聚乙烯和聚丙烯原料生產(chǎn)工藝比較相似，產(chǎn)品都可以用來(lái)做塑料薄膜、注塑產(chǎn)品、塑料管材等，很多情況下我們發(fā)現(xiàn)兩種原料在性質(zhì)及用途上有很大的相似性。但事實(shí)上，聚丙烯原料和聚乙烯原料在運(yùn)用上還是有很多不同點(diǎn)的，小編給您來(lái)分析聚丙烯和聚乙烯的性能特點(diǎn)，探討二者不同比例混合后材料性能的差異。
PE和PE性能差異
從耐熱角度來(lái)分析，聚丙烯的耐熱性要高于聚乙烯，通常情況下，聚丙烯的熔融溫度比聚乙烯高出約40%-50%，約為160-170℃，所以制品能在100℃以上溫度進(jìn)行消毒滅菌，在不受外力的條件下，150℃也不變形。在生活中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)“5”號(hào)聚丙烯餐盒常被用于微波爐中加熱食品(微波爐加熱的一般溫度在100-140℃)，而聚乙烯因耐熱性差是不可以作為微波爐用塑料的，包括餐盒、保鮮膜。同樣，在普通包裝膜領(lǐng)域，聚乙烯的包裝袋更適合于在90℃以下使用，而聚丙烯包裝袋在相對(duì)高的溫度下使用也是可以的。
從剛性、拉伸強(qiáng)度角度分析，聚丙烯主要特點(diǎn)是密度小，力學(xué)性能優(yōu)于聚乙烯，并有很突出的剛性，例如目前聚丙烯已經(jīng)逐漸展開(kāi)了與工程塑料(PA/PC)的競(jìng)爭(zhēng)，廣泛運(yùn)用于電子電器、汽車(chē)領(lǐng)域。同時(shí)由于聚丙烯拉伸強(qiáng)度高，進(jìn)而抗彎曲性好，被稱為“百折膠”，對(duì)折彎曲100萬(wàn)次被彎處不變白，這也為我們辨別聚丙烯制品提供了線索，同時(shí)成為制品再回收分類的隱性標(biāo)志。
從耐低溫角度來(lái)分析，聚丙烯耐低溫性弱于聚乙烯，0℃時(shí)的抗沖擊強(qiáng)度只有20℃時(shí)的一半，而聚乙烯脆性溫度一般可達(dá)-50℃以下;并隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，最低可達(dá)-140℃。因此如果制品需要在低溫環(huán)境中使用，還是要盡量選擇聚乙烯作為原材料。一般冷藏食品所用托盤(pán)都是有聚乙烯原料制作。
從耐老化角度來(lái)看，聚丙烯的耐老化性要弱于聚乙烯，聚丙烯的結(jié)構(gòu)和聚乙烯類似，但是由于其存在一個(gè)甲基構(gòu)成的側(cè)支鏈，所以更易在紫外光和熱能作用下氧化降解。在日常生活中最常見(jiàn)的容易老化的聚丙烯制品就是編織袋，長(zhǎng)時(shí)間在太陽(yáng)下照射編織袋很容易破裂。事實(shí)上，聚乙烯耐老化性雖然高于聚丙烯，但是相較于其他原料，它的這種性能也不是非常突出，因?yàn)樵诰垡蚁┓肿又泻猩倭侩p鍵和醚鍵，其耐候性不好，日曬、雨淋也會(huì)引起老化。
從柔韌性角度來(lái)分析，聚丙烯雖然強(qiáng)度較高，但是柔韌性較差，技術(shù)角度講也就是抗沖擊性能差。所以在用來(lái)做膜產(chǎn)品的時(shí)候，它的應(yīng)用領(lǐng)域與聚乙烯的應(yīng)用領(lǐng)域還是有差別的，聚丙烯薄膜更多的用作表面包裝的印刷。而在管材方面，也很少用簡(jiǎn)單的聚丙烯進(jìn)行生產(chǎn)，需要用到交聯(lián)聚丙烯，也就是常見(jiàn)的PPR管。因?yàn)槠胀ň郾┛箾_擊性較差，容易破裂，所以在實(shí)際應(yīng)用在要加入抗沖擊改性劑，在保險(xiǎn)桿等應(yīng)用中都要使用助劑來(lái)改善抗沖擊性。
PE和PE共混性能
PE種類對(duì)共混體系沖擊性能的影響
不同類型的PE都可以改善PP的室溫沖擊強(qiáng)度，但差異十分明顯。
對(duì)于PP/HDPE共混物，當(dāng)HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于60%時(shí)，共混物強(qiáng)度基本不變;當(dāng)HDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于60%時(shí)，共混物的沖擊強(qiáng)度才有所增加。
對(duì)于PP/LDPE共混物，也只有當(dāng)LDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于60%時(shí)，其沖擊強(qiáng)度才有較大幅度的提高。
而對(duì)于PP/LLDPE共混物，當(dāng)LDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于40%時(shí)，其沖擊強(qiáng)度就有明顯提高。當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到70%時(shí)，共混物沖擊強(qiáng)度為37.5kJ/m2，可達(dá)到純PP沖擊強(qiáng)度的20倍，是同樣用量的PP/HDPE和PP/LDPE共混物的10倍和4倍。
低溫(-18℃)下，三種PE對(duì)PP韌性的改善變化趨勢(shì)與常溫時(shí)一致，還是LLDPE對(duì)PP的增韌效果最好。當(dāng)PP/LLDPE質(zhì)量比為30/70時(shí)，共混體系的沖擊強(qiáng)度為23.2kJ/m2，是純PP的20倍，而在同樣條件下PP/HDPE、PP/LDPE共混體系的沖擊強(qiáng)度僅為5kJ/m2左右。這進(jìn)一步說(shuō)明在達(dá)到相同沖擊強(qiáng)度時(shí)，LLDPE的用量最少，即意味著可以更多地保持PP的剛性;而在相同用量時(shí)，LLDPE改性的PP的沖擊強(qiáng)度最好，這又使材料獲得了更優(yōu)異的韌性。
混煉方式對(duì)增韌效果的影響
采用雙螺桿擠出機(jī)混煉的試樣沖擊強(qiáng)度最高，直接注射方式所得的試樣沖擊性能最差。由于注射機(jī)螺桿的有效長(zhǎng)度小于擠出機(jī)，剪切混煉作用小，效果當(dāng)然很差。在不同混煉方式下，材料的沖擊性能表現(xiàn)出的規(guī)律一致，即LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)從40%開(kāi)始，隨著LLDPE用量增加，其沖擊強(qiáng)度大幅度上升;表明混煉方式對(duì)共混體系沖擊性能有影響，但規(guī)律不變。
PP/LLDPE共混的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于50%時(shí)，共混體系沖擊斷面光滑平整，呈典型的脆斷特征;當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)50%時(shí)，材料斷面表現(xiàn)為韌性斷裂特征，出現(xiàn)絲狀體，斷面凹凸不平，有撕扯痕跡，且兩相界面趨于模糊，此時(shí)，材料的屈服強(qiáng)度迅速上升;而當(dāng)LLDPE用量增加至70%時(shí)，可以清楚地看到PP相互交織成網(wǎng)，因此，材料在宏觀上具有很高的沖擊強(qiáng)度。
純PP球晶的尺寸很大，球晶之間的界面清晰，所以PP的沖擊性能極差。相比之下，LLDPE的晶體非常細(xì)小，晶體之間的界面也十分模糊，所以其沖擊性能很好。
PP和LLDPE結(jié)晶形態(tài)的差異是因?yàn)閮烧叩慕Y(jié)晶速率不同引起的：PP的結(jié)晶速率較慢(3.3X102nm/s)，晶體生長(zhǎng)較大，晶體間的連接少，故晶間界面分明;而LLDPE的結(jié)晶速率非?？?8.3X102nm/S)，晶體細(xì)小，晶體間的連接也較多，因而晶間界面模糊不清。
當(dāng)LLDPE加人PP后，可以明顯觀察到PP球晶尺寸的減小，晶體間界面變得模糊，有利于改善材料的沖擊性能。LLDPE用量增加，PP球晶進(jìn)一步減小，當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到70%時(shí)，PP晶體巳經(jīng)被分割成碎晶，晶體間界面完全消失，與LLDPE混雜在一起，難以分辨，因此，共混體系的沖擊強(qiáng)度很高，不易被沖斷。這說(shuō)明，LLDPE的加入細(xì)化了PP的球晶，增加了晶體間的連接，這是共混材料韌性改善的又一重要原因。
LLDPE用量對(duì)共混效果的影響
隨LLDPE用量增加，共混體系的屈服應(yīng)力下降，而斷裂伸長(zhǎng)率逐漸增加，并呈良好的線性關(guān)系。隨著LLDPE用量的增加，共混材料的維卡軟化點(diǎn)下降。當(dāng)LLDPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%-60%時(shí)，共混材料的維卡軟化點(diǎn)仍接近120度。隨著LLDPE用量的增加，材料的沖擊強(qiáng)度增加，而拉伸屈服強(qiáng)度、拉伸模量、維卡軟化點(diǎn)降低。
在以LLDPE為主的體系中，當(dāng)材料受到?jīng)_擊作用時(shí)，除LLDPE相消耗大量能量，提高材料韌性外，還由于LLDPE對(duì)PP球晶的插入、分割和細(xì)化，使PP晶體尺寸減小，晶體間連接增多，從而提高了材料的沖擊強(qiáng)度。PP/LLDPE共混體系中，當(dāng)LL-DPE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%-70%時(shí)，共混物逐漸形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有剛而韌的特性。
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