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在所有的工程塑料中HDPE的耐磨性居塑料之冠,引人注目。管材應(yīng)用范圍從用于小截面黃管到48in直徑用于工業(yè)和城市管道的厚壁黑管。分子量越高材料就越耐磨,甚至超過(guò)許多金屬材料(如碳鋼、不銹鋼、青銅等)。在強(qiáng)腐蝕和高磨損條件下使用壽命是鋼管的4-6倍,是普通聚乙烯的9倍;而且提高輸送效率20%。 阻燃、抗靜電性能良好,均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。井下使用壽命超過(guò)20年,經(jīng)濟(jì)效益顯著,抗沖擊,耐磨,雙抗。
這是決定HDPE特性的主要變量,雖然被提到的4種變量確實(shí)起到相互影響作用。產(chǎn)品特點(diǎn)■良好的衛(wèi)生性能:PE管加工時(shí)不添加重金屬鹽穩(wěn)定劑,材質(zhì)無(wú)毒性,無(wú)結(jié)垢層,不滋生細(xì)菌,很好地解決了城市飲用水的二次污染。乙烯是聚乙烯主要原料,少數(shù)的其它共聚單體,如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯,也經(jīng)常用于改進(jìn)聚合物性能,對(duì)HDPE,以上少數(shù)單體的含量一般不超過(guò)1%-2%。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來(lái)衡量,密度與結(jié)晶率呈線性關(guān)系。美國(guó)一般分類按ASTM D1248規(guī)定, HDPE的密度在 0.940g/ 以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度范圍0.926~0.940g/ 。其它分類法有時(shí)把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。均聚物具有較高密度、很大的剛度,良好的防滲透性和高的熔點(diǎn),但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂(ESCR)。ESCR是PE抗由機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開(kāi)裂性的能力。更高的密度一般改進(jìn)了機(jī)械強(qiáng)度性,例如拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度;熱性能如軟化點(diǎn)溫度和熱變形溫度;防滲透性,如透氣性或水蒸氣透過(guò)性。較低的密度改進(jìn)其沖擊強(qiáng)度和E-SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響,但較少程度也受分子量影響。高分子量百分?jǐn)?shù)使密度略有降低。例如,在一個(gè)較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。
PE通常的生產(chǎn)方法是通過(guò)淤漿或氣相加工法,也有少數(shù)用溶液相加工生產(chǎn)。淤漿反應(yīng)器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環(huán)形反應(yīng)器,在其中料漿可以循環(huán)攪拌。所有這些加工過(guò)程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系(可能是不止一種化合物)和各種類型的烴類稀釋劑參與的放熱反應(yīng)。氫氣和一些催化劑用來(lái)控制分子量。淤漿反應(yīng)器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環(huán)形反應(yīng)器,在其中料漿可以循環(huán)攪拌。當(dāng)乙烯和共聚單體(根據(jù)需要)和催化劑一接觸,就會(huì)形成聚乙烯顆粒。除去稀釋劑后,聚乙烯顆粒或粉粒被干燥并按劑量加入添加劑,就生產(chǎn)出粒料。帶有雙螺桿擠出機(jī)的大型反應(yīng)器的現(xiàn)代化生產(chǎn)線,可每小時(shí)生產(chǎn) PE40000磅以上。新的催化劑的開(kāi)發(fā)為改進(jìn)新等級(jí)HDPE的性能作出貢獻(xiàn)。兩常用的催化劑種類是菲利浦的鉻氧化物為基礎(chǔ)的催化劑和鈦化合物催化劑。菲利浦型催化劑生產(chǎn)的HDPE有 中寬度分子量分布;催化劑生產(chǎn)的分子量分布窄。用復(fù)式反應(yīng)器生產(chǎn)窄MDW的聚合物所用催化劑也可用 于生產(chǎn)寬MDW品級(jí)。舉例來(lái)說(shuō),生產(chǎn)顯著不同分子量產(chǎn)品的兩個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器可以生產(chǎn)出雙峰分子量聚合物,這種聚合物具有全寬域的分子量分布。