聚乙烯,、聚氯乙烯和氯乙烯三者之間雖然都僅有一字之差,但他們卻差異很大,,各自有不同的化學(xué)物質(zhì),,有你知道聚乙烯,、聚氯乙烯和氯乙烯分別是什么嗎,?它們的生產(chǎn)工藝都是怎樣的、各自的用途有哪些,?今天小編就帶領(lǐng)大家一起認(rèn)識聚乙烯,、聚氯乙烯和氯乙烯是什么,各自都有什么用途,。

 

一,、聚乙烯

聚乙烯(polyethylene ,簡稱PE)是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂,。在工業(yè)上,,也包括乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯無臭,,無毒,,手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-100~-70°C),,化學(xué)穩(wěn)定性好,,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)。常溫下不溶于一般溶劑,,吸水性小,,電絕緣性優(yōu)良。


聚乙烯是通過乙烯(CH2=CH2)的聚合反應(yīng)制得的,,該過程涉及將乙烯分子通過加成聚合反應(yīng)形成重復(fù)的–CH2–單元連接而成的長鏈分子,。在工業(yè)生產(chǎn)中,通常使用催化劑來提高聚合效率,,例如使用三氧化鉻(Cr2O3)等催化劑,。此外,聚乙烯的制備方法還包括在不同壓力和溫度條件下進(jìn)行聚合反應(yīng),,如高壓,、中壓和低壓聚合法,這些方法會影響聚乙烯的密度和物理性能,。


聚乙烯


聚乙烯性能

1,、物理性能:

聚乙烯

PE對水蒸氣透過率低,但對有機(jī)化合物蒸氣透過率高,。吸水性很小,,約0.03%,。


2、力學(xué)性能PE 韌性和抗沖強(qiáng)度較好,,硬度,、彈性模量和強(qiáng)度較常用塑料低,與相對分子質(zhì)量及其分布,、結(jié)晶度和密度等有關(guān),。

高密度聚乙烯(HDPE)結(jié)晶度高,強(qiáng)度較好,;低密度聚乙烯(LDPE)支鏈多,,結(jié)晶度低,但抗沖強(qiáng)度和斷裂伸長率較高,。


3,、熱性能

PE著火溫度為350℃左右,PE塵埃著火溫度為450℃,。

耐低溫性好,,隨相對分子質(zhì)量增加變好,相對分子質(zhì)量分布越窄耐低溫越好,。


4,、化學(xué)性能PE

對水與化學(xué)試劑呈惰性,常溫下除極少數(shù)溶劑外不溶于一般有機(jī)溶劑,。

脂肪徑,、芳香輕、鹵代經(jīng)可使PE溶脹,,溫度超60℃時,,可能被部分溶劑溶解。

可溶解于四氫化萘和十氫化荼,,溶解度與結(jié)晶度,、相對分子質(zhì)量有關(guān)。

常溫下耐稀酸,、堿,、鹽溶液,不耐強(qiáng)氧化性酸,。

不同密度PE耐氧化性不同,,LDPE耐氧化性比HDPE差。

氣態(tài)氯與氟對PE的作用隨溫度升高而加劇,。

PE與其他聚合物相容性差,,難粘接和印刷,經(jīng)強(qiáng)氧化劑等處理可提高粘接性和可印刷性,。


5,、電性能PE

電絕緣性好,,與其疏水性及結(jié)構(gòu)特征有關(guān)。

助劑種類與用量少,,電絕緣性優(yōu)異,。

相對介電常數(shù)和介電強(qiáng)度與相對分子質(zhì)量、環(huán)境等因素有關(guān),,常溫下在特定頻率范圍內(nèi)與頻率無關(guān),,適宜作高壓電絕緣材料。


6,、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能

PE耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能與密度有關(guān),,HDPE對此較為敏感,。

按國家標(biāo)準(zhǔn)GB1842-80測試,,破損機(jī)率達(dá)50%的時間F50(h)為環(huán)境應(yīng)力開裂時間,結(jié)果按對數(shù)概率坐標(biāo)作圖法處理,。


7,、衛(wèi)生性PE

對人體無毒害,可用于食品包裝材料,,但需注意添加劑毒性問題,。


聚乙烯依聚合方法、分子量高低,、鏈結(jié)構(gòu)之不同,,分高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)及線性低密度聚乙烯(LLDPE),。

 

低密度聚乙烯(LDPE)

性質(zhì):無味,、無臭、無毒,、表面無光澤,、乳白色蠟狀顆粒,密度約0.920 g/cm3,,熔點(diǎn)130℃~145℃,。不溶于水,微溶于烴類等,。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕,,吸水性小,在低溫時仍能保持柔軟性,,電絕緣性高,。

生產(chǎn)工藝:主要有高壓管式法和釜式法兩種。為降低反應(yīng)溫度和壓力,,管式法工藝普遍采用低溫高活性引劑引發(fā)聚合體系,,以高純度乙烯為主要原料,,以丙烯、丙烷等為密度調(diào)整劑,,使用高活性引發(fā)劑在約200℃~330℃,、150~300MPa條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)。反應(yīng)器中引發(fā)聚合的熔融聚合物,,必須要經(jīng)過高壓,、中壓和低壓冷卻、分離,,高壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻,、分離后送入超高壓(300 MPa)壓縮機(jī)入口,中壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻,、分離后送入高壓(30 MPa)壓縮機(jī)入口,,而低壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻、分離后送入低壓(0.5 MPa)壓縮機(jī)循環(huán)利用,,而熔融聚乙烯經(jīng)過高壓,、低壓分離后送入造粒機(jī),進(jìn)行水中切粒,,在造粒時,,企業(yè)可以根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域,加入適宜的添加劑,,顆粒經(jīng)包裝出廠,。

用途:可以采用注塑、擠塑,、吹塑等加工方法,。主要用作農(nóng)膜、工業(yè)用包裝膜,、藥品與食品包裝薄膜,、機(jī)械零件、日用品,、建筑材料,、電線、電纜絕緣,、涂層和合成紙等,。

 

線性低密度聚乙烯(LLDPE)

性質(zhì):由于LLDPE和LDPE的分子結(jié)構(gòu)明顯不同,性能也有所不同,。與LDPE相比,,LLDPE具有優(yōu)異的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能和電絕緣性,較高的耐熱性能、抗沖和耐穿刺性能等,。

生產(chǎn)工藝:LLDPE樹脂主要利用全密度聚乙烯裝置生產(chǎn),,代表性的生產(chǎn)工藝為Innovene工藝和UCC的Unipol工藝。

用途:通過注塑,、擠出,、吹塑等成型方法,生產(chǎn)薄膜,、日用品,、管材、電線電纜等,。

 

高密度聚乙烯(HDPE)

性質(zhì):本色,、圓柱狀或扁圓狀顆粒,顆粒光潔,,粒子的尺寸在任意方向上應(yīng)為2 mm~5 mm,,無機(jī)械雜質(zhì),具熱塑性,。粉料為本白色粉末,,合格品允許有微黃色,。常溫下不溶于一般溶劑,,但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長時間接觸時能溶脹,,在70℃以上時稍溶于甲苯,、醋酸中。在空氣中加熱和受日光影響發(fā)生氧化作用,。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕,。吸水性小,在低溫時仍能保持柔軟性,,電絕緣性高,。

生產(chǎn)工藝:采用氣相法和淤漿法二種生產(chǎn)工藝。

用途:采用注塑,、吹塑,、擠塑、滾塑等成型方法,,生產(chǎn)薄膜制品,、日用品及工業(yè)用的各種大小中空容器、管材,、包裝用的壓延帶和結(jié)扎帶,、繩纜、漁網(wǎng)和編織用纖維,、電線電纜等,。

 

生產(chǎn)工藝

聚乙烯按聚合壓力可以分為高壓法,、中壓法、低壓法,。

高壓法用來生產(chǎn)低密度聚乙烯,,這種方法開發(fā)得早,用此法生產(chǎn)的聚乙烯至今約占聚乙烯總產(chǎn)量的2/3,,但隨著生產(chǎn)技術(shù)和催化劑的發(fā)展,,其增長速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實施方法來說,,有淤漿法,、溶液法和氣相法。淤漿法主要用于生產(chǎn)高密度聚乙烯,,而溶液法和氣相法不僅可以生產(chǎn)高密度聚乙烯,,還可通過加共聚單體,生產(chǎn)中,、低密度聚乙烯,,也稱為線型低密度聚乙烯。各種低壓法工藝發(fā)展很快,。

 

應(yīng)用

高壓聚乙烯:一半以上用于薄膜制品,,其次是管材、注射成型制品,、電線包裹層等,。

中低壓聚乙烯:以注射成型制品及中空制品為主。

超高壓聚乙烯:由于超高分子聚乙烯優(yōu)異的綜合性能,,可作為工程塑料使用,。

 

二、聚氯乙烯

聚氯乙烯(Polyvinyl chloride),,英文簡稱PVC,,是氯乙烯單體(VCM)在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑或在光,、熱作用下按自由基聚合反應(yīng)機(jī)理聚合而成的聚合物,。聚氯乙烯早在1835年就為美國V·勒尼奧發(fā)現(xiàn),用日光照射氯乙烯(VCM)時生成一種白色固體,,即聚氯乙烯,。聚氯乙烯PVC是一種使用一個氯原子取代聚乙烯中的一個氫原子的高分子材料,氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物統(tǒng)稱之為氯乙烯樹脂,。


聚氯乙烯

 

聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)

PVC分子鏈中含有強(qiáng)極性的氯原子,,分子間力大,這使得PVC制品的剛性、硬度,、力學(xué)性能提高,,并且有優(yōu)異的阻燃性(阻燃性指物質(zhì)具有的或材料經(jīng)處理后具有的明顯推遲火焰蔓延的性質(zhì));但其介電常數(shù)和介電損耗角正切值比PE大,。PVC樹脂含有聚合反應(yīng)中殘留的少量雙鍵,、支鏈和引發(fā)劑殘基,加上兩相鄰碳原子之間含有氯原子和氫原子,,容易脫氯化氫,,導(dǎo)致PVC在光、熱的作用下容易發(fā)生降解反應(yīng),。PVC分子鏈上的氯,、氫原子空間排列基本無序,因此其制品結(jié)晶度低,,一般結(jié)晶度只有5~15%,。


聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)


聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)

分子結(jié)構(gòu)

 

聚氯乙烯的主要用途

聚氯乙烯塑料形態(tài)各異,差別很大,,加工方法也多種多樣,,可壓制、擠出,、注射,、涂層等。聚氯乙烯塑料常用于制造薄膜,、人造革,、電線電纜的絕緣層,硬質(zhì)制品,,地板、家具,、運(yùn)動器材等

 

PVC聚氯乙烯制品一般可分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩大類,。硬制品加工中不添加增塑劑,而軟制品則在加工時加入大量增塑劑,。PVC聚氯乙烯本來是一種硬性塑料,,它的玻璃化溫度為80~85℃。加入增塑劑以后,,可使玻璃化溫度降低,,便于在較低的溫度下加工,使分子鏈的柔性和可塑性增大,,并可做成在常溫下有彈性的軟制品,。一般軟質(zhì)PVC塑料所加增塑劑的量為PVC的30%~70%。 

 

PVC聚氯乙烯在加工時添加了增塑劑,、穩(wěn)定劑,、潤滑劑、著色劑,、填料之后,,可加工成各種型材和制品。PVC的具體用途如下:

1,、PVC型材,、異型材

型材、異型材是我國PVC消費(fèi)量最大的領(lǐng)域,,約占PVC總消費(fèi)量的25%左右,,主要用于制作門窗和節(jié)能材料,目前其應(yīng)用量在全國范圍內(nèi)仍有較大幅度增長,。

 

聚氯乙烯

 

2,、PVC管材

PVC管材是PVC第二大消費(fèi)領(lǐng)域,約占其消費(fèi)量的20%左右,。在我國,,PVC管較聚乙烯(PE)管和聚丙烯(PP)管開發(fā)早,品種多,,性能優(yōu)良,,使用范圍廣,在市場上占有重要位置,。


聚氯乙烯

 

3,、PVC薄膜

PVC薄膜是PVC第三大消費(fèi)領(lǐng)域,約占其消費(fèi)量的10%左右,。利用壓延機(jī)可將PVC制成規(guī)定厚度的透明或著色薄膜,,用這種方法生產(chǎn)的薄膜稱為壓延薄膜。也可以將PVC的粒狀原料利用吹塑成型機(jī)吹制成薄膜,,用這種方法生產(chǎn)的薄膜稱為吹塑薄膜,。薄膜的用途很大,可以通過剪裁,、熱合方法加工成包裝袋,、雨衣、桌布,、窗簾,、充氣玩具等。寬幅的透明薄膜可以建造溫室和塑料大棚,,或者用作地膜,。


聚氯乙烯

 

4,、PVC硬材和板材

PVC中加入穩(wěn)定劑、潤滑劑和填料,,經(jīng)混煉后,,用擠出機(jī)可擠出各種口徑的硬管、異型管,、波紋管,,用作下水管、飲水管,、電線套管或樓梯扶手,。將壓延好的薄片重疊熱壓,可制成各種厚度的硬質(zhì)板材,。板材可以切割成所需的形狀,,然后利用PVC焊條用熱空氣焊接成各種耐化學(xué)腐蝕的貯槽、風(fēng)道及容器等,。


聚氯乙烯


5,、PVC一般軟質(zhì)品

利用擠出機(jī)可以擠成軟管、電纜,、電線等,;利用注射成型機(jī)配合各種模具,可制成塑料涼鞋,、鞋底,、拖鞋、玩具,、汽車配件等,。


聚氯乙烯


6、PVC包裝材料

PVC制品用于包裝主要為各種容器,、薄膜及硬片,。PVC容器主要生產(chǎn)礦泉水、飲料,、化妝品瓶,,也有用于精制油的包裝。


 

7,、PVC護(hù)墻板和地板

 PVC護(hù)墻板主要用于取代鋁制護(hù)墻板。PVC地板磚中除一部分PVC樹脂外,,其余組分是回收料,、粘合劑、填料及其它組分,,主要應(yīng)用在機(jī)場候機(jī)樓地面和其它場所的堅硬地面,。


 

8,、PVC日用消費(fèi)品

在我們的日常生活領(lǐng)域中處處可見到PVC產(chǎn)品。PVC被用來制作各種仿皮革,,用于行李包,,運(yùn)動制品,如籃球,、足球和橄欖球等,。還可用于制作制服和專用保護(hù)設(shè)備的皮帶。服裝用PVC織物一般是吸附性織物(不需涂布),,如雨披,、嬰兒褲、仿皮夾克和各種雨靴,。PVC還用于許多體育娛樂品,,如玩具、唱片和體育運(yùn)動用品,。 


 

聚氯乙烯的基本性能

常規(guī)性能:PVC樹脂是一種白色或淡黃色的粉末,,比重1.35~1.45;PVC制品的軟硬度可以通過加入增塑劑的含量來調(diào)節(jié),,能做出不同軟硬度的制品,。純PVC的吸水率和透氣性都很小。

本色為微黃色半透明狀,,有光澤,。透明度勝于聚乙烯PE、聚苯烯,,差于聚苯乙烯PS,,隨助劑用量不同,分為軟,、硬聚氯乙烯,,軟制品柔而韌,手感粘,,硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,,而低于聚丙烯,在屈折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象,。

 

溶解性能:聚氯乙烯耐水,、濃堿、非氧化性酸,、鏈烴,、油和臭氧。氧化性酸(如硫酸,、硝酸,、鉻酸)能腐蝕聚氯乙烯,。

聚氯乙烯為極性高聚物,其溶解參數(shù)約為9.5,。聚氯乙烯能溶于四氫呋喃,、環(huán)己酮、甲乙酮或丙酮與二硫化碳的混合物,,以及四氫糠醇,、二惡烷、二氯乙烷,、鄰二氯苯,、甲苯等。聚氯乙烯的溶解性與分子量有很大關(guān)系,,分子量越大,,溶解性越差。通常浮液樹脂比懸浮樹脂的溶解性差,。

 

力學(xué)性能:聚氯乙烯分子中含有大量的氯原子,,分子極性較大,分子間作用力較強(qiáng),,大分子的斂集程度高,,鏈間距離2.8×10-10m,遠(yuǎn)較聚乙烯PE的斂集程度(4.3×10-10m)小,,所以聚氯乙烯的拉伸強(qiáng)度,、壓縮強(qiáng)度較高,硬度剛度較大,,而沖擊強(qiáng)度,、斷裂伸長率較小。由此可知,,PVC具有較高的硬度和力學(xué)性能,,而且隨分子量的增大而提高,但隨溫度的升高而降低,。PVC中加入的增塑劑含量不同,,對力學(xué)性能影響很大,力學(xué)性能隨增塑劑含量的增加而下降,。PVC的耐磨性一般,,硬質(zhì)PVC的靜摩擦系數(shù)是0.4~0.5,動摩擦系數(shù)是0.23,。

 

熱學(xué)性能:PVC的線膨脹系數(shù)比較小,,并具有難燃性,氧指數(shù)高達(dá)45%以上,。聚氯乙烯的最大特點(diǎn)是阻燃,,因此被廣泛用于防火應(yīng)用。但是聚氯乙烯在燃燒過程中會釋放出氯化氫HCI),、和其他有毒氣體,,例如二惡英。聚氯乙烯的燃燒分為兩步,。先在240℃-340℃燃燒分解出氯化氫氣體和含有雙鍵的二烯烴,,然后在400-470℃發(fā)生碳的燃燒。

 

熱穩(wěn)定性:PVC的熱穩(wěn)定性很差,,純PVC樹脂在140℃就開始分解,,到180℃就立刻加速分解;而PVC的熔融溫度為160℃,,因此純PVC樹脂很難用熱塑性的方法加工,。聚氯乙烯樹脂的軟化度低,約為75~80℃,,脆化溫度低于-50~-60℃,,大多數(shù)制品長期使用溫度不宜超過55℃,特殊配方的可達(dá)90℃,。即使是純度很高的聚氯乙烯樹脂,,長期在100℃以上或受紫外線輻射就開始有氯化氫HCI氣體逸出。說明其分子結(jié)構(gòu)中存在不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),。時間越長,、降解越多、溫度越高,,降解速度越快,,氧氣或空氣的存在下降解速度更快。

支化度較小,,玻璃化溫度77~90℃,,170℃左右開始分解 ,對光和熱的穩(wěn)定性差,,在100℃以上或經(jīng)長時間陽光曝曬,,就會分解而產(chǎn)生氯化氫,并進(jìn)一步自動催化分解,,引起變色,,物理機(jī)械性能也迅速下降,在實際應(yīng)用中必須加入穩(wěn)定劑以提高對熱和光的穩(wěn)定性,。

 

電學(xué)性能:PVC是一種電性能較好的聚合物,,但由于本身極性較大,其絕緣性不如PE,、PP,,介電常數(shù),、介電損耗角正切值、體積電阻率較大,,對水等導(dǎo)電物質(zhì)清河性較大,,故電阻較非極性的聚烯烴要小,但仍有較高的體積電陰和擊穿電壓,。

PVC的電性能受溫度,、頻率、添加劑的品種影響較大,,自身的耐電暈性也不好,,一般只適用于低壓、低頻絕緣材料,。聚氯乙烯的極性基團(tuán)直接附著在主鏈上,,在玻璃化溫度以下,偶極鏈段受到主鏈原子的限制,,不能移動,,因而并不產(chǎn)生偶極化作用,可作為室溫的高頻絕緣材料,。作電線絕緣用時,,懸浮樹脂的點(diǎn)券絕緣性比浮液樹脂高10到100倍。降解產(chǎn)生的氯離子的存在會降低電絕緣性,。

 

環(huán)境性能:PVC可以耐大多數(shù)的無機(jī)酸(發(fā)煙硫酸和濃硝酸除外),、無機(jī)鹽、堿,、多數(shù)有機(jī)溶劑(如乙醇,、汽油和礦物油),適合做化工防腐材料,。PVC在酯,、酮、芳烴,、鹵烴中會溶脹或者溶解,,其中最好的溶劑是四氫呋喃和環(huán)己酮。PVC不耐光,、氧,、熱,極易發(fā)生降解,,引起制品顏色變化(白色→粉紅色→淡黃色→褐色→紅棕色→紅黑色→黑色),。


三、氯乙烯

氯乙烯(Vinyl Chloride),又名乙烯基氯,,化學(xué)式是C2H3Cl,,是一種分子內(nèi)包含氯原子的不飽和有機(jī)化合物,常溫常壓下為有甜味的無色氣體,。氯乙烯在水中溶解度為8.8x103 mg/L(25 ℃),,溶于乙醇、乙醚,、苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑,。氯乙烯能發(fā)生均聚,、共聚、取代,、氧化,、加成、裂解等反應(yīng),,其在工業(yè)上的應(yīng)用主要是作為均聚,、共聚的單體,共聚產(chǎn)物可以制得各種性能的樹脂,,加工成管材,、板材、薄膜等,,其主要用于生產(chǎn)聚氯乙烯,,是高分子化工的重要的單體。

氯乙烯易燃,、有毒,,是一種化學(xué)致癌物,2017年10月27日,,世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考中,,氯乙烯被列為1類致癌物清單。



 

氯乙烯用途

塑料工業(yè)的重要原料,,主要用于生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂(即PVC,,世界上產(chǎn)量最大的通用塑料)也可與乙酸乙烯酯、丁二烯,、丙烯腈,、丙烯酸酯、偏氯乙烯等共聚,,制造膠黏劑,、涂料、食品包裝材料、建筑材料等;利用其低沸點(diǎn)的特性可用作冷凍劑;還可用作染料及香料的萃取劑,。

 

氯乙烯應(yīng)用領(lǐng)域

氯乙烯可用于聚氯乙烯,、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物、丙烯腈-氯乙烯共聚物的合成,,也可用作致冷劑或殺蟲劑的噴射劑,。其應(yīng)用舉例:氯乙烯生產(chǎn)高分子材料聚氯乙烯。聚氯乙烯,,簡稱PVC,,是由氯乙烯在引發(fā)劑作用下聚合而成的熱塑性樹脂,是氯乙烯的均聚物,,物理外觀為白色粉末,,無毒、無臭,,其化學(xué)穩(wěn)定性很高,,具有良好的可塑性。聚氯乙烯樹脂是五大通用樹脂中用量的品種,,廣泛應(yīng)用于建筑,、汽車、高鐵,、船舶,、航空航天和國防軍工等諸多領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中具有非常重要的地位,。

 

以上便是聚乙烯,、聚氯乙烯和氯乙烯是什么的介紹,以及它們的生產(chǎn)工藝是怎樣的和用途的介紹,,通過上面的資訊大家是否對聚乙烯,、聚氯乙烯和氯乙烯它們之間有了更加深入的了解呢?歡迎大家在評論區(qū)給我留言和建議民,,也歡迎大家在評論區(qū)一起溝通交流關(guān)于聚乙烯,、聚氯乙烯和氯乙烯的相關(guān)看法和疑問,我們一起在評論區(qū)見,。


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