打开主菜单

聚乙烯polyethylene縮寫PE)是日常生活中最常用的高分子材料之一,是塑料的一種,大量用于制造塑料袋,塑料薄膜,牛奶桶的产品,也是白色污染的主要原因。

聚乙烯
IUPAC名
Polyethene、poly(methylene)[1]
别名 Polyethene
识别
缩写 PE
CAS号 9002-88-4  ✓
PubChem 6325
ChemSpider none
KEGG C19503
MeSH Polyethylene
性质
化学式 (C2H4)n
密度 0.88–0.96 g/cm3[2]
熔点 115-135 °C(253 K)
log P 1.02620[3]
磁化率 −9.67×10−6 (HDPE, SI, 22°C) [4]
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

分子結構编辑

單體為乙烯(化學式C2H4),乙烯亦可視為一對相互連接的亞甲基(化學式CH2)。聚合反應產生之聚乙烯分子式為(C2H4)nH2

性质编辑

化学性质编辑

聚乙烯抗多种有机溶剂,抗多种酸碱腐蚀,但是不抗氧化性酸,例如硝酸。在氧化性环境中聚乙烯会被氧化。

物理性质编辑

聚乙烯在薄膜状态下可以被认为是透明的,但是在块状存在的时候由于其内部存在大量的晶体,会发生强烈的光散射而不透明。聚乙烯结晶的程度受到其枝链的个数的影响,枝链越多,越难以结晶。聚乙烯的晶体融化温度也受到枝链个数的影响,分布于从90摄氏度到130摄氏度的范围,枝链越多融化温度越低。聚乙烯单晶通常可以通过把高密度聚乙烯在130摄氏度以上的环境中溶于二甲苯中制备。

分类编辑

聚乙烯按其密度和分支分类。 其机械性能显着取决于变量,如分支的程度和类型,晶体结构和分子量。 有几种类型的聚乙烯:

  • 超高分子量聚乙烯UHMWPE
  • 超低分子量聚乙烯ULMWPEPE-WAX
  • 高分子量聚乙烯HMWPE
  • 高密度聚乙烯HDPE, High Density Polyethylene)又称低压聚乙烯,因为在低压下生产,含有较多长鏈,因此密度高。主要用于制造各种注塑吹塑和挤出成型制品。
  • 中密度聚乙烯MDPE, Medium Density Polyethylene)
  • 低密度聚乙烯LDPE, Low Density Polyethylene)用高压法(147.17—196.2MPa)生产,支链较多,强度低,多用来生产薄膜制品。
  • 线性低密度聚乙烯LLDPE, Linear Low Density Polyethylene)
  • 极低密度聚乙烯VLDPE
  • 氯化聚乙烯英语Chlorinated polyethyleneCPE

高密度聚乙烯编辑

高密度聚乙烯通常使用齐格勒-纳塔催化剂聚合法制造,其特点是分子链上没有支链,因此分子链排布规整,具有较高的密度。该过程在管式或釜式低壓反應器中以乙烯为原料,用氧或有機過氧化物為引發劑引發聚合反应。

高密度聚乙烯屬「熱塑性塑膠」(Thermoplastic),加熱達到熔點,即可將癈料回收再利用,所以並非所有「塑膠」皆不環保。

高密度聚乙烯的高度结晶,因此外观上也就呈现出不透明的状态(高分子材料不同于钻石,结晶度高往往会降低透明度),并且硬度也更高,甚至有点脆生生的感觉。正是因为強度較高而且不透光,奶制品常常偏好此种塑料。这种塑料耐水耐油性都非常出色,因此适应性很广。一般摄氏100度以上才会容易变形。这种塑料还特别耐酸耐碱耐腐蚀,所以工业中也是应用极为普遍。

 
高密度聚乙烯的塑膠分類標誌

塑膠分類標誌中,高密度聚乙烯(HDPE)代碼是2。

低密度聚乙烯编辑

 
低密度聚乙烯

低密度聚乙烯通常使用高温高压下的自由基聚合生成,由于在反应过程中的链转移反应,在分子链上生出许多支链。这些支链妨碍了分子链的整齐排布,因此密度较低。其结构如下图所示。非常软而且有些黏,同时由于结晶度很低,LDPE的透明度比较高,所以我们日常生活中主要在保鲜膜、塑料袋等方面。耐油性耐水性比较低。

 
低密度聚乙烯的塑膠分類標誌

塑膠分類標誌中,低密度聚乙烯(LDPE)代碼是4。

线性低密度聚乙烯编辑

线性低密度聚乙烯是通过在聚乙烯的主链上共聚一些具有短支链的共聚物生成的。

历史编辑

1898年,聚乙烯最早由德国化学家Hans von Pechmann在一次试验事故中合成的。1933年,英国帝国化学公司的Eric Fawcett和Reginald Gibson在另外一次试验事故中使用乙烯在高压状态下合成了聚乙烯。

1935年,ICI Chemicals公司的Michael Perrin发明了可控高压聚乙烯合成方法。1939年,低密度聚乙烯开始使用高压法工业化生产。1951年,Philips Petroleum公司的化学家Robert Banks和John Hogan发明了使用三氧化铬作为催化剂的合成方法。

1953年,德国化学家卡尔·齐格勒发明了使用卤化钛作为催化剂的合成方法,这种催化剂称为齐格勒-纳塔催化剂。1976年,德国化学家Walter Kaminsky和Hansjörg Sinn发明了金属茂合物催化剂。

生产与应用编辑

聚乙烯产品通常掺加大量各种添加剂以抗氧化等环境因素破坏。聚乙烯还可以和一些人造橡胶产品混合在一起增加抗冲击能力。

参考资料编辑

  1. ^ Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature - IUPAC Recommendations 2008 (pdf). [2018-08-28]. 
  2. ^ Batra, Kamal. Role of Additives in Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Films. 2014: 9 [16 September 2014]. 
  3. ^ poly(ethylene)_msds. 
  4. ^ Wapler, M. C.; Leupold, J.; Dragonu, I.; von Elverfeldt, D.; Zaitsev, M.; Wallrabe, U. Magnetic properties of materials for MR engineering, micro-MR and beyond. JMR. 2014, 242: 233–242. Bibcode:2014JMagR.242..233W. PMID 24705364. arXiv:1403.4760. doi:10.1016/j.jmr.2014.02.005.