聚乙烯的分類
通常我們所說的聚乙烯,其實一大類乙烯均聚物及共聚物的總稱。根據分子結構和密度的區別,聚乙烯大體分為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯以及線性低密度聚乙烯三種。雖然乙烯塑性體和彈性體也在大的聚乙烯范疇內,但因為它們的性質與常見的聚乙烯樹脂相差甚遠,大部分時候都會單獨討論。即便最常見的三種聚乙烯,其各自的特性也都各不相同。下面我們分別給大家仔細梳理一下。
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯,英文縮寫HDPE,是第一種利用催化劑合成的聚乙烯品種。第一次商業化生產是在50年代。由于催化劑的引入,使得反應條件不在那么苛刻。聚合反應可以在較低的壓力下進行,所以國內也稱其為“低壓聚乙烯”。同樣由于催化劑的作用,聚合過程可以溫和有序地進行。從而得到規整的單鏈結構,沒有任何長支鏈。在聚合過程中,只加入極少的共聚單體(丁烯或者己烯),甚至不加共聚單體,因此高密度聚乙烯的分子上只有極少的短支鏈結構。這使得它具有很高的結晶度,也就有較高的密度。現在一般把密度超過0.940的聚乙烯都稱為高密度聚乙烯。當然,典型的高密度聚乙烯大都有0.950或者更高的密度,熔點也都在130度以上。高結晶度給高密度聚乙烯帶來了很好的挺度以及水汽阻隔性,但也使其透明度和光澤度大幅下降。
隨著聚合工藝技術的發展,在70年代利用齊格勒-納塔催化劑成功開發線性低密度聚乙烯(LLDPE)。顧名思義,線性低密度聚乙烯的特點是具有線性單鏈結構的同時,有較低的密度。最常見的線性低密度聚乙烯的密度在0.920附近。但實際上,可以通過控制聚合中共聚單體的含量,對線性低密度聚乙烯的密度進行很好的調控。理論上0.855到0.960之間的任何密度都可以生產。不過常見的規格都在0.915到0.940之間。由于共聚單體的不同,線性低密度聚乙烯又可以分為四碳線性(丁烯共聚),六碳線性(己烯共聚)和八碳線性(辛烯共聚)。一般來說,共聚單體越大,物理性能越好。但目前國產線性絕大多數都仍然只是四碳線性。六碳和八碳線性主要仍然依靠進口。
茂金屬催化劑是在90年代發明并使用到聚乙烯商業化生產的。利用茂金屬催化聚合得到的聚乙烯被稱為茂金屬聚乙烯。嚴格來說,它其實是一種線性低密度聚乙烯。但由于茂金屬催化劑對分子結構的控制更精確,使得茂金屬聚乙烯能夠提供非常優異的韌性和熱封性能。同時,也可以生產更寬密度范圍的產品。從彈性體、到低溫起封的塑性體、最常見的0.920密度甚至中高密度,都可以用茂金屬技術生產得到。