浅谈线性低密度聚乙烯的特性与应用

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来源：《科学与财富》2013年第09期

        摘要：线性低密度聚乙烯（LLDPE）产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒，具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力防开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等，其应用领域已渗透到聚乙烯的大多数传统市场，包括模塑、农用膜、包装膜、管材、涂层制品、电线电缆等。本文阐述了线性低密度聚乙烯的特性，探讨了其应用领域。

        关键词：线性低密度聚乙烯；LLDPE；特性；应用

        低密度聚乙烯（LDPE）是一种适用热加工成型工艺的塑料材料，主要用途是作为薄膜产品、药品、医疗器具、注塑制品、食品和药品等的包装材料。线性低密度聚乙烯（LLDPE），是乙烯与少量高级α-烯烃（如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等）在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，密度处于0.915～0.940克/立方厘米之间。

        一、线性低密度聚乙烯的特性

        线性低密度聚乙烯（LLDPE）产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒。与LDPE相比，具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。线性低密度聚乙烯在结构上与一般的低密度聚乙烯是有差异的，因为它不存在长支链。LLDPE的线性程度取决于LLDPE和LDPE的不同生产参数加工过程。LLDPE通常在更低温度和压力下，由乙烯和高级的a-烯烃如丁烯-1、己烯或辛烯在有氢气作为链长控制剂作用下共聚合而生成。共聚过程生成的LLDPE聚合物具有比一般LDPE更窄的分子量分布，同时具有线性结构使其有着不同的流变特性[1]。

        LLDPE的微观结构以线性主链为特征，为此其成型加工性好。常规LLDPE的分子结构是以其线性主链为主要特征，很少量的长支链或没有长支链，但包含一些短支链。没有长支链使聚合物的结晶性较高。通常，LLDPE树脂用密度和熔融指数来表征[2]。LLDPE的熔点为120～125℃，不同共聚单体的合成的LLDPE，受聚乙烯中的碳原子数的影响，随着碳原子数增多其熔点也增高。由于LLDPE的熔点比HP-LDPE高，故其模型制品可在较高温度下脱模，而且又快又干净。因LLDPE的熔点范围比HP-LDPE窄，故LLDPE的薄膜热封性能好，热合强度也高。

        LLDPE的物理特性受控于它的分子量，MWD和密度。LLDPE优于LDPE，归根结底取决其用途。通常，在应用中用LLDPE作原料生产刚性更强的产品，虽然根据ATSM对低密度材料标准，LLDPE和LDPE的密度都在0.91—0.925之间。LLDPE可以形成更高结晶结构，因为不存在长支链。LLDPE较大的结晶性产生较高刚性的产品。这种较高的结晶度也使LLDPE与LDPE相比，熔点提高了 10～15℃。这就使得LLDPE具有更强的抗伸强度、抗穿透性、抗撕裂性和伸长率增强是LLDPE的特性，使其特别适合用于加工制作薄膜。对于相同熔体指数和密度下的树脂，己烯和辛烯的LLDPE树脂在冲击和撕裂性能上提高了三倍。己烯和辛烯树脂更长的侧链在链之间起到犹如“绳结”分子一样的作用，改进了化合物的韧性。用环烯烃金属衍生物催化剂生产树脂将具有独特的性能。更窄的分子量分布（MWD）改进了共聚单体分布，具有更好的薄膜透明度、密封性和冲击强度，这些与用齐格勒催化剂生产的LLDPE相似。在透明度这一特性上，LLDPE具有与LDPE相似的缺点， LLDPE薄膜的浊度和光泽度不是很好的，主要因为它的更高结晶性造成了薄膜表面粗糙度。LLDPE树脂和少量的LDPE树脂混合能使其透明度有所改善。

        二、线性低密度聚乙烯的应用领域

        LLDPE的熔融流动特性适应新工艺的要求，特别是用薄膜挤出工艺，可生产出高质的 LLDPE产品[3]。LLDPE应用于聚乙烯所有的传统市场，增强了抗伸、抗穿透、抗冲击和抗撕裂的性能，这些性能的增强，使得LLDPE用于制造薄膜更为有竞争力。而且，由于LLDPE的抗环境应力开裂性、抗翘曲性、抗低温冲击性都很优良，使 LLDPE在管材、板材挤塑和所有模塑的应用领域都很广阔，都有很强的发展前景。

        目前， LLDPE的应用范围已渗透到聚乙烯的大多数传统市场，包括模塑、农用膜、包装膜、管材、涂层制品、电线电缆等。线性低密度聚乙烯由于较高的抗张强度、较好的抗穿刺和抗撕裂性能，决定了其广泛的用途，在于薄膜的生产领域，大约65%～70%的LLDPE都用于制作薄膜。以长链α-烯烃（如己烯、辛烯）作为共聚单体生产的LLDPE树脂，用其制成的薄膜及制品，在拉伸强度、冲击强度、撕裂强度、耐穿刺性、耐环境应力开裂性等许多方面，均优于用丁烯作为共聚单体生产的LLDPE树脂[4]。从LLDPE/LDPE消费结构看，薄膜仍是消费的最大品种，多年来薄膜的消费比例一直保持在77%左右，第二大品种注塑制品的消费比例，也一直在9%左右徘徊。虽然各项LLDPE品种的绝对消费量将继续增长，但其消费比例比较稳定，会基本维持目前态势。由于包装膜的需求相对增长较快，农膜的消费比例将会降至20%左右。随着科技的发展，LLDPE的性能将不断改善，其应用领域也将不断扩大，未来市场对LLDPE的需求量增长较快，其增速也将远远高于LDPE。

        作为新开发的LLDPE地膜，防渗漏地膜是一种大型挤出片材，用作废渣填埋和废物池衬垫，防止渗漏或污染周围地区。LLDPE的一些薄膜市场，例如生产包装袋、垃圾袋、保鲜膜、弹性包装物、工业用衬套、巾式衬套和购物袋等，都是利用LLDPE树脂的强度高和韧性好的优点。LLDPE和LDPE一定比例的混和物可以极大的改进薄膜的强度、抗穿透性和刚度，而不显著影响薄膜的透明度。注塑和滚塑这两种树脂具有优越的韧性和低温、冲击强度，适于废物箱、塑料玩具和耐寒器具，是LLDPE最大的两个模塑应用领域。

        LLDPE的高抗环境应力开裂性，使其适用于注塑与油类食品接触的模塑盖子、滚塑废料容器、燃料箱和化学品槽罐等。其具有的高破裂强度和抗环境应力开裂性，可满足其在管材和电线电缆涂敷层中的应用要求。

        参考文献

        [1] 徐莹；lldpe/ldpe为载体的白母粒流变性能研究[D]；北京：北京化工大学 2008年

        [2] 高培； 聚乙烯生产过程建模及PID控制器设计[D]；北京：北京化工大学 2011年

        [3] 杨泽；ti-mg催化剂的活性及载体研究[D]；浙江： 浙江大学 2008年

        [4] 杨敏；单活性中心催化剂催化乙烯共聚及环烯烃聚合的研究[D]；天津：河北工业大学2009年