 |
70:30 | 0.934 | 64 | 59~61 | 76 | 118.3 | 0.16 | 10 | 60 |
80:20 | 0.947 | 63 | 61~62 | 144 | 118.8 | 0.15 | 10 | 61.1 |
90:10 | 0.950 | 69 | 62~64 | 255 | 119.4 | 0.14 | 10 | 65.5 |
100:0 | 0.952 | 70 | 63~65 | 467 | 121.1 | 0.14 | 10 | 65 |
表14 HDPE與LDPE共混(hun)物的藥品滲透性(xing)
HDPE/LDPE | 滲透系數[g.mm/(24小(xiao)時.cm)]×105 | |
80﹪乙醇 | 蒸餾水 | |
100:0 | 12.5 | 2.75 |
90:10 | 9.39 | 2.28 |
70:30 | 6.49 | 1.83 |
50:50 | 5.80 | 1.95 |
30:70 | 4.45 | 1.68 |
10:90 | 2.60 | 1.13 |
0:100 | 3.10 | 1.13 |
注:藥品(pǐn)滲透性的測定是(shì)在規格爲25ml,壁厚(hou)爲0.7~1.2㎜,表面(miàn)積爲51.2cm2的試瓶中進行的(de),測定條件爲40℃,相(xiàng)對濕度爲50﹪。 | ||
由表13可知(zhī),兩種密度不同的(de)聚乙烯按各種比(bǐ)例共混後可以得(de)到一系列有中間(jian)性能的共混物。這(zhe)些聚乙烯的性能(néng),如密度、結🌏晶度、硬(yìng)度、軟化點等的變(bian)化很有規律,符合(hé)根據原料共混比(bǐ)所計算的線性加(jia)和🌈值。然而,斷裂伸(shen)長率及拉伸強度(du)的變化稍顯特殊(shū)㊙️,當在HDPE中摻入的(de)比例少于60:40時,斷(duàn)裂伸長率基本不(bú)變,既使比例爲50:50時,但此時拉伸強(qiang)度卻出現一極大(dà)值。
由表(biao)14可知,LDPE中摻入(rù)HDPE增加了密度,降(jiang)低了藥品的滲透(tòu)性,也降低了透氣(qi)性👌和透☔汽性。此外(wài),上述共混聚乙烯(xī)的剛性較好,而剛(gāng)性㊙️對于🌐生産中空(kōng)容器等是必須具(ju)備的性質。由于剛(gāng)性和強度的提高(gāo),那麽中空成型的(de)産品力學♻️強度等(deng)也📧相應得到提高(gao)。
⑵ PE與乙(yi)烯-醋酸乙烯(EVA)共混物的共混
PE與乙烯-醋酸乙(yi)烯(EVA)的共混物具(ju)有優良的柔韌性(xing)、加工性,較好的透(tòu)氣性和印⭐刷性,因(yīn)而受到廣泛的重(zhòng)視。
EVA是乙烯和醋(cu)酸乙烯(VAc)的無規(guī)共聚物。EVA中醋酸(suan)乙烯含量低時,有(you)一定結晶度。用于(yú)共混的EVA,要求結(jié)晶度低,所以應用(yòng)VAc含量40﹪~70﹪的EVA。此外,當EVA中VAc含(han)量在10﹪~20﹪範圍爲(wèi)塑性材料,而VAc含(han)量超過30﹪是彈性(xing)材料。
EVA常常與其(qí)它聚合物共混,作(zuò)爲後者的改性劑(jì),這是由于EVA具有(yǒu)良好的撓曲性、韌(rèn)性、耐應力開裂性(xing)和粘結性能。
PE和(hé)EVA共混物的性能(néng)可在寬廣的範圍(wei)内變化,這是由于(yú)所用EVA中VAc的含(han)量、EVA的分子量、EVA的摻混量,共混物(wù)制備以及加工成(chéng)型條件等很多因(yīn)素都影響其性能(neng)。
⑶ PP與PE的共混
PP與PE的(de)共混通常采用機(jī)械共混法共混,操(cao)作簡便,共混物♊組(zǔ)🔴成比易變化,因此(ci)共混物性能容易(yi)調節。PP與PE共混(hun)物的拉伸強度一(yī)般随PE的含量增(zēng)加而下降;PP與PE共混,韌性有所改(gǎi)善,例如摻入10﹪~40﹪高密度聚乙烯(HDPE)的聚丙烯共混物(wu),在-20℃時落球沖擊(jī)強度比PP提高八(bā)倍以上,且加工流(liu)動性增加,因而适(shì)合于大型容器♈的(de)注射成型。
此外,工業中還(hai)常常采用适當的(de)高分子化合物,通(tōng)過⭕共🎯混♍改💃🏻性提高(gāo)PP的低溫沖擊性(xing)能。其中*的改性劑(ji)是乙丙橡膠和丁(dīng)基橡膠等,其次是(shì)S.BS和EVA以及LDPE。下(xia)面列出三組聚丙(bing)烯與LDPE及其它物(wu)質共混改性的具(ju)有實用價值的比(bi)較典型配方。
表15中己二(er)酸爲成核劑,有增(zēng)加結晶數量、減小(xiǎo)球晶尺寸的作用(yòng)。加入LDPE和己二酸(suan)可以提高聚丙烯(xī)的缺口沖擊強度(dù)和低溫(-5℃)沖擊(jī)強度,還有助于提(ti)高物料的透明性(xìng)。
表15 聚(jù)丙烯共混改性配(pèi)方三例
配料量編号 組分名稱 | 1 | 2 | 3 |
聚丙烯 | 100 | 50 | 90 |
順(shùn)丁橡膠 | 10~15 |
|
|
LDPE |
|
| 10 |
S.BS |
| 50 |
|
防老劑 | 适量 | 适(shì)量 |
|
己二(er)酸 |
|
| 0.5 |
4.2 填(tián)充改性
⒈ 填充改(gǎi)性的目的及作用(yong)
在中空(kong)成型塑料中加入(ru)一定量的填充劑(ji)是爲了降低生産(chǎn)成本和(或)改(gǎi)善主料的某些性(xing)能。
填充(chōng)劑的作用除了降(jiàng)低成本外,還具有(you)下列作用,如♍降🤞低(dī)成型💋收縮率,提高(gao)剛性和模量調節(jiē)樹脂粘🐅度,改💃🏻善着(zhe)色效果,降低表面(mian)粗糙度,改善耐熱(re)性、耐磨性、耐腐蝕(shi)性等。加入功能性(xìng)填充劑還能賦予(yu)複合材料導電、導(dao)熱、防輻射等功能(neng)但是也🏃🏻會帶來一(yi)些不足,如流動性(xing)降低,加工困難,影(ying)響透明性,增加🐆密(mì)度,降低韌性🧑🏽🤝🧑🏻等。
TPO密(mì)度計 TPE顆粒密度檢(jian)測儀 TPR粒子密度測(cè)試儀 TPV PET塑料水分儀(yi) PVC聚氯乙烯塑料水(shui)分測試儀 ABS由丙烯(xī)腈 丁二烯含水率(lǜ)檢🥰測儀苯乙烯聚(jù)合的塑料密度計(ji) PA尼龍塑料密度檢(jian)測儀 尼龍料密度(dù)測試儀 尼龍顆粒(li)水分測試儀 PS聚苯(ben)乙烯塑料水分測(cè)定儀 再生塑料密(mi)度測定儀 聚丙烯(xi)PP(PP塑料)比重📞計聚乙(yǐ)烯 (PE) 聚乙烯比重檢(jian)測儀聚丙烯比👌重(zhòng)測試儀 聚苯乙烯(xī)比重測定🈲儀 聚氯(lǜ)乙烯比重測試儀(yí) 塑料🐪顆粒密度檢(jiǎn)測儀 PVC顆粒水分測(cè)試儀 PE粒子密度計(jì)
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