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注塑網(wǎng)

標(biāo)題: 聚乙烯的密度和分子量 [打印本頁]

作者: 中國注塑網(wǎng)    時(shí)間: 2022-7-25 16:38
標(biāo)題: 聚乙烯的密度和分子量
這種所謂的“商品”材料實(shí)際上相當(dāng)復(fù)雜,使得選擇正確的類型成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
聚乙烯作為一種商業(yè)材料已經(jīng)存在了70 多年。這是合成熱塑性塑料的早期發(fā)展之一。鑒于其悠久的歷史,可以假設(shè)我們了解有關(guān)這種聚合物的所有信息。然而,我經(jīng)常對(duì)描述 PE 的屬性和性能的兩個(gè)關(guān)鍵屬性存在混淆感到驚訝。這些是密​​度和分子量。分子量通常由稱為熔體指數(shù)或熔體流動(dòng)速率的數(shù)字捕獲。材料的熔體指數(shù)越高,聚合物的平均分子量越低。

如果您詢問加工商他們正在運(yùn)行什么類型的 PE,典型的回答是:“我正在運(yùn)行 7-melt, 953 材料。” 翻譯:標(biāo)稱熔體指數(shù)為 7 g/10 min 的材料。密度為 0.953 克/立方厘米。這兩個(gè)數(shù)字傳達(dá)了很多關(guān)于可以從用這種材料成型的零件中獲得的性能平衡的信息。例如,這個(gè)特定的選擇對(duì)于 5 加侖桶是典型的。這些部件需要在抗蠕變性和韌性之間取得平衡,以便在堆疊時(shí)不會(huì)因自重而倒塌,并且在掉落時(shí)不會(huì)破裂。
雖然成型商可能通過經(jīng)驗(yàn)知道什么對(duì)給定應(yīng)用程序有效,但他們通常不知道為什么。他們傾向于將熔體指數(shù)視為可加工性的衡量標(biāo)準(zhǔn),并且他們通常認(rèn)為分子量和密度是相互關(guān)聯(lián)的,而實(shí)際上它們可以相互獨(dú)立地變化。部分混亂是可以理解的。將密度指定為材料特性的能力可能是聚乙烯所獨(dú)有的。對(duì)于大多數(shù)聚合物,除非它們被填充,否則密度本質(zhì)上是材料的固有屬性。共混物的密度可能會(huì)隨著被混合的兩種材料的比例而變化;但在這里,一旦配方確定,這個(gè)屬性就是產(chǎn)品的一個(gè)基本方面。

PE不是這樣。由于材料能夠形成線性或支化結(jié)構(gòu),聚乙烯的密度可以從 0.857 g/cm3 的低值到 0.975 g/cm3 的最大值不等。如果您持有由代表這兩個(gè)極端的材料制成的相同設(shè)計(jì)的兩個(gè)部分,您可以很容易地分辨出差異。更高密度的部分會(huì)更堅(jiān)固、更硬,也更有可能在沖擊試驗(yàn)中失敗,特別是如果它是在低溫下進(jìn)行的。

雖然成型商可能通過經(jīng)驗(yàn)知道什么對(duì)給定應(yīng)用程序有效,但他們通常不知道為什么。

如果您稱量這兩個(gè)部件,您還會(huì)注意到由更高密度產(chǎn)品制成的部件更重。這就是混淆的地方。許多人認(rèn)為零件的重量與構(gòu)成零件的單個(gè)聚合物分子的重量有關(guān)。然而,兩者完全沒有關(guān)系。如果您查看足夠多的 PE 數(shù)據(jù)表,您會(huì)發(fā)現(xiàn)低密度材料的熔體指數(shù)值既有高值又有低值,而高密度材料的熔體指數(shù)值范圍相同。如果將這兩個(gè)屬性鏈接起來,這是不可能的。
有助于說明差異。它顯示了我們想象的 HDPE、LLDPE 和 LDPE 分子的示意圖。一條非常線性的 PE 鏈可以緊密地接近其他結(jié)構(gòu)相似的 PE 鏈,從而形成一個(gè)非常密集的網(wǎng)絡(luò)。這導(dǎo)致了相對(duì)堅(jiān)固和堅(jiān)硬的高密度材料。

但是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)并沒有告訴我們單個(gè)分子的長度。它們可能很長或相對(duì)較短。分支結(jié)構(gòu)也是如此。分支使各個(gè)鏈保持更遠(yuǎn)的距離,從而降低了材料的密度和承載性能。但在這里,各個(gè)鏈條可能很長或很短。如果鏈長,則熔體指數(shù)會(huì)低,材料將表現(xiàn)出更高的熔體粘度和更高的熔體強(qiáng)度,并且與由較短鏈組成的具有相當(dāng)密度的材料相比,所得模制部件將具有更好的沖擊性能。

這兩個(gè)屬性是自變量的事實(shí)既是好消息,也是壞消息。好消息是它為非常廣泛的加工和性能選擇提供了可能性,這也是聚乙烯成為如此多功能材料的原因之一。壞消息是,它使理解這些屬性與零件性能之間的關(guān)系變得更加困難。

有時(shí)這兩個(gè)屬性一起工作以提高性能的特定方面,而在其他時(shí)候它們相互對(duì)立。例如,通過增加密度或分子量來提高抗蠕變性。然而,提高韌性是通過增加分子量或降低密度來實(shí)現(xiàn)的。如果提高我們上面討論的桶材料的熔體指數(shù)以使加工更容易,則沖擊性能可能會(huì)下降到零件無法通過容器行業(yè)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)測試的程度。如果隨后降低材料的密度以恢復(fù)失去的韌性,即使是千分之幾的變化也可能導(dǎo)致抗蠕變性變得不可接受。給定應(yīng)用程序的正確組合至關(guān)重要。

有時(shí)這兩個(gè)屬性一起工作以提高性能的特定方面,而在其他時(shí)候它們相互對(duì)立。

十多年前,當(dāng)用于割草機(jī)和吹雪機(jī)等產(chǎn)品的小型儲(chǔ)氣罐制造商將使用的聚乙烯的密度從 0.946 更改為 0.952 g/cm3 時(shí),原始材料變得不可用時(shí),就說明了這一點(diǎn)。熔體指數(shù)保持在 4 g/10 min 不變。最初,新材料沒有明顯的問題。

然而,隨著時(shí)間的推移,某些設(shè)計(jì)在使用時(shí)顯示出增加的破裂趨勢。這引發(fā)了大規(guī)模的召回,并且這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)制造這些坦克的法規(guī)產(chǎn)生了持久的影響。密度增加帶來的韌性損失可能會(huì)被熔體指數(shù)的降低所抵消。但大多數(shù)參與成型零件的加工商認(rèn)為高分子量材料太難加工。直到另一家 PE 供應(yīng)商介入,提供了一種分子量和密度與原始產(chǎn)品相當(dāng)?shù)牟牧?,問題才得到解決。

因此,盡管 PE 可能很常見,但這種“商品”材料非常復(fù)雜。從數(shù)以千計(jì)的商業(yè)選項(xiàng)中選擇正確的等級(jí)需要徹底了解這兩種特性之間的相互作用。這種聚合物的性能范圍從與彈性體接壤的材料延伸到相對(duì)堅(jiān)固和剛性的材料。


作者: fatmjzil    時(shí)間: 2022-7-25 16:55
不錯(cuò)不錯(cuò),樓主您辛苦了。。。
作者: 注塑網(wǎng)    時(shí)間: 2022-7-25 17:22
謝謝樓主,共同發(fā)展
作者: 注塑機(jī)廠家    時(shí)間: 2022-7-25 17:24
寫的真的很不錯(cuò)
作者: rsluabnx    時(shí)間: 2022-7-25 17:28
學(xué)習(xí)了,不錯(cuò),講的太有道理了




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