聚乙烯是由乙烯進行加聚而成的高分子化合物。根據聚合條件的不同實際分子量從l萬至幾百萬不等。zui先發明的聚乙烯是采用高壓法獲得的低密度聚乙烯,其比重為0.9l0-0.925g/cm3。隨后由低壓及中壓法獲得的聚乙烯比重為0.94l-0.965g/cm3,稱為高密度聚乙烯。聚乙烯為白色蠟狀半透明材料,柔而韌,稍能伸長,,易燃,燃燒時熔融滴落,發出石蠟燃燒時的氣味。聚乙烯的性能與其分子量有關,也與其結晶度有關。
聚乙烯的很多機械性能都決定于材料的密度和熔融數。從低密度聚乙烯到高密度聚乙烯,其密度在0.90-0.96g/cm3范圍內變化。聚乙烯的熔融數(熔體流動數)變化范圍很,可從0.3到25.0以上。聚乙烯的很多重要性能都隨著密度和熔融數而變化。
聚乙烯材料的玻璃化溫度較低,為125℃,但在較寬的溫度范圍內,能保持它的機械性能。線性高分子量聚乙烯的平衡熔點為137℃,但般很難達到平衡點,通常在加工時的熔點范圍為132—135℃。聚乙烯的著火溫度是340℃,自燃溫度是349℃,其塵埃的著火溫度是450℃。聚乙烯的熔融數決定于其分子量的小。不同分子量的聚乙烯材料混合時,其熔融數也按定的規律取其定的值。
聚乙烯水,在高濕度或水中物理性能不變。濃硫酸、濃硝酸及其他劑會緩慢侵蝕聚乙烯。在脂肪烴、芳烴和氯代烴中,聚乙烯會發生溶脹現象,但溶脹劑揮發后能恢復原來的性能。在60℃以下,聚乙烯能多數溶劑,但溫度高于70℃時烴類的溶劑會迅速侵蝕聚乙烯。當溫度繼續升高時,聚乙烯會溶解在某些溶劑中。從溶液中分離出來的聚乙烯,經冷卻后根據溫度的不同形成糊狀或膠態。
聚乙烯容易光、熱、臭分解和鹵化反應。由于上的惰性和表面的非性,聚乙烯很難粘接,很難印刷。但經過劑、火焰和電暈放電理后,聚乙烯會有的粘接性及印刷性能。
聚乙烯經受輻射時會發生交聯、斷鏈及形成不飽和基團等反應,但主要的反應是交聯。在惰性氣體中輻照聚乙烯時,會產生氫氣的溢出而失重;在空氣中輻照聚乙烯,則由于氣的加入而使其增重。輻照之后在聚乙烯分子中增加了不飽和基團,導致穩定性的降低。受輻照時聚乙烯的交聯反應勝過斷鏈和形成不飽和基閉的反應,交聯反應可以提高聚乙烯的侯性,因而經輻照的聚乙烯制品比未經輻照的聚乙烯制品具有的候性。
聚乙烯在空氣個受氣的作用而緩慢降解,這個過程會由于熱、和高能輻射的作用而加速。降解老化的表征是制品褪色、發脆,直至損壞。碳黑對聚乙烯有顯著的光屏蔽作用,加入2%的碳黑可以有地提高聚乙烯制品的使用。除了碳黑之外,在聚乙烯中加入某些吸收劑,也能起到老化作用。
聚乙烯塑料導熱性能差,為了使在滾塑過程中熱量能夠較快地傳入塑料粉末顆粒的部體積內,用作滾塑的聚乙烯粉末顆粒尺寸應滿足定的要求。顆粒越小,熱量越容易傳入,材料的溫度就越容易達到其熔點。但顆粒過小時,材料則易吸濕結塊,不利于在模具內的翻滾運動。在場上買到的聚乙烯塑料往往是粒料,需要把它磨碎、過篩,才能滿足滾塑工藝要求。
聚乙烯是種韌性較高的塑料,當采用通常的磨碎機加工時,其粒料會被撕拉成不利于再次進行磨碎的形狀。聚乙烯粒料的粉碎需要門的高速切碎設備。
聚乙烯滾塑工藝過程中的關鍵要素控制
1、脫模劑
在滾塑工藝過程的加熱階段,在聚乙烯粉末或熔體與模具內表面的分界面上,由于表面的作用會發生或物理粘接。當模具內表面有部缺陷時,聚乙烯熔體會流進這些缺陷而形成部嵌入。這將使冷卻之后的制品難以從模具中取出。為了避上述情況的發生,需要在模具內表面涂層熱穩定的材料以止粘聯,這類材料稱為脫模劑。工業用脫模劑有很多種,聚乙烯的滾塑工藝對脫模劑有較高的要求,主要是熱性能的要求。油類、蠟和硅油是常用的脫模劑,但它們需要每次加料前涂次,故稱為次性脫模劑。這類脫模劑成本較低,脫模果很好,但易于遷移到制品表面影響其表面性能。交聯硅烷是種半*性的脫模劑,它不需要頻繁的涂抹,不會發生遷移現象,不會受溫度變化的影響,具有較好的脫模果,但成本較高。
在模具型腔表面復合層聚四氣乙烯薄層(就像售的不粘鍋那樣)可獲得*性的脫模果,聚四氟乙烯屬于*性脫模劑。
2、溫度控制
聚乙烯的滾塑上藝過程有個殊的現象:在粉末熔融過程中,粉末顆粒之間滯留的空氣形成了氣泡,隨著加熱過程的持續、這些氣泡又消失了。進步的研究表明,這些氣泡的消失并非由于它們在浮力的作用下移向熔體的自由面,而是因為氣泡中的空氣逐漸融合在熔融的塑料熔體中。實驗表明當溫度升至150℃時,聚乙烯熔體中形成了不同尺寸的氣泡。由于聚乙烯熔體粘度很,氣泡的浮力不足以把氣泡推向自由面。當溫度升至200℃時,所有的氣泡都消失了。因此,對于聚乙烯的滾塑來說,地控制加熱過程對消除聚乙烯制品中的氣泡,提高產品質量有重要的意義。由于滾塑的加熱有時會較長,別是制品壁較厚時??赡軙掷m半小時到小時以上。這時就要求采取措施以止材料在加熱過程個的熱和材料性能的降低,通常在聚乙烯塑料中加入劑可達到預的目的。但是,當聚乙烯材料被加熱到過高的溫度或加熱過長時,劑并不能止材料的。當制品厚度較需要加熱較長的時,必須降低加熱溫度。如果利用提高溫度來縮短加熱,則有可能因氣泡中的空氣來不及消失而使氣泡保留下來。當聚乙烯塑料被加熱到熔融狀態時,材料將經歷個從結晶態向熔體轉化的過程,這正是聚乙烯顆粒開始熔化變軟時所發生的過程。它先出現在和模具內壁接觸的層材料,形成個均勻的熔融材料層。然后,逐漸向內層擴展,直到截面變成塑料熔體為止。接下來是繼續加熱使氣泡逐漸消失的過程。這過程的溫度控制和控制需要調節。
3、冷卻過程
在冷卻過程中,聚乙烯熔體的溫度將從200℃降至接近室溫,聚乙烯的分子將從序的狀態轉變為較為有序的晶態。結晶的過程需要定的,結晶的速度和聚乙烯熔體的粘度有關。當聚乙烯熔體被迅速冷卻時,聚乙烯熔體的粘度迅速增加,使其晶粒的生長受到阻礙,從而影響聚乙烯的結晶度。當結晶度不同時,聚乙烯制品的密度就不同,物理性能也將有所差別。由此,急速冷卻的聚乙烯滾塑制品具有較低的密度,而緩慢冷卻的制品則具有較高的密度。當然,制品冷卻越慢,其生產周期越長,成本越高。用于滾塑生產的聚乙烯粉末本身具有定的密度,它決定于材料的生產廠。但經過滾塑生產后,由于冷卻速度的不同,聚乙烯滾塑制品的密度將發生定的變化。
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