第三章精讲 聚烯烃类塑料

CrO3
离子配 位聚合
离子型 聚合
液相淤 浆法
溶液法 聚合
0.94～0.96
0.95 ～ 0.97
85%～90％
95%～97％
塑料材料学
一、聚乙烯（ Polyethylene，PE）
聚乙烯结构与性能
聚乙烯是分子结构最简单、生产量最大、
应用最广的塑料品种。
聚乙烯为无臭、无毒外观呈乳白色的蜡状固体。

管材
3.线型低密度聚乙烯（LLDPE）
线型低密度聚乙烯（LLDPE）是在结构上介于高密度聚乙 烯和低密度聚乙烯之间的一种聚乙烯。 LLDPE用途： 特别适宜制作超薄塑料薄膜、容器

世界LLDPE消费结 构
薄膜占74%
14%
注塑6.9%
滚塑3.0% 电线电缆1.7%
7%
2% 3%
其它14.4%
PE的结构特点：
1.线形聚合物， 属高分子长链脂肪烃；分子对称无极性，
分子间作用力小，力学性能不好、电绝缘性好、熔点低； 2.分子链上含有短的甲基和长的烷基支链，支链越多，其 耐光降解和氧化能力越差。 3.分子量越高，力学性能越好；加工性能变差； 4.易于结晶，结晶度提高，制品密度、刚性、硬度、强度 等性能提高，但其冲击性能下降。
软而韧
2.热性能：随分子量和结晶度的提高而改善。 玻璃化温度低， 支化度增大，密度降低，熔融温度降低 热变形温度很低，热稳定性较好 比热容较大；热导率大，不宜作绝热材料 线膨胀系数较大，制品尺寸随温度变化较大
3.电性能：无极性，电性能优异，吸湿性很小 4.耐化学试剂和耐溶剂性：化学惰性，良好的化
温度℃ 60～70 50～60 90
压力MPa 3.2～3.5 0.5～1 3.5
催化剂 齐-纳催化剂 齐-纳催化剂 齐-纳催化剂
机理 定向配位聚合 定向配位聚合 定向配位聚合 PP聚合 PP聚合 PP聚合
PP的结构与性能

PP侧甲基对其性能的影响：
1.分子链变硬，规整性下降； 2.空间结构改变； 3.叔碳原子使PP化学性质活泼； 4.等规指数影响； 5.分子量对性能的影响。
均聚聚丙烯有极好的流变性和很好的加工性能。
塑料材料学
2. 无规共聚聚丙烯 特性：
2. 无规共聚聚丙烯
无规共聚聚丙烯通常含有1.5％－7％的乙烯，在分子链 上乙烯单体位置的无规律阻碍了顺式聚丙烯分子链的有规 立构和高结晶，因此无规共聚聚丙烯具有低结晶度，低熔 点，高透明度及柔软性的性能。无规共聚聚丙烯比均聚聚 丙烯轻，具有更好的耐低温冲击强度；对酸、碱、醇及低 沸点的碳氢化合物有很好的耐化学性。
PB的加工与应用

PB加工与应用
一、加工

聚1-丁烯可以采用注塑、挤出、旋塑、浇铸等方法成型，最重要的成型 方法是挤出。用于成型管材、薄膜和单丝等。
其加工性能特点是：
（1）熔融加工温度范围约在160—240℃。 （2）吸水率低，仅0.01％，不需对粒料预先进行干燥。 （3）成型收缩率大于聚丙烯，低于聚乙烯。 （4）挤出时具有较强的巴拉斯效应，比聚乙烯、聚丙烯更明显。 (5)成型后制品应时效处理不少于一周，以便获得结构稳定的第二晶型。
学稳定性。 5. 环境老化性能：含支链、双键，耐候性不好， 环境应力开裂。 6.燃烧性：极易燃烧。
聚乙烯的加工
1. 2.
3.
4. 5.
6.
7. 8.
一、加工性能 吸水性极小 分子链柔性好 熔体的非牛顿性不明显 比热容较大 结晶能力高 收缩率大 熔体易氧化 品级、牌号多
加工工艺
聚乙烯的应用
吹膜、流延、挤出涂布、挤出吹塑和注塑。低密度聚乙烯 的最大产品是薄膜。
用途：
普遍运用于食品、服装塑料袋、阻湿层、农用薄膜、日用 品塑料和收缩缠绕膜等，以及复合薄膜中的热封和粘合层。

世界LDPE消费结构
薄膜55.0% 涂层制品10.8% 注塑制品8.4% 电线电缆3.9% 吹塑1.9%
PP反应釜 PP薄膜电容器 PP阀门
PP汽车保险杠
PP风机轮壳 PP叶轮
PP的加工与应用

PP加工性能
1.吸湿性小； 2.成型方法多； 3.熔体粘度小； 4.易结晶，收缩率大； 5非牛顿流体，粘度对剪切速率和温度敏感； 6.熔体弹性大，冷却凝固快，易产生内应力； 7.受热易氧化降解。
聚烯烃类的制备
PE
PE的制备
温度℃ 高压 聚合 160～300 压力MPa 100～350 催化剂 过氧化 物 机理 自由基 实施方 法 气相本 体聚合 PE密度g/cm3 0.9l～0.925 结晶度 55％～65％
低压 聚合
中压 聚合
60～70
130～160
0.1～0.5
1.4～3.5
齐氏催 化剂
均聚聚丙烯 Polypropylene , PP
1.均聚聚丙烯
品种：
聚丙烯
等规PP：可作为塑料、纤维、 橡胶。
无规PP
有规PP
间规PP：不单独作塑料使用， 是一种很好的改性剂。广泛用
等规PP
间规PP
在制作热熔胶、压敏胶、溶剂 胶等包装用粘合剂上。
塑料材料学
1.均聚聚丙烯
1.均聚聚丙烯
受结晶及聚合条件的影响，最终聚合物的分子结构存在 等规、间规及无规三种不同的丙烯单体的立体构型。 等规聚丙烯是在Ziegler－Natta催化剂的作用下，通过 控制温度及压力来聚合的高结晶材料，是最常用的聚丙烯 形式。 特性： 密度低、熔点高、力学性能好，拉伸强度、屈服强度、压 缩强度、挺度、硬度等都优于聚乙烯，尤其是具有较好的 刚性和抗弯曲性；耐化学性极好，耐热性良好（150℃不变 形），但耐低温性能远不如聚乙烯。
LLDPE以其优良的拉伸性能和 延展性在薄膜市场逐步取代 LDPE，减少了LDPE在塑料市 场的份额。近年来，LLDPE在 缠绕膜和旋转成型方面的市场 份额不断提高。
74%
薄膜
注塑
滚塑
电线电缆
其它
塑料材料学
二、聚丙烯（Polypropylene，PP）
二、聚丙烯（Polypropylene，PP） 聚丙烯也是包装中最常用的塑料品种之一。
多用来制造食品塑料用瓶、罐、桶等中空容器，也可制成 薄膜或复合膜。

世界HDPE消费结构
吹塑27.0% 薄膜20.1% 注塑制品19.8% 管材11.5% 纤维4.7%
1% 5% 16% 27%
11%
电线电缆1.2%
其它15.8%
吹塑 纤维 20%
20%
薄膜 电线电缆
注塑制品 其它
PB（聚1-丁烯）的结构与性能

PB结构与性能
一、结构 聚1-丁烯分子链上交替地连接着侧乙基
二、性能 （1）类似于聚乙烯、聚丙烯的优异介电、电绝缘性能。 （2）优异的抗蠕变性、冲击韧性和耐环境应力开裂性，良好的 耐寒性，这主要是因为聚1—丁烯的分子链比较柔曲，又具有很 高的分子量。 （3）良好的化学稳定性和耐溶剂性。 （4）较好的耐热性。 （5）优良的耐磨性和抗挠曲性。 （6）较高的填料填充性。
2% 4%
20%
55% 8%
11%
其它20.0%
薄膜 电线电缆 涂层制品 吹塑 注塑制品 其它
塑料材料学
2.高密度聚乙烯（HDPE）
2.高密度聚乙烯（HDPE）
含支链少，结晶度高达90％，有些品种使用温度可达120度， 耐寒性能良好。由于密度高，结晶度高，故其机械强度、 阻隔性、耐热性等性能均好于低密度聚乙烯。 用途：

PP的性能
1.力学性能；绝对值高于聚乙烯
缺点是：韧性不够好，特备是低温脆性

PP的性能
2.热性能：熔融温度较聚乙烯高40-50OC，约164-170OC；耐热性稍
高与聚乙烯；分子量对耐热性影响；比热容、热导率小于 聚乙烯，绝热性优于聚乙烯。 3.电性能：与聚乙烯接近
4.耐化学试剂和耐溶剂性：良好 5.环境与老化性能：易降解；铜害作用 6.燃烧性能：极易燃烧，与聚乙烯类似
第3章
聚烯烃类塑料
第3章
聚烯烃类塑料
3.1 聚乙烯（PE） 3.2 聚丙烯（PP） 3.3 聚异丁烯（PIB） 3.4 聚4-甲基-1-戊烯（PMP） 3.3 其它聚烯烃
高压聚合反应以过氧化物为引发剂，其反应具有如 高 下特点： (1)反应对单体浓度有很大的依赖性。单体浓度要 PE 压 聚 求大于99.89%。 由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，Polyethlele(PE) ； (2)自由基寿命很短。 合 由于以上两特点，使反应必须采用高压，以增大单 制 品种有低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯 （HDPE）、线形低密度聚乙烯（LLDPE）、高分子量聚 备 体浓度(单位体积内所含单体分子数)，减小分子间 的距离，这样就可以增加单体分子间增长着的分子 乙烯（UHMWPE）； 链与单体分子间的碰撞几率，加速反应的进行并提 反 高转化率，增大聚合物的分子量。较低的反应压力 单体制备 应 只能得到低分子量聚合物。 特 聚合 (3)反应放热多。 点 1.高压聚合 2.低压聚合 3.中压聚合
薄膜 容器 型材、单丝 电缆包皮 防腐涂层 泡沫制品

塑料材料学
聚乙烯结构与性能
聚乙烯的 0.91-0.925 g/cm3 中密度聚乙烯（MDPE）、 0.926-0.94 g/cm3
高密度聚乙烯（HDPE）、 0.941-0.97 g/cm3 线型低密度聚乙烯（LLDPE） 0.92 g/cm3
聚丙烯是以丙烯单体进行聚合的热塑性聚合物。聚丙烯 外观与聚乙烯相似，聚丙烯是目前常用塑料中最轻的一种。
种类：
通常有均聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯两类。