聚乙烯的密度和分子量

中國注塑網(wǎng)

這種所謂的“商品”材料實際上相當復雜，使得選擇正確的類型成為一項挑戰(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，可以假設我們了解有關這種聚合物的所有信息。然而，我經(jīng)常對描述 PE 的屬性和性能的兩個關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行什么類型的 PE，典型的回答是：“我正在運行 7-melt, 953 材料?！?翻譯：標稱熔體指數(shù)為 7 g/10 min 的材料。密度為 0.953 克/立方厘米。這兩個數(shù)字傳達了很多關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，這個特定的選擇對于 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，以便在堆疊時不會因自重而倒塌，并且在掉落時不會破裂。
雖然成型商可能通過經(jīng)驗知道什么對給定應用程序有效，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準，并且他們通常認為分子量和密度是相互關聯(lián)的，而實際上它們可以相互獨立地變化。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有的。對于大多數(shù)聚合物，除非它們被填充，否則密度本質上是材料的固有屬性。共混物的密度可能會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，這個屬性就是產(chǎn)品的一個基本方面。

PE不是這樣。由于材料能夠形成線性或支化結構，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極端的材料制成的相同設計的兩個部分，您可以很容易地分辨出差異。更高密度的部分會更堅固、更硬，也更有可能在沖擊試驗中失敗，特別是如果它是在低溫下進行的。

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

如果您稱量這兩個部件，您還會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。許多人認為零件的重量與構成零件的單個聚合物分子的重量有關。然而，兩者完全沒有關系。如果您查看足夠多的 PE 數(shù)據(jù)表，您會發(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構相似的 PE 鏈，從而形成一個非常密集的網(wǎng)絡。這導致了相對堅固和堅硬的高密度材料。

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

這兩個屬性是自變量的事實既是好消息，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系變得更加困難。

有時這兩個屬性一起工作以提高性能的特定方面，而在其他時候它們相互對立。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，則沖擊性能可能會下降到零件無法通過容器行業(yè)執(zhí)行的標準測試的程度。如果隨后降低材料的密度以恢復失去的韌性，即使是千分之幾的變化也可能導致抗蠕變性變得不可接受。給定應用程序的正確組合至關重要。

有時這兩個屬性一起工作以提高性能的特定方面，而在其他時候它們相互對立。

十多年前，當用于割草機和吹雪機等產(chǎn)品的小型儲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，原始材料變得不可用時，就說明了這一點。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，隨著時間的推移，某些設計在使用時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)驗對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為高分子量材料太難加工。直到另一家 PE 供應商介入，提供了一種分子量和密度與原始產(chǎn)品相當?shù)牟牧希瑔栴}才得到解決。

因此，盡管 PE 可能很常見，但這種“商品”材料非常復雜。從數(shù)以千計的商業(yè)選項中選擇正確的等級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堅固和剛性的材料。

fatmjzil

不錯不錯，樓主您辛苦了。。。

注塑網(wǎng)

謝謝樓主，共同發(fā)展

注塑機廠家

寫的真的很不錯

rsluabnx

學習了，不錯，講的太有道理了