聚乙烯改性的研究与进展

技术交流|聚乙烯改性的研究与进展聚乙烯改性的研究与进展Research progresson mdifiation of polypropylene摘要:综述了聚乙烯(PE)的主要特性及分类，并介绍了聚C烯的改性。包括填充、共混、接枝交联及改性后的应用情况，并指州了今后聚乙烯改性的发展方向。关键词:聚乙烯;分类;改性;应用Abstract: The main proportion and lassifcation of polyethylene (PE) are intro-duced.The general modification methods of polyethylene are introduced, includingflling, blending, grafting, crosslinking and the application of modified polyethyleneare reviewed. And the direction of research and development of mdification1杜新胜'杨成洁'polypropylene was prospected.陈秀娣'薛小妮2.Key words: polyethylene (PE) ; casfication; modifcain; aplication聚乙烯(PE)价格低廉，成型加工低密度聚乙烯(LLDPE).甚低密度聚是在合成过程中用a-烯烃共聚,控容易，而且具有许多优良性能，因而乙烯(VLDPE)。 LDPE密度为制密度而成，1970年美国用浆液法制需求量大，应用面广1-2。但其耐有机.0.910- -0.925g/cm',因其为高压法.出，其生产合成工艺采用LDPE的溶剂、抗静电性能以及阻燃等性能不聚合所得，也称为高压PE,其具有方法，a-烯烃常用丙烯、1-丁烯、好。为了提高PE的高速加工性、耐密度低、透明性好、绝缘性好等优1-己烯、 1-辛烯等。其特点是耐环应力龟裂性、冲击强度、耐热性、难点，主要用于农膜、重包装膜、收缩境应力开裂性及强度的长期保持性较燃性、印刷性和粘结性质，一般采用膜、透明膜、绝缘料及电缆护套的生佳，常用于管材，薄膜，中空容器等。改性方法来实现。改性后其广泛应用产，还可以用于注塑、挤压、发泡等1.3高密度聚乙烯(HDPE)于日用品、包装、汽车、建筑以及家加工领域; LLDPE 相对密度0.918-HDPE密度在0.941-0. 965g/cm’用电器等方面。0.939 g/cm', 与LDPE相比具有强之间，HDPE用低压法生产，因此又度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒称为低压PE，生产方式有液相法、1聚乙烯分类等优点，还具有良好的耐环境应力开气相法两种。液相法又包括了溶液法按密度的大小，PE主要分为:裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸.和淤浆法: HDPE 有均聚物和共聚物低密度聚乙烯(LDPE)i高密度聚乙碱、有机溶剂等。VLDPE 密度在之别，所谓共聚就是在聚合是滲人少烯(HDPE),中密度聚乙烯(MDPE)0.910g/cm3以下，国外也称之为超量的a-烯烃，这些少量的a-烯烃三种。低密度聚乙烯(ULDPE)。的加入可以降低PE的密度和结晶度,1.1低密度栾乙烯(LDPE)1.2中密度聚乙烯(MDPE)因而相对于均聚物来说有更优良的耐低密度聚乙烯包括LDPE、线型MDPE密度为0916-0.中国煤化工能、较高的表面硬度MHCNMHG收稿日期: 2009-06- 20.作者简介:杜新胜，男，硕士，助理工程师，主要从事聚烯烃改性及石油树脂的研究，已发表论文近20篇。电子信箱: dux32S@163.com38 Wonld Plastia . 200 vu27Noa和较好的尺寸稳定性。HDPE比能、透明性和加工流动性，它是提.温度调书精LDPE提高了耐热性和机械强度,并高 PE韧性，尤其是低温韧性的最有。0加热晶g且提高了对水蒸气和气体的阻隔性。效的手段。n型右HDPE可使用挤出法加工成管材、板王霞“等为提高PE电缆料的击挤出机材、片材、型材和单丝、扁丝、打包穿强度和机械性能， 将少量茂金属聚压力传感性带，用吹塑法可以生产大中型中空容乙烯(MPE)与普通LDPE共混，详细器;用注塑法可生产各种制件，如日研究了共混物的体积电阻率、直流击团的同时又保持与纯mLLDPE相近用品和工业用品等。穿强度、直流预压反极性击穿电压和的力学性能，但会导致共混物材料的机械强度，结果表明:当MPE含量刚性下降，柔性增加。2 PE的化学改性为1%wt时，能有效提高共混物的击2.3交联改性穿强度和机械强度，但同时降低了体PE的交联方法基本与PE- -样,2.1接枝改性积电阻率和材料韧性，而且PE的介有化学交联和辐射交联。但对于PE, .PE是非极性聚合物，通过接枝电性能和机械强度与其结晶形态密切辐射交联的同时降解也十分严重。因改性可赋予PE以极性，从而改进PE相关。此辐射交联的效果很有限，所以一般的粘接性、涂饰性、油墨印刷性。接王俊回等采用十二烷基三甲基氯采用化学交联。通过交联可提高PE枝后的PE可作为挤出复合膜的粘接化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六.的力学性能和耐热性。交联改性使层、热溶胶，也可作为PE与各种极烷基三甲基溴化铵和双十八烷基二甲PE的物理机械强度大大提高，并显性聚合物共混用的相容剂。接枝聚合基氯化铵4种阳离子表面活性剂对钠著改善其耐环境应力开裂性、耐腐蚀物几乎不改变PE骨架结构，同时又基蒙脱土(MMT) 进行有机化处理，性、抗蠕变性及耐候性，从而拓宽了将具有各种功能的极性单体接枝到.制备了有机MMT (OMMT)， 又将其应用范團。D.K im认为，对于PE主链上,既保持了PE原有特性，OMMT与HDPE进行熔融插层制备以往动态交联实验，均存在不能正确又增加了新的功能，是一种简单而行了HDPE/OMMT纳米复合材料，研测定被认为是最重要因素的剪切速度之有效的PE极性功能化方法。究了OMMT的层间距同季铵盐烷基问题，因此开发了如图1所示的能正付朝霞"等将马来酸酐MAH)与链的关系。结果表明，OMMT的层确把握试样所受剪切速率的特殊挤出PE进行反应，然后用马来酸酐接枝间距随烷基链长度的增加而增大:随装置。PE处理氢氧化铝表面，将马来酸酐着OMMT含量的增加，HDPE/Novakovic和Gal在研究增敏剂接枝PE处理的氢氧化铝与PE熔融OMMT纳米复合材料的断裂伸长率的作用时发现，在LDPE中混人3份混合后，考察其流变、力学、阻燃性和拉伸强度降低，弯曲弹性模量增的三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯能及微观形态变化。结果显示，采用加，弯曲强度出现极大值，使该纳(TMPTMA)和氰尿酸三烯丙酯适量马来酸酐接枝PE对氢氧化铝进米复合材料的力学性能得到了一定的(TAC)对辐射交联有明显的促进作行表面处理，可以改善体系混炼过程改善。用，可使初始凝胶剂量从纯PE的的熔体流动性，增强力学性能，但氧昊彤四等以添加不同比例的茂金33.0kGy分别降到21.5kGy和指数无显著变化:氢氧化铝在PE基属聚乙烯(mLLDPE) /乙烯醋酸乙烯25. 4KGy,同时交联反应的Gx值相中达到了更好的分散。酯(EVA)共混物为研究对象，考察了(辐射聚合物每吸收100eV能量所生王洪梅回等研究了低分子量PEEVA含量对mLLDPE/EVA共混物成的交联点的数目)从纯PE的2.13与马来酸酐的融熔接枝反应，考察了的力学性能、热性能、流变性能、动上升为3.51和2.85，分别增加了单体、引发剂用量、反应时间、温度态力学性能和形态结构的影响。结果65%和43%。对接枝率的影响。马来酸酐接枝低分表明EVA添加到mLLDPE中，增Dakin将6%的异氰尿酸三烯丙子量PE应用于PE/CaCO3,结果表加了mLLDPE的剪切敏感度、降低脂(TAIC)添加到LDPE中，发现可明接枝物可以起到偶联剂的作用，能了mLLDPE的熔融粘度、改善了以使交联反应的微分G*3的最大值从够改善体系的性能。mLLDPE的流动性和加]中国煤化工:提高到30~ 80。2.2共亲改性定的添加比例范围内m|YHCNMHG过氧化物液相交联技以乙烯单体为主的共聚改性可在EVA具有很好的相容性，可以在改.术应用于PE的滚塑,得到的交联滚一定程度上增进均聚PE的冲击性善mLLDPE加工性能、引人极性基塑制品具有超群的冲击强度、耐热蠕20027第9期■周外型炉39.技术交流|聚乙烯改性的研究与进展变性能及良好的防渗透性能,这就为埃洛石(LDPE/HNTs) ,纳米复合材这种改性方法更适合于规模化生产，过氧化物交联开拓了新的应用领域。料，研究了用偶联剂KH550改性而面对批量小、产品性能要求多变的交联PE因其优越的性能而被广HNTs前后，纳米复合材料的力学性市场，就显得不太适应了。PE共混泛应用于化工、建筑、汽车、电力能、阻燃性能和热稳定性。结果表明改性具有耗资少、操作简单、生产周包装、农业等行业。我国交联聚乙烯.HNTs的加人能明显提高LDPE的阻期短的特点，尤其适合于生产批量正处于应用开发初期，重视这方面的燃性能，增加LDPE的拉伸强度，但小、要求多变的产品，因而发展十分研究，将会大大促进PE的高性能化会引起冲击强度和5%~ 10%热失重温迅速。某一比例的LLDPE/LDPE共及工程化应用。度的明显下降，用KH550改性HNTS混生产的包装薄膜的性能见表2.能进一步提高HNTs的阻燃效果，并SwanS等人用两种不同重均分子3 PE的物理改性提高复合材料的冲击强度和热稳定性。量的HDPE按一定比例共混，发现鲁红典四等系统研究了碱式硫酸重均分子最较高的HDPE对型坯膨3.1填充改性镁晶须(MHSH) 对LDPE性能的影胀影响较大，当其组分在40%~ 100%填充改性是在热塑性树脂基质中响。实验结果表明，复合材料的拉伸时，型坯膨胀随着它的增加而减小:加入无机粒子，使塑料制品的原料成强度、热氧化稳定性、阻燃性能和热当其组分在0~ 40%时，型坯膨胀却本降低以达到增重的目的，或使塑料变形温度随着MHSH含量的增加而随着它的增加而增大，当其组分为制品的性能有明显改变。即在牺牲某显著提高。作为增强阻燃无机纤维，100%时型坯膨胀最小。些性能的同时，使另一些性能得到明MHSH具有广阔的应用前景。武宇波间等利用熔融插层法制备显的提高。为了得到性能优良的增强刘彤利用共混塑化成型法制备了 PE/蒙脱土纳米复合材料，研兖(填充)PE，应考虑以下几点: PE的.粉煤灰/PE复合材料，探讨了不同.蒙脱土对PE介电性能的影响。结果性能、无机填料的种类、填料粒度.偶联剂对复合材料力学性能的影响，表明与纯PE和其他复合材料相比，PE与填料粒子的界面化学、成型工并对其中改性效果最好的偶联剂的最加入相容剂的PE/蒙脱土纳米复合艺与设备。表1为粉煤灰对填充PE佳添加量和其改性的粉煤灰的最佳填材料的电树潜伏期更长，电树生长速力学性能的影响。充份数作了研究。结果表明不同偶联度更慢，而且显示出与LDPE不同的王佩璋川等研究了木粉填充废旧剂中以硅烷偶联剂KH-590的改性极性效应。PE挤出型材，认为其具有废物利用效果最好，其最佳用量为1.5%。PE苏朝化7等以HDPE (TR-144和和保护环境的双重作用。随着木粉填为100份时，KH-590 改性的粉煤灰2200J)为主要原料，加人润滑剂、抗加量增加，材料的拉伸强度性能下的最佳填充份数为50份。氧剂、光屏蔽剂等改性剂，在双阶螺降，采用钛酸酯偶联剂处理木粉的表4.2共混改性杆挤出机上进行共混改性，制备了一面和加人不同的改性剂能明显提高材共混改性是用其它树脂、橡胶或种界面相容性优良的PE共混物，结果料的拉伸强度和冲击强度。热塑性弹性体与PE共混，以此改善表明该共混物具有优异的介电性能、杨炳涛2等采用天然纳米材料埃PE的韧性、抗冲击性、印刷性、对耐环境应力开裂和耐气候老化等性能，洛石纳米管(HNTs),通过普通的塑料油类的阻隔性等性能。尽管共聚PE可满足光缆、电缆护套料要求。加工方法制备了线形低密度聚乙烯/是提高PE韧性的最有效的手段，但李长明叫等通过试验分析了未老表1未改性粉煤灰 与改性粉煤灰对填充PE力学性能的影响样品冲击强度/ (kJ/m)拉伸强度/MPa弯曲强度/MPa断裂伸长率/%洛氏硬度R未改性25.96.218.950改性34.811.67.422.8表2包装薄膜的性能中国煤化工_MHCNMHG踱KN/m纵向横向21.517.72506585.7.740 World Plastioe .20 val27No.e.化和老化后纯PE和不同的PE/蒙脱拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度物对茂金属棗乙烯的改性研究[U].中国塑料，2003,17(3). 25-31.土复合材料的绝缘电阻率、介质损耗随稻壳粉用量的增加而下降，稻壳8] Novakovic L I, Gal 0. Sensition radiation角正切以及击穿场强的性能，结果表粉在HDPE中分散不均匀，用量较croslinking of polyethy2lene[]. Polyrm De-明PE/蒙脱土复合材料试样的介质大时易出现聚焦现象，两相间的粘接grad Stab, 1995,50.53-58.损耗角正切温度关系与极性电介质的性变差。阴Patel G M. Radiation chemistry of polymer-systems[J]J Appl PolymSci, 1996,62:779 -783.损耗特性相似，且试样绝缘电阻率于[10] 王剑,刘春阳,黄玉强.交联聚乙烯滚塑技术机].50~ 60C温度范围内明显高于LDPE 4 结语中国郫料200.141)52-55.的相应值。[1]王佩璋.王兰,吕立成.木粉填充废旧棗乙烯的改梁琦呵等采用鳞片石墨FG和短PE因其品质优良适于改性,价性研究[J].塑料,2002,1(31); 41-42.纤维CF对HDPE进行抗静电及增强格低廉，因而受到人们的青睐。尽管[12]杨炳涛，费志欣,郭宝春，等.埃洛石纳米管对线改性研究，研究显示添加--定量的石PE还存在一些缺陷，但通过高科技形低密度聚乙烯的改性作用[U].塑料工业。2007,35(6): 9-12.墨能明显提高材料的抗静电性能，改性技术，通用、大众化、功能化的[13]鲁红典,于晓员,邵建果,等.聚乙烯/碱式硫酸通过加入纤维可以改善体系的强度，改性PE塑料将会使低档塑料高性能镁晶须复合材料的研究[)].化工新型材料，2007,35(10): 65-67.同时短纤维有助于降低材料的体积化应用成为现实。图[14]刘彤.改性粉媒灰填充棗乙烯的研究[].贵州工电阻率。业大学学报(自然科学版)2008.37(2); 37- -40.柴希娟四等研究了填料粒径和用参考文献[15] Swan P. L, Dealy Y. M. 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