聚乙烯的分类
通常我们所说的聚乙烯,其实一大类乙烯均聚物及共聚物的总称。根据分子结构和密度的区别,聚乙烯大体分为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯以及线性低密度聚乙烯三种。虽然乙烯塑性体和弹性体也在大的聚乙烯范畴内,但因为它们的性质与常见的聚乙烯树脂相差甚远,大部分时候都会单独讨论。即便最常见的三种聚乙烯,其各自的特性也都各不相同。下面我们分别给大家仔细梳理一下。
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯,英文缩写HDPE,是第一种利用催化剂合成的聚乙烯品种。第一次商业化生产是在50年代。由于催化剂的引入,使得反应条件不在那么苛刻。聚合反应可以在较低的压力下进行,所以国内也称其为“低压聚乙烯”。同样由于催化剂的作用,聚合过程可以温和有序地进行。从而得到规整的单链结构,没有任何长支链。在聚合过程中,只加入极少的共聚单体(丁烯或者己烯),甚至不加共聚单体,因此高密度聚乙烯的分子上只有极少的短支链结构。这使得它具有很高的结晶度,也就有较高的密度。现在一般把密度超过0.940的聚乙烯都称为高密度聚乙烯。当然,典型的高密度聚乙烯大都有0.950或者更高的密度,熔点也都在130度以上。高结晶度给高密度聚乙烯带来了很好的挺度以及水汽阻隔性,但也使其透明度和光泽度大幅下降。
随着聚合工艺技术的发展,在70年代利用齐格勒-纳塔催化剂成功开发线性低密度聚乙烯(LLDPE)。顾名思义,线性低密度聚乙烯的特点是具有线性单链结构的同时,有较低的密度。最常见的线性低密度聚乙烯的密度在0.920附近。但实际上,可以通过控制聚合中共聚单体的含量,对线性低密度聚乙烯的密度进行很好的调控。理论上0.855到0.960之间的任何密度都可以生产。不过常见的规格都在0.915到0.940之间。由于共聚单体的不同,线性低密度聚乙烯又可以分为四碳线性(丁烯共聚),六碳线性(己烯共聚)和八碳线性(辛烯共聚)。一般来说,共聚单体越大,物理性能越好。但目前国产线性绝大多数都仍然只是四碳线性。六碳和八碳线性主要仍然依靠进口。
茂金属催化剂是在90年代发明并使用到聚乙烯商业化生产的。利用茂金属催化聚合得到的聚乙烯被称为茂金属聚乙烯。严格来说,它其实是一种线性低密度聚乙烯。但由于茂金属催化剂对分子结构的控制更精确,使得茂金属聚乙烯能够提供非常优异的韧性和热封性能。同时,也可以生产更宽密度范围的产品。从弹性体、到低温起封的塑性体、最常见的0.920密度甚至中高密度,都可以用茂金属技术生产得到。