你每天都用它. 但是聚乙烯塑料是什么?

101关于这个无处不在的现代材料

聚乙烯是目前最常见的消费塑料, 并被用于许多日常材料. 它是一种热塑性bwin体育, 这意味着它可以融化成液体,然后冷却成固体, 多次. 不同的加工条件会产生不同等级的聚乙烯,这些聚乙烯可以用于非常不同的用途——从一端的柔性保鲜膜, 在另一侧的硬柱柱盖上.

聚乙烯最吸引人的特性之一是它的耐用性. 耐褪色、耐剥落, 同时也不受许多化学物质的影响, 例如酸和腐蚀性溶液. 聚乙烯是优良的电绝缘体. 它在极冷的条件下仍能保持其特性,但在高温下可以熔化.

聚乙烯塑料:一种碳氢分子 

乙烯分子三维模型和键结构
聚乙烯是由2个碳原子和4个氢原子组成的乙烯分子.

分子结构与一般性质

聚乙烯由碳氢化合物链组成,其中最基本的成分是乙烯分子, 由两个碳原子和四个氢原子组成. 当乙烯分子以直链或支链结合在一起时,就形成了聚乙烯. 在这个过程中,两个碳原子之间的双键被分开,产生一个自由基来连接下一个乙烯分子. 大分子不是共价连接的, 但它们通过分子间的作用力而形成晶体结构. 侧枝的数目越少, 结晶度越低,密度越高,这可以在不同类型的聚乙烯的不同性能中观察到.

聚乙烯具有耐候性,但长时间暴露在阳光下会变脆. 这一限制可以通过添加紫外线稳定剂来克服. 它可以被点燃,并将继续燃烧后,点火源是黄色尖端蓝色火焰被移除, 什么会导致塑料滴漏. 聚乙烯的表面特性可以防止它不经过预处理就粘在一起或印在一起. 聚乙烯可以是透明的, milky-opaque, 或者不透明, 取决于材料的等级, bwin体育的厚度, 添加剂的存在.

聚乙烯支链的图形表示
聚乙烯支链图示

分类的聚乙烯

低密度聚乙烯(低密度聚乙烯) 聚合物链上既有长又有短的分支. 这些树枝的存在使链子不会挤得太紧, 给了低密度聚乙烯一种灵活性,使其适合于应用,如塑料袋, 电线绝缘, 和塑料包装. 低密度聚乙烯对包括酸在内的大多数化学物质具有高度抗性, 基地, 醇, 醛, 酮, 和植物油. 它的吸水率也很低.

线性低密度聚乙烯(L低密度聚乙烯) 与低密度聚乙烯相似,但主要由线性链和许多短侧支组成. 它通常是用乙烯与1-丁烯等α -烯烃的共聚反应生产的, 天津石化, 和1-octene. 通过调整组成配方,可以控制成品的特性.

高密度聚乙烯(HDPE) 主要由直链分子组成,它们是通过分子间的力结合在一起的. 没有侧分支,确保链条紧密地压在一起. 这种高密度导致bwin体育具有中等硬度, 使其适合于切菜板等应用, 果汁容器, 塑料木材, 和玩具. HDPE具有良好的耐化学性, 并能在极低的温度下(零下76华氏度)保持坚韧. 它有一个蜡质的表面纹理,这是防风雨.

超高分子量聚乙烯(UWMPE) 有极长的链条,可以纺成比钢具有更高的抗拉强度的线. 长直链之间分子间力量的强度创造了具有非常高的冲击强度的坚固材料. 它被用于防弹背心等应用. 和其他聚乙烯类型一样, 地耐大多数化学物质, 除了氧化酸. 它还具有低吸湿性, 但它的自润滑特性使其具有很高的耐磨性.

美国试验和测量学会(ASTM) 确定各种等级聚乙烯的规格,包括各种应用的规格. 不同牌号聚乙烯的主要性能见下表:

低密度聚乙烯

HDPE

密度(磅/ in3)

.035

.035

.034

吸水率,24小时(%)

< 0.01

0

0

抗拉强度

1,800 – 2,200

4,600

3,100

缺口冲击强度

没有休息

3

没有休息

线性热膨胀系数(x10^-5 in/in/deg F)

3

3

3

最大持续使用温度(def F)

160

180

180

约. 熔化温度(F度)

230

260

280

介电强度(V/mil)短时间,1/8″厚

460-700

450-500

900

低密度聚乙烯

密度(磅/ in3)

.035

吸水率,24小时(%)

< 0.01

抗拉强度

1,800 – 2,200

缺口冲击强度

没有休息

线性热膨胀系数(x10^-5 in/in/deg F)

3

最大持续使用温度(def F)

160

约. 熔化温度(F度)

230

介电强度(V/mil)短时间,1/8″厚

460-700

HDPE

密度(磅/ in3)

.035

吸水率,24小时(%)

0

抗拉强度

4,600

缺口冲击强度

3

线性热膨胀系数(x10^-5 in/in/deg F)

3

最大持续使用温度(def F)

180

约. 熔化温度(F度)

260

介电强度(V/mil)短时间,1/8″厚

450-500

密度(磅/ in3)

.034

吸水率,24小时(%)

0

抗拉强度

3,100

缺口冲击强度

没有休息

线性热膨胀系数(x10^-5 in/in/deg F)

3

最大持续使用温度(def F)

180

约. 熔化温度(F度)

280

介电强度(V/mil)短时间,1/8″厚

900

化工厂制造聚乙烯塑料
一家生产聚乙烯的化工厂.

聚乙烯塑料是如何制成的?

聚乙烯的基本组成部分是乙烯分子, 由两个碳原子和四个氢原子组成. 乙烯存在于天然气中,在原油提炼过程中也会产生乙烯. 石脑油是炼油第一阶段的bwin体育之一, 哪一种是通过催化裂化来生产高辛烷值物质的. 这个裂化过程也产生乙烯, 哪些bwin体育与其他bwin体育分开,进一步加工成聚乙烯. 乙烯是气体.

根据要生产的bwin体育等级,聚乙烯有不同的加工方法.

低密度聚乙烯是将乙烯气体压缩到50的压力下制成的,000 psi, 之后,它被冷却并送入反应堆. 在反应器中加入引发剂,使聚合反应发生. 反应器中物料的不断搅拌确保了最大的转化率. 反应后,未使用的乙烯从bwin体育中分离出来,回收回压缩机. 聚合物被挤压、切割成颗粒,并在进入储存仓之前干燥. 颗粒通常被装入袋中,发送给客户,在那里它们将被熔化并加工成成品消费bwin体育.

高密度聚乙烯(HDPE)是在催化过程中制成的, 是什么使聚乙烯的制造过程在较低的温度和压力下进行. Ziegler-Natta和铬催化剂是早期使用的催化剂, 但为了改进生产工艺和bwin体育特性,新型催化剂不断被开发出来. 有些工艺甚至将不同类型的聚乙烯混合成一批, 模糊了不同bwin体育等级之间的界限.

L低密度聚乙烯也是在催化过程中通过添加α烯烃(丁烷)等共聚合物来生产的, 己烷). L低密度聚乙烯的分子结构为长链多短支结构.

超高分子量聚乙烯是用茂金属催化剂生产的, 产生极长的烃链(超过100,000个单体组成分子). 第二种称为凝胶纺丝的工艺是将加热的地凝胶挤出喷丝板. bwin体育在水浴中冷却. 这种纺丝工艺可以得到分子取向度高的纤维(95%)。, 是什么让它有如此高的抗拉强度.

塑料成型采用聚乙烯

聚乙烯以颗粒形式从工厂生产出来,并根据其规格分级. 客户在自己的生产过程中使用这些颗粒作为原材料, 需要通过加热和加压来融化它们吗, 然后将液态塑料成型. 根据原料的等级和所需要的成品类型,聚乙烯有多种成型方法:

热塑性聚合物注射成型机
聚乙烯是用注塑机加工成bwin体育的.
  1. 注塑
    注射成型是用聚乙烯制造成品的两种最常见的方法之一. 球团被送入加热的圆筒,旋转的螺旋将熔化的塑料推入模具. 在10,000-30,000 psi的高压下注入一定量的聚乙烯. 一旦注射完成, 模具在打开之前冷却,成品取出. 这是生产桶和瓶盖等大量bwin体育的典型工艺.
  2. 吹塑
    吹塑用于制造瓶子和注射器等bwin体育, bwin体育上哪里有空腔. 在吹塑过程中, 第一阶段涉及用标准注射模具围绕芯销成型预成型件. 一旦预成型冷却,它被放置在第二个模具的中心. 该预制件被重新加热,压缩空气通过芯销供给,将熔融的塑料吹向最终模具的内壁,从而形成内腔. 一旦冷却,销钉被移除.
  3. 压缩成型
    压缩成型主要用于热固性塑料, 哪些塑料是不能再加热和无数次重塑的. 粉末和其他材料可以添加到混合物中,以创造特殊的性能或增强最终bwin体育. 在这个过程中,塑料是通过加热的板对塑料施加压力而成型的. 这一过程的短周期使得它对大量应用具有吸引力,如汽车行业的零部件.
  4. 传递模塑法
    传递成型是将塑料加热到熔融状态,然后再进行压缩成型. 当有许多小孔或金属镶件时, 熔化的塑料更容易在它们周围形成,而不会扰乱排列.
  5. 电影插入成型
    这个过程包括在注射塑料之前将薄膜或织物材料插入注射模具, 所以电影是在成品中拍摄的.
  6. 挤压
    与注射成型一起, 挤压是将聚乙烯成形成所需形状的最常用方法之一. 颗粒通过料斗送入加热室, 用螺旋钻把熔化的塑料向前推进. 在加热室的末端是一个模具, 当塑料进入大气层时,是什么塑造了塑料的形状. 这一过程用于创建连续的板材、管、电缆、管道等. 成品落在传送带上,在那里空气冷却(有时由鼓风机辅助)。. 该bwin体育也可以插入水中,以加快冷却过程.
  7. 气体注射成型
    在气体注射成型中, 标准的注射成型工艺是通过一个额外的步骤来加强的. 将模具填充到所需的全部熔融塑料的70%, 然后将气体泵入腔内,将塑料推入模具的末端. 净效应是由于吹气,最终bwin体育有一个中空的中心, 更少的塑料被使用.
  8. 旋转成型
    粉末塑料被放置在一个中空的模具中,并固定在一个旋转的轮毂上. 轮毂在炉内的两个轴上旋转, 使塑料熔化并覆盖在模具内壁上. 轮毂通过冷却循环继续旋转, 这通常需要在模具外面喷水. 最后,将成品取出. 这种方法的优点是模具简单, 缺乏压力是必要的, 在成品中缺少焊接和连接.
  9. 结构性泡沫成型
    熔融的塑料与压缩气体一起被注入一个蓄能器,在塑料中产生泡沫效果. 泡沫塑料从蓄能器中注入模具. 从蓄能器到模具的压力下降导致塑料膨胀并填满模具. 冷却后, 皮肤光滑, 但是内核是泡沫状的, 使成品具有高刚性.
  10. 热成型
    热成型和真空成型是通过取一块塑料片来完成的, 加热至变软, 然后把它铺在模具上. 在某些情况下采用正气压, 而在另一些地方,则形成真空,将塑料压在模具上. 冷却后,成品排出.
  11. 反应注射成型
    反应注射成型是一种较新的塑料制品成型技术. 与传统的注射成型相比,这种塑料在较低的温度下与其他成分混合. 一个放热反应发生在模具内的压力塑料. 由于需要较低的温度和压力,生产成本降低. 还可以在混合物中加入玻璃纤维,以增加成品的强度.
聚乙烯塑料系柱套
塑料系柱护套是一种由聚乙烯制成的物品.

维护

聚乙烯是一种非常耐用的材料,不容易磨损或减弱. 然而,长时间暴露在阳光下会导致bwin体育脆性. 管道或储罐暴露在元素, 建议一个检查周期来识别任何蜘蛛织带或由于脆性开裂.

聚乙烯bwin体育的寿命和耐用性是如此之好,以至于许多制造商将其描述为免维护.

应用程序

聚乙烯是消费bwin体育中最常见的热塑性塑料, 并具有广泛的应用. 以下是一些更常见的用法:

  • 食品包装材料: 因为聚乙烯是如此的耐水吸收和化学损伤, 它被认证为安全使用的食品包装应用.
  • 医学油管: 由于聚乙烯具有抗污染的特性,它是一种理想的材料,可用于导管和其他医疗bwin体育.
  • 水桶、瓶子和垃圾箱: 由于塑料的硬度和在应力作用下的耐久性,它适合于消费bwin体育.
  • 防弹背心: 地纤维具有较高的拉伸强度, 然而,它们非常轻,是安全应用的理想材料.
  • 气电缆: 他们是光, 因此易于安装, 但强劲的, 在复杂的工业应用中也是有用的.

回收

塑料bwin体育因其对环境的影响而受到很多负面报道, 但和大多数潜在污染物一样, 导致环境破坏的是人类的行为,而不是bwin体育本身. 聚乙烯不能生物降解, 使其成为不适合通过垃圾填埋场处理的材料.

然而, 聚乙烯的特性使其成为回收利用的理想材料, 因为它可以被熔化并改造成另一种bwin体育. 除了, 它耐化学污染和吸收液体意味着回收的bwin体育不包含许多杂质. 有时, 在最终消费品的形成过程中,回收和原始材料混合在一起. 回收 number #2 applies to HDPE and #4 for 低密度聚乙烯; many recycling facilities can process both of these grades for reuse.

许多以前被认为是环境危害的材料(例如, 橡胶)正以更大的速度被回收,因为人们朝着可持续的生活方式和回收技术的发展.

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