聚乙烯的密度和分子量

中国注塑网

这种所谓的“商品”材料实际上相当复杂，使得选择正确的类型成为一项挑战。
聚乙烯作为一种商业材料已经存在了70 多年。这是合成热塑性塑料的早期发展之一。鉴于其悠久的历史，可以假设我们了解有关这种聚合物的所有信息。然而，我经常对描述 PE 的属性和性能的两个关键属性存在混淆感到惊讶。这些是密​​度和分子量。分子量通常由称为熔体指数或熔体流动速率的数字捕获。材料的熔体指数越高，聚合物的平均分子量越低。

如果您询问加工商他们正在运行什么类型的 PE，典型的回答是：“我正在运行 7-melt, 953 材料。” 翻译：标称熔体指数为 7 g/10 min 的材料。密度为 0.953 克/立方厘米。这两个数字传达了很多关于可以从用这种材料成型的零件中获得的性能平衡的信息。例如，这个特定的选择对于 5 加仑桶是典型的。这些部件需要在抗蠕变性和韧性之间取得平衡，以便在堆叠时不会因自重而倒塌，并且在掉落时不会破裂。
虽然成型商可能通过经验知道什么对给定应用程序有效，但他们通常不知道为什么。他们倾向于将熔体指数视为可加工性的衡量标准，并且他们通常认为分子量和密度是相互关联的，而实际上它们可以相互独立地变化。部分混乱是可以理解的。将密度指定为材料特性的能力可能是聚乙烯所独有的。对于大多数聚合物，除非它们被填充，否则密度本质上是材料的固有属性。共混物的密度可能会随着被混合的两种材料的比例而变化；但在这里，一旦配方确定，这个属性就是产品的一个基本方面。

PE不是这样。由于材料能够形成线性或支化结构，聚乙烯的密度可以从 0.857 g/cm3 的低值到 0.975 g/cm3 的最大值不等。如果您持有由代表这两个极端的材料制成的相同设计的两个部分，您可以很容易地分辨出差异。更高密度的部分会更坚固、更硬，也更有可能在冲击试验中失败，特别是如果它是在低温下进行的。

虽然成型商可能通过经验知道什么对给定应用程序有效，但他们通常不知道为什么。

如果您称量这两个部件，您还会注意到由更高密度产品制成的部件更重。这就是混淆的地方。许多人认为零件的重量与构成零件的单个聚合物分子的重量有关。然而，两者完全没有关系。如果您查看足够多的 PE 数据表，您会发现低密度材料的熔体指数值既有高值又有低值，而高密度材料的熔体指数值范围相同。如果将这两个属性链接起来，这是不可能的。
有助于说明差异。它显示了我们想象的 HDPE、LLDPE 和 LDPE 分子的示意图。一条非常线性的 PE 链可以紧密地接近其他结构相似的 PE 链，从而形成一个非常密集的网络。这导致了相对坚固和坚硬的高密度材料。

但是这个网络并没有告诉我们单个分子的长度。它们可能很长或相对较短。分支结构也是如此。分支使各个链保持更远的距离，从而降低了材料的密度和承载性能。但在这里，各个链条可能很长或很短。如果链长，则熔体指数会低，材料将表现出更高的熔体粘度和更高的熔体强度，并且与由较短链组成的具有相当密度的材料相比，所得模制部件将具有更好的冲击性能。

这两个属性是自变量的事实既是好消息，也是坏消息。好消息是它为非常广泛的加工和性能选择提供了可能性，这也是聚乙烯成为如此多功能材料的原因之一。坏消息是，它使理解这些属性与零件性能之间的关系变得更加困难。

有时这两个属性一起工作以提高性能的特定方面，而在其他时候它们相互对立。例如，通过增加密度或分子量来提高抗蠕变性。然而，提高韧性是通过增加分子量或降低密度来实现的。如果提高我们上面讨论的桶材料的熔体指数以使加工更容易，则冲击性能可能会下降到零件无法通过容器行业执行的标准测试的程度。如果随后降低材料的密度以恢复失去的韧性，即使是千分之几的变化也可能导致抗蠕变性变得不可接受。给定应用程序的正确组合至关重要。

有时这两个属性一起工作以提高性能的特定方面，而在其他时候它们相互对立。

十多年前，当用于割草机和吹雪机等产品的小型储气罐制造商将使用的聚乙烯的密度从 0.946 更改为 0.952 g/cm3 时，原始材料变得不可用时，就说明了这一点。熔体指数保持在 4 g/10 min 不变。最初，新材料没有明显的问题。

然而，随着时间的推移，某些设计在使用时显示出增加的破裂趋势。这引发了大规模的召回，并且这些经验对制造这些坦克的法规产生了持久的影响。密度增加带来的韧性损失可能会被熔体指数的降低所抵消。但大多数参与成型零件的加工商认为高分子量材料太难加工。直到另一家 PE 供应商介入，提供了一种分子量和密度与原始产品相当的材料，问题才得到解决。

因此，尽管 PE 可能很常见，但这种“商品”材料非常复杂。从数以千计的商业选项中选择正确的等级需要彻底了解这两种特性之间的相互作用。这种聚合物的性能范围从与弹性体接壤的材料延伸到相对坚固和刚性的材料。

fatmjzil

不错不错，楼主您辛苦了。。。

注塑网

谢谢楼主，共同发展

注塑机厂家

写的真的很不错

rsluabnx

学习了，不错，讲的太有道理了

weekdqxj

我是来刷分的，嘿嘿

dowywzpa

相当不错，感谢无私分享精神！