-
聚丙烯
(polypropylene)
是由丙
烯单体经聚合作用而部分结晶的聚合物
,
英文
< br>缩写为
PP
。
其聚合方法有
4
种，
即溶液法、
溶剂淤浆法、
液相本体法和气相法。
由于聚合方法的不同，
所得到的聚丙烯树脂性能有差异。
据资料，
聚丙烯最主要
的两个性能是熔体质量流动速率和立体等规度。
1.
熔体流动速率（
MFR
）
——
热塑性材料在一定的温度和压力下，熔体每
10min
通过标准口模的质量，单位为
g/10min.
塑料熔体流动速率（
MFR
）
，以前
又称为熔体流动指数（
MFI
）和熔融指数（
MI
）
。一般说来，我们在聚丙烯加工
的时候，
以<
/p>
MFR
来表示它的流动性能，
熔融指数是
与聚合物的分子量相对应的，
与聚合物的相对分子质量成反比而与粘度成反比
。
MFR
的测量一般由一台挤出式塑度仪完成。其具体的操作方法参考
GB/T <
/p>
3682-2000,
可以在方法
A
或者
B
中任选一种，选择方法
B
时，熔体的密度值为
0.7386g/cm3
。试验条件为
M(
温度：
< br>230
℃，负荷：
2.16kg)
或
P(
温度：
230
℃，负
荷：
5.0kg)
，试
验前，应用氮气吹扫料筒
5s-10s
，氮气压力为
0.05MPa
。
2.
立体规整度（等规度）
——
等规度
(tacticity)
指的是有规异构体
(tacticity
polymer)
占有全部高分子的百
分数。在缩聚反应中，大分子结构中甲基基团的立
体位置基本以等规体、无规体、间规体
三种结构形式存在，其中，间规体的数量
甚微，可以忽略，而等规度即是描述有规异构所
占比例的物理量。这样，聚丙烯
的性质主要取决于等规结构分子在均聚物中的百分数。<
/p>
由于无规异构体的溶解度较强，故此聚丙烯分子可以被萃取，所
以，其等
规度我们可以用萃取法来测得。
3.
分子量及分子量分布
——
化学
式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对
分子质量
（
Relative molecular mass
）
，
而
分子量分布则是用分子量分布系数来表示的，
分子量分布表示聚合物的相对分子质量在其平均值周围扩展的程度。
分子量测定有端基分析法、溶液依数性法、渗透压法、气相渗透法、粘度法
等许多方法，
根据不同的分子量范围采用不同的方法。
而高聚物具有相同的化学
组成，
是由聚合度不等的同系物的混
合物组成，
所以高聚物的分子量只有统计的
意义，用实验方法测
定的分子量只是统计平均值，若要确切描述高聚物分子量，
除了给出统计平均值外，
还应给出试样的分子量分布，
分子量分布是由计算而得
出。
4.
颗粒外观
——
据中华人民共和国石油化工行业标准
(<
/p>
SHT1541-2006
热塑性
塑料颗
粒外观
)
，我们所指的是再
PP
颗粒中黑粒、色粒、大粒、小粒、色皮粒、拖尾粒、
絮状物、杂质等是
否达到要求。
将
1000g
树脂粒料经试验用套筛筛出定义中的大粒、小粒。在不少于
10min<
/p>
的时间内，用镊子拣净
1000g
粒料中
的各色粒子，并分类统计。
5.
粉末
灰分
——
衡量树脂中残留催化剂等物质含量的指标。
我们可以使聚丙
烯颗粒经过
850
煅烧后，来测量它所所残留的无机物灰分含量。
6.
结晶度
——
用聚合物中
结晶部分的质量占总质量的百分比来表示。
据现在
的研究来看，
我们一般通过衍射仪测试的数据来进行定性的分析，
之后我们可
以
直接得到结晶度的数值。
7.
拉伸强度
——
拉伸强度
(tensile
strength)
是指在特定温度和
湿度环境中，
材料产生最大均匀塑性变形的应力。
用聚丙烯片材
在拉伸机上在做断裂实验时的
我们可以得到其具体的数值。
聚乙烯由乙烯进行加聚而成的高分
子化合物，
根据聚合条件的不同实际分子量从一万至
几百万不等
，聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，稍能伸长，无毒，易燃，燃烧时熔融
滴落，发
出石蜡燃烧时的味道，聚乙烯的性能与其分子量有关，也与其结晶度有关。
一、聚乙烯的物理性能
聚乙烯的很多机械性能都决定于材料的密度和熔融指数。其密
度在
0.90-0.96g/cm3
范
围内的变化。聚乙烯的熔融指数（熔体流动指数）变化范围很大，可从
0.3-25.0
以上。聚乙
烯的很多重要性能都随着密度和熔融指数而变化。参
见图表（
1
）
项目
聚乙烯（
PE)
密度
熔融指数
测试方式
单位
g/cm3
G/10min
性能值
0.9-0.96
0.3-25.0
ASTM D-1505
ASTM
D-1238
聚乙烯（
PE)
图表（
1
）物理性能
二、聚乙烯的机械性能
聚乙烯的很多机械性能都取决于材料的强度，断裂，变曲，拉伸，冲撞有关，也与材
料的热性能有关。详细见图表（
2
）
项目
弯曲模量
冲击强度
拉伸强度
伸长率
硬度
测试方式
ASTM D 790
ASTM D 638
ASTM D 638
ASTM D 638
ASTM D 2240
单位
MPA
KJ/m2
性能值
≤
750
≥
23
15.3-23
800-1200
55
MPA
%
度
聚乙烯（
PE)
图表（
2
）
机械性能
三、聚乙烯的热性能
聚乙烯材料的玻
璃化温度较低，为
125
℃，但在较宽的温度范围内，能保持它
的机械性能，
线性高分子量聚乙烯的平衡熔点为
137
℃，但一般很难达到平衡点，通常在加工时的熔点范
围为
132-135
℃。
聚乙烯的着火温度是
340
℃，
自燃温度是
34
9
℃，
其尘埃的着火温度是
450
℃，
聚乙烯的熔融指数决定于其分子量的大小，
不同分子量的聚乙烯材料混合时，
其熔融指数也
按一定的规
律取其一定的值。参见图表（
3
）
项目
熔点
结晶点
热变形温度
脆化温度
维卡软化温度
PE
=
Polyethylene
，
聚乙烯
，
是结构最简单的高分子有机化合物，当今世界应用最
PE
聚乙
烯广泛的高分子材料，由乙烯聚合而成，根据密度的不同分为高密度聚乙烯、中密
度聚乙
烯和低密度聚乙烯。
聚乙烯
有很多种
，
通常按工业化出现的年代来分有
1939
年工业化的第一代聚乙烯，
即：
高压法聚乙烯（低密度聚乙
烯）、
1953
年工业化的第二代聚乙烯，即：低压法聚乙烯（
高
密度聚乙烯）、
1977
年工业化的
第三代聚乙烯，即：线性低密度聚乙烯（
LLDPE
）、
1984
年工业化的第四代聚乙烯，超低密度聚乙烯（
VLDPE
），以及
1958
年工业化的超高分子量
测试方式
ASTM D 2117
ASTM D 2117
ASTM D 648
ASTM D 746
ASTM D 1525
单位
℃
℃
℃
℃
℃
性能值
123-125
110-115
80
≤
-60
110-125
聚乙烯（
PE)
图表（
3
）
热性能
聚乙烯（
UHMWPE
）和
20
世纪
90<
/p>
年代出现的茂金属聚乙烯（
MPE
）。严
格说来上述聚乙
烯在生产过程中，有的添加了少量的
4
碳或
8
碳的
α
烯烃作为共聚单体，但由于
α
烯烃
使
用
量很少，所以还保持了聚乙烯的不少特性。
（一）低密度聚乙烯（
LDPE
）
LDPE
的特性是：（
1
）
LDPE
是密度为
0.91~0.92
5g/cm3
的白色蜡状颗粒状固体，无味无
嗅无毒；（
2
）
LDPE
是典型
的结晶型聚合物，结晶度为
55%~65%
，熔点为
105~126
℃；
（
3
）
LDPE
是非极性材料，易带静电，
表面能低，因而在印刷、复合前应进行电晕处理，
以提高表面能，
加工过程中，应注意
防静电
，
避免静
电积累影响制品质量或电火花放电，引
起火灾；
（
4
）
LDPE
透明性优良，
热封性优良，可广泛用于透明低温冷冻包装制品的生产；
（
5<
/p>
）
LDPE
阻湿性优良，是制作干燥
食品
或需要良好防潮物品包装的优质原料。但
LDPE
阻
气性大，易透过各类气体；（
6
）
LDPE
虽有一定的耐油脂性
，但其耐油脂性和耐有机溶剂
性不如聚丙烯，因此，当厚度小时，不适宜长期放置汽油、
酒精、油脂等。使用
LDPE
时，
最好
厚度应超过
50mm
；（
7
）
LDPE
具有易燃性，燃烧时，火焰无烟无色，
且有烧滴现象
并有蜡烛气，是鉴别的一个特点。
LDPE
挤出吹膜时应选择熔融指数
（
MI
）
为<
/p>
2
～
6g/10min
< br>的吹膜级粒子，
不仅有良好开口性，
还有良好热封性。<
/p>
挤出机
均化段温度在
150~180
℃，
吹胀比
2~3
。
牵引比应与吹胀比平衡。
挤吹或注吹中空容器时，选择
MI
小于
2g/10min
< br>的挤吹级或注吹级的
LDPE
粒子，大于
2g
/10min
的粒子易产生瓶子的厚薄不均或根本
吹不出好的容器。挤出流涎
LDPE
膜时，一般
选用
8
～
15g/10min
的
MI
，太高的
MI
膜强度太低，挤出温度视流涎膜用途而定，如果为热
封用
，则温度不要超过
200
℃，如果为复合用，为了提高
PE
同其它基材的挤复牢度，可提
高到
300
℃甚至更高的温度，但超过
315
℃以上时，时间不能太长，避免分介加大，性能降
低。
（二）中密度聚乙烯（
M
DPE
）
中密度聚乙烯是密度为
0.926
～
0
.94g/cm3
，与
LDPE
有相同
性能的一种聚乙烯，由于密度
的提高，
MDPE
的结晶度高达
70%
～
80%
，而密度和结晶度的提高，则提高了
MDPE
< br>熔融
温度、制品的硬度和强度。
MDPE
处于
LDPE
和
HDPE
之间。应当指出
PE
也有用压延方法
成型成片材和
薄膜
的，但是由于
LDPE
熔融流动性太好，因此，压延加工都用于
P
E
的填充
改性材料中，如：片材用于真空吸塑包装制品时。
（三）高密度聚乙烯（
HDPE
）
高密度聚乙烯（
0.94
～
0.965g/cm3
）的刚性、强韧性、机械强度、耐溶剂性、耐应力开裂
性都比
LDPE
好。由于
MI<1g/10mm
的
HDPE
有很
高的强度，因此，用于
垃圾袋
是吹膜级
HDPE
的重要用途之一，熔点
126
～
136
℃，结晶度超过
90%
。回转成型用
HDPE
可以选用
MI3
～
20g/10min
的粒子或粉末，
生产大型高强度的包装容器。
注射
周转箱
可以用
MI
为
30
～
50g/10min
的
HDPE
。
HDPE
成型温度为
180
～
250
℃。
HDPE
特点是强度很高，
透明性差。
（四）线性低密度聚乙
烯（
LLDPE
）
LLDPE
除了具有
LDPE
的一些特性外，它还有以下几个特点：（
1<
/p>
）
LLDPE
具有极好的热封
性，虽然
LLDPE
的熔融温度比
LDPE
要高
5
℃左右，但<
/p>
LLDPE
的热封性具有良好的似离子
性
能，即：像离子型聚合物
surlyn
那样，热封面即使有严重
的污染，仍旧有高度的热封强
度；热封时温度只要高于起始热封温度就可有高热封强度，
而一般的
塑料
，如：
LDPE
热封
温度愈高，热封强度愈大，因此，如用
LL
DPE
为热封材料，可只需使用较低的热封温度就
可达到高度可
靠的热封强度，适宜于高速热合机使用；（
2
）
LLDPE
的熔融粘度相当地大，
是
< br>LDPE
的
10
倍，而且
LLDPE
的熔融粘度对温度不敏感，而对加工应力的敏感性则很强，
这就是说
LLDPE
不能用提高温度的
方法来降低粘度，而只能用提高加工的速度，即：提高
剪切应力的方法来提高熔融流动性
，因此，加工
LLDPE
的
螺杆设计<
/p>
是特殊的，主电机的功
率往往是
LDPE
的
2
倍以上。我们常常用
50%
的
LDPE+50%LLDPE
的混合料来改善二者的
性能，并使之可以在加工
LD
PE
的设备上加工
LLDPE
。
（五）茂金属聚乙烯（
< br>mPE
）
< br>mPE
同以上的各类
PE
不一样
，
它不是用一般的
ziegler-Natta
催化剂聚合而成的，
而是用二
茂基氯锆和甲基铝氧化物
组成的新型催化剂生成的。特点是具有
LLDPE
同样的性能，
同时
也可以用提高温度，
或提高剪切力的方法来提高流动性。<
/p>
它在塑料包装上一问世就得到广泛
的应用。
（六）超高分子量聚乙烯（
UH
MWPE
）
UHMWPE
是分子量超过
100
万
的一种聚乙烯，
由于分子量特别高，
其熔融流动性几乎为零，<
/p>
不适宜一般
加工
设备来加工，
而只适宜于采用热压法或者冷压烧结法加工，
现在利用其加入
其它
PE
的掺混法用挤出法也可挤出，目前除了使用
于包装容器外，还很少作其他用途。
在聚乙烯的配方设计上应注意以下几点：（
1
）各类聚乙烯及
其乙烯共聚物。如：乙烯同醋
酸乙烯酯（
EVA
）、乙烯同乙烯醇的共聚物等均有良好的相容性，因此可以共混改性以改善
共混
物的性能；（
2
）同一种产品型式，例如：薄膜，可以用多种生
产工艺制造。同一种原
料，
因生产工艺的不同，
制得的产品性能上是会有很大差异的；
即使同一种产品同一种原料
和生产
工艺
，使用的工艺参数不同，产品的性能也会
有差异，因此，在注意生产配方、工艺
外还应注意到生产中的温度，剪切应力，拉伸比等
参数；（
3
）当使用橡胶与塑料共混改性
时，最好使用粉末状的橡胶，或者应使用双辊炼胶机充分与塑料混炼，
后切粒再生产，
否则
橡胶不易分散入塑料中，而在使用功能性材料如：填充剂，
抗氧剂
，抗静电剂等改性时，最
好使用
母料，以达到更加均匀的添加效果；（
4
）配方的重要原则是在
全面满足制品使用要
求的情况下使用价格最便宜，生产方法最简单的工艺。
塑料的改性有化学改性和物理改性，共混配方是
一种物理改性，层合（
Lamination
）也是一
种改性。
即使是二种完全相容的材料，
也应当充
分混合均匀才能有良好效果。
共混物的性能
是二个完全相容的物
质的性能同它在共混物中的重量百分数的乘积之和。
基本概念
PE
管目前中国的市政
管材
市场，
塑料管
道正在
稳步发展，
PE
管、
PP-R
管、
UPVC
管都
占有
一席之地，
其中
PE
管强劲的发展势头
最为令人瞩目。
PE
管的使用领域广泛。
其中给水
管和燃气管是其两个最大的应用市场。
PE
树脂，是由单体乙烯聚合而成，由于在聚合时因压力、温度等聚合反应条件不
同，可得出不同密度的树脂，因而又有高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯之分。
在加工不同类型
PE
管材时，根据其应用条件的
不同，选用树脂牌号的不同，同时对
挤出机
和
< br>模具
的要求也有所不同。
国际上把聚乙烯管的材料分为
PE32
、
PE40
、
PE63
、
PE80
、
PE100
五个等级，而
用于燃气管和给水管的材料主要是
PE80
和
< br>PE100
。我国对聚乙烯管材专用料没有分级，这
使得
国内聚乙烯燃气管和给水管生产厂家选择原材料比较困难，
也给聚乙烯管材的使用带来<
/p>
了不小的隐患。
因此国家标准局在
GB/T13663-2000
新标准中作了大量的修订，规定了给水管的
不同级别
PE80
和
PE100
对应不同的压力强度，
并且去掉旧标准中的拉伸强
度性能，
而增加
了断裂伸长率（大于
3
50%
），即强调基本韧性。
PE
给
水管
给水用
PE
管材是传统的钢铁管材、聚氯文
字乙烯饮用水管的换代产品。
给水管必须承受一定的压力，
通常要选用分子量大、机械性能较好的
PE
树脂，如
HDPE
树脂。
LDPE
树脂的拉伸强度低，耐压差，刚性差，成型加工时尺寸稳定性差，并且
连接困难，不适宜作为给水压力管的材料。但由于其卫生指标较高，
LDPE
特别是
LLDPE
树
脂
已成为生产饮用水管的常用材料。
LDPE
、
< br>LLDPE
树脂的熔融粘度小，
流动性好，
易加工，
因而对其熔体指数的选择范围也较宽，通常
MI
在
0.3-3g/10min
之
间。
[
编辑本段
]
性能优势
一种好的
管道
，不仅应具有良好的经济性，而且应具备接口稳定
可靠、
材料抗冲击、抗开裂、耐老化、耐腐蚀等一系列优点，同传统管材相比，
HDPE
管道系统具
有以下一系列优点：
⑴连接可靠：聚乙烯管道系统之间采用电热熔方式连接，接头的强度高于管道本
< br>体强度。
⑵低温抗冲击性好：聚乙烯的低温脆化温度极低，可在
-60-60
℃温度范围内安全
使用。冬季施
工时，因材料抗冲击性好，不会发生管子脆裂。
⑶抗应力开裂性好：
HDPE
具有低的缺口敏感性、
高的剪切强度和优异
的抗刮痕能
力，耐环境应力开裂性能也非常突出。
⑷耐
化学腐蚀性好：
HDPE
管道可耐多种化学介质的腐蚀，
土壤中存在的化学物质
不会对管道造成任何降解作用。
聚乙烯是电的绝缘体，
因此不会发生腐烂、
生锈或电化
学腐
蚀现象；此外它也不会促进藻类、细菌或真菌生长。
⑸耐
老化，
使用寿命长：
含有
2-2.5%
的均匀分布的
碳黑
的聚乙烯管道能够在
室外
露天存放或使用
50
年，不会因遭
受紫外线辐射而损害。
⑹耐磨性好：
HDPE
管道与钢管的耐磨性对比试验表明，
HDPE
管道的
耐磨性为钢
管的
4
倍。在泥浆输送领域
，同钢管相比，
HDPE
管道具有更好的耐磨性，这意味着
HDPE
管道具有更长的使用寿命和更好的经济性。
⑺可挠性好：
HDPE
管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的
方式绕过障碍物，
在许多场合，管道的柔性能够减少
管件
用量并降低安装费用。<
/p>