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聚乙烯废旧塑料的类型及质量特点

责任编辑:浩龙小编查看手机网址人气:发表时间:2019-08-11 09:39
        废旧塑料熔融挤出是在一定的温度下将物料熔融塑化,并在加压下通过一定形状的口模而成为截面具有与口模形状相同的连续体。目前用于挤出成型的塑料品种有很多,大部分的热塑性塑料都可用于挤出造粒加工,其中较为常见的有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚碳酸酯等。

聚乙烯废旧塑料特点

聚乙烯(PE)是树脂中分子结构最简单的一种。它原料来源丰富,价格低廉,具有优异的电绝缘性和化学稳定性,易于造粒挤出加工,并且品种较多,可满足不同性能的要求。因而它发展迅速,是目前产量最大的树脂品种,用途极为广泛。

1. 聚乙烯的类型
         工业上合成的聚乙烯(PE)类型有很多,通常根据分子结构及相对分子质量大小的不同,可分为低密度聚乙烯(LDPE,高压法聚乙烯)、高密度聚乙烯(HDPE,低压法聚乙烯)、中密度聚乙烯(MDPE,中压法聚乙烯)、茂金属聚乙烯(PE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高分子量高密度聚乙烯(HMWHDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、低分子量聚乙烯(LMWPE)等。

2. 聚乙烯的相对分子质量及表征

(1)相对分子质量。
        PE的相对分子质量通常在1.5万〜30万之间,LDPE一般不超过7万,HDPE一般不超过30万,而UHMWPE平均相对分子质量在100万以上。随相对分子质量的提高,PE的力学性能、耐低温性能、耐环境应力开裂性能都有所提高,而结晶度会下降,熔体黏度增大,成型加工性能变差。因而,在成型加工中选用PE时既要考虑制品使用性能的要求,又要满足成型加工的顺利进行。


聚乙烯废旧塑料

(2)相对分子质量的表征。
       在塑料工业中常采用熔体流动速率(MFR)作为平均相对分子质量的量度,即在一定温度和负荷下,熔体每lOmin通过标准口模的重量,MFR的单位为g/10mino一般使用熔体流动速率测定仪进行测定,测试的条件为:温度190℃,负荷2160go
从实际使用情况来看,一LDPE的MFR一般在50g/10min以下,HDPE的MFR一般在15g/10min以下。在一定条件下,同一种类PE的MFR与其相对分子质量成反比,因而在生产中常把MFR值作为衡量PE相对分子质量大小的依据。但当PE分子结构(如支化程度等)不同,或测试条件不同时,不能以MFR值来比较不同类型PE的相对分子质量大小。

3.聚乙烯的性能

(1)PE物理性能。
       纯净的PE是乳白色蜡状物,℃味、℃臭、℃毒。PE易燃,燃烧时有蜡味,并伴有熔融滴落现象。工业上生产的PE为了使用和贮存的方便,通常在聚合后加入了适量的抗氧剂等助剂进行混合造粒,故PE通常为半透明的颗粒料。

(2)PE的结晶性。
       PE分子结构简单、对称规整,具有非极性,分子间作用力小,分子链柔顺性好,结晶能力强,属于结晶性聚合物。但不同类型的PE结晶度大小不同,为不同类型PE的结晶度及密度。对于同一种类PE的结晶度会受其本身相对分子质量的大小以及成型加工条件的影响。相对分子质量越大,结晶越困难,结晶度越低。另外,成型加工中熔体冷却速度的快慢直接影响结晶度的大小,冷却速率慢,结晶度大;若采用快速冷却,则会大大降低PE的结晶度,在生产中常用此法来控制产品的结晶度。

不同类型PE废旧塑料的结晶度及密度
PE类型 结晶度/% 密度/(g/cm3)
LDPE 40-60 0.910-0.925
HDPE 80-95 0.941~0.970
LLDPE 65-75 0.910-0.925
 
 
       PE的结晶度大小会直接影响制品的透明性、拉伸强度、硬度、刚度、耐磨性、耐热性和耐化学药品性等性能。结晶度提高时,制品的透明性下降,拉伸强度、硬度、刚度、耐磨性、耐热性和耐化学药品性等性能提高。PE结晶度、相对分子质量对制品性能的影响。PE结晶度、相对分子质量对制品性能的影响

性能 结晶度提高 相对分子质量增加
拉伸强度 增大 增大
刚性 增大 略微增大
硬度 增大 略微增大
耐磨性 增大 增大
冲击强度 降低 提高
耐热性 提高 略微提高
耐化学药品性 提高 提高
可渗透性 降低 略微降低.
耐环境应力开裂性 降低 提高
 
(3)力学性能。
        与其他热塑性塑料相比,PE的拉伸强度比较低,硬度不足,耐蠕变性较差。在负荷作用下,随着时间的延长会连续变形产生蠕变,而且蠕变随着负载增大、温度升高、密度降低而加大。常用几种PE的力学性能。常用几种PE的力学性能


性能 LDPE HDPE LLDPE UHMWPE
透明性 半透明 透明性差 半透明 不透明
吸水性/% <0.01 <0.01 <0.01 <0.01
邵氏硬度(D) 41-46 60-70 40-50 64-67
拉伸强度/MPa 7~20 21-37 15-25 30〜50
拉伸弹性模量/MPa 100-300 400-1100 250~550 140~800
缺口冲击强度/(kJ•m~2) 80-90 40-70 >70
,
>100
 
 
(4)热性能。

        由于PE是结晶聚合物,受热时熔程一般比较窄,有明显的熔点。HDPE的熔点为125~137℃,LDPE的熔点为105〜120℃,LLDPE的熔点为118~140℃。PE的热容量比大多数热塑性塑料都大,线膨胀系数也较大,这在成型加工中应予注意。
PE的使用温度不高,一般LDPE的连续使用温度在60℃以下,HDPE在80℃以下。PE具有良好的耐低温性能,在-50℃仍具有较好的韧性。PE树脂的热性能。聚乙烯的比热容、热导率和线胀系数


热性能 LDPE HDPE
熔点/℃ 105~120 125~137
连续使用温度连 <60 <80
比翰/[J*(kg-K)-1] 2512 2302
热导率/[W-(m-K)1] 0.35 0.42
线胀系数/xlO^K-1 16-24 11-16
 
(5)透气性能。
        一般来说,PE对非极性介质的透过率大于极性介质的透过率,有机介质的透过率大于℃机介质的透过率。PE对水蒸气的透过率低。故PE一般不能用于需长期保持香味的物品的包装,但特别适合于防潮、防水的包装。PE的透气性会随其密度的增加而减小,如HDPE的透气性远低于LDPE。为PE和几种常用塑料材料透气性的比较。几种常用塑料材料透气性的比较


透气率 n2 O2 C02 水蒸气(相对值)
LDPE 20 59 280 2
HDPE 3.3 11 43 1
聚苯乙烯 2.9 11 88 16
聚偏二氯乙烯 0.01 0.05 0.29 0.5
聚对苯二甲酸乙二醇 0.05 0.22 1.53 0.7
聚己内酰胺 0.01 0.35 1.6 43
聚氯乙烯 0.40 1.2 10 15
醋酸纤维素 2.8 7.8 23.8 206
 
(6)化学稳定性。
        PE具有优良的化学稳定性。室温下它能耐酸、碱和盐类的水溶液,如盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液(包括具有氧化性的高镒酸钾溶液和重铭酸盐溶液等)。但浓硫酸和浓硝酸及其他氧化剂会缓慢腐蚀PE,当温度升高时,氧化作用更为显著。PE在室温下不溶于任何溶剂,且耐溶剂性会随相对分子质量和结晶度的增大而增大。但随着温度的升高,耐溶剂性质会下降,LDPE能溶于60℃的苯中,HDPE能溶于80~90℃的苯中,超过100℃后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氢蔡、十氢蔡、石油醍、矿物油和石蜡中。因而,HDPE比LDPE有更好的化学稳定性。故LDPE塑料容器一般不适宜长期贮存化学药品和油类物质,可能由于溶胀致使容器变形。

(7)耐老化性。
        PE在大气、阳光和氧的作用下易发生老化,具体表现为伸长率和耐寒性降低,力学性能和电性能下降,并逐渐变脆、产生裂纹,最终丧失使用性能。为了防止PE的氧化降解,便于贮存、加工和应用,一般使用的PE原料在合成过程中需添加抗氧剂和光稳定剂等稳定化助剂,才可满足一般的加工和使用要求。

(8)卫生性及电性能。
        PE是大分子链中仅含有碳、氢原子的聚合物,分子结构中没有极性基团,因此具有优异的卫生性能,被认为是卫生性最好的塑料品种之一。PE的电性能也非常优异。


电性能 LDPE HDPE
体积电阻率/(f℃•cm) >1016 >1016
介电常数 60~102Hz 2.25~2.35 2.30~2.35
106Hz 2.25~2.35 2.30~2.35
介电损耗角正 10~102Hz <0.0005 <0.0005
切值 106Hz <0.0005 <0.0005
介电强度/(kV・mm-i) >20 >20
 
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