如何提高聚乙烯（LDPE）的耐温性能

2007/8/10 15:04:24

虽然聚烯烃材料具有广泛的应用范围，在目前的土工合成材料领域占有重要的地位，但是，由于其大分子结构的特点，其力学性能同聚酯、聚酰胺等材料相比较差，为了更好地发展聚烯烃材料，扩展其应用领域和产品种类，人们往往采取一定的技术手段对聚烯烃材料进行改性，以期获得更高的性能价格比的材料，相关的文献报道[6`9]很多。改性的研究方法较多，根据塑料和纤维的加工工艺不同采用不同的改性手段，一般来讲，普遍的研究方法如下所述。3.1 高性能塑料的研究方法1：改变材料的结晶状态通过改变材料的结晶状态来改变材料物理机械性能，是一种重要的研究手段，普遍的做法是添加其他成分的成核剂。多年来，常常用添加成核剂的方法研究聚丙烯材料高性能化，以提高其结晶性能和机械性能。聚丙烯是结晶性聚合物，其内部结构含有体积较大的球晶，通过加入成核剂，可以加快聚丙烯的结晶速度，形成细小致密的球晶，或改变其微晶结构，使之有利于提高抗冲击强度和屈服强度，有利于产品的加工和外观。国内外有许多单位进行过此类内容的研究。有的成核剂为有机材料，比如华东理工大学[10]的高性能聚丙烯树脂用成核剂，通过分子设计和合成技术，研制的高效有机成核剂可提高聚丙烯的拉伸、弯曲、冲击和结晶温度等综合性能。有的成核剂为有机无机复合材料，比如一种聚丙烯材料的增刚增韧剂[11]，为有机材料与金属的均聚物，能够极大地提高聚丙烯的刚性、结晶温度、挠曲系数、耐热性能，且不会降低聚丙烯材料的抗冲击性质。方法2：通过物理和化学方法接枝、交联改性该种方法经常用于聚乙烯的稳定化处理。比如可以利用γ—辐射对PE和稳定剂进行辐照处理，得到交联的PE；也可以通过过氧化物在高温下对PE和稳定剂进行处理，得到交联的PE；如果在过氧化物处理过程中同时加入乙烯基硅烷，则能得到硅烷接枝的PE。方法3：专用料的研制有些时候，限于生产设备和条件，添加外加剂难于大幅度提高材料的性能要求，在这种情况下，为提高材料的性能，必须研究专用料和专用牌号的生产。例如，通过新式聚合工艺将各有优势的两种或更多种材料结合在一起。多种材料结合后，并不是多种产品的混合物，而是达到分子水平的平均分布，可认为是一种材料。成功的典型例子为北欧化工公司的双峰聚乙烯生产技术，将线性低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)通过在超临界状态下的环管及气相釜双反应器串联工艺聚合，得到的双峰聚乙烯，既含有很短的聚合物分子链，起到分子间的润滑作用，能够改善加工性能；又含有很长的聚合物分子链，保证了材料的机械作用。3.2 高性能纤维的研究纤维同塑料相比，其取向度较高，这决定于其不同的生产工艺。因此，材料的高性能方法也有不同。方法1：改进原料聚合工艺传统的方法是选用制造成本较高的高强丝专用树脂。通过调节分子量和分子量分布，或选用熔融指数适当的树脂。工业用聚酯、聚酰胺纤维和高强聚乙烯纤维、高强聚丙烯纤维仍是土工合成材料的研究热点。方法2：共混改性通过共混改性也是提高纤维的强度和模量的常用方法。例如添加与聚丙烯树脂不相容的树脂纺丝，或者将不同分子量的树脂共混，也是一种提高聚烯烃纤维性能方法的研究热点。通过纺丝工艺的调整，提高其取向度，从而得到高强度高模量的长丝、短纤维和扁丝。方法3：改进纺丝设备及工艺聚烯烃、聚酰胺、聚酯纤维中都有折叠链存在，这些纤维在制造过程中虽然都受到4～10倍的牵伸，仍然有相当大比例的分子折叠链存在。如果在适当的温度和加工条件下，进行超牵伸，再将材料中的分子折叠链打开，则可以大大提高纤维的抗拉强度和刚性，得到高性能纤维。该方法可用于聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚酯纤维的高性能研究。通过改进纺丝设备及工艺，可实现提高大分子链的伸展程度和结晶度，改善高分子材料的结晶类型，提高纤维中大分子的取向度。总之，对熔纺设备和工艺进行技术改造是实现纤维高性能化的重要手段。

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