聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯等塑料材料特點

聚乙?。╬olyethylene,簡稱PE）是由多種工藝方法生產(chǎn)、具有多種結(jié)構(gòu)和特性、用途廣泛的系列樹脂品種。PE是一種熱塑性高度結(jié)晶型的非極性的聚合物。

PE是由乙烯（ethylene）單體或/和少量共聚單體（如or共聚單體，1-丁烯）經(jīng)過聚合反應(yīng)的聚合物。表征聚乙烯結(jié)構(gòu)性能的主要參數(shù)有相對分子質(zhì)量及其分布以及結(jié)晶度。

（1）物理力學(xué)性能

聚乙烯是乙烯的高分子聚合物，可分為高密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯分子結(jié)構(gòu)中含有較多的支鏈，結(jié)晶度較??；高密度聚乙烯支鏈很少， 結(jié)晶度比較大。聚乙烯是結(jié)晶性聚合物，結(jié)晶度對其物理力學(xué)性能影響比較大。聚乙烯的物理力學(xué)性能見 表 18-10。

（2）耐腐蝕性能

聚乙烯是無極性的飽和脂肪烴長鏈聚合物，這就決定了它對水和各種化學(xué)試劑的惰性。常溫下除極少數(shù)溶劑外，幾乎不溶于一般的有機溶劑，但脂肪烴、 芳香烴、鹵代烴與PE長時間作用時，能使其溶脹。 當(dāng)溫度超過60°C時，有可能被苯、甲苯、醋酸戊酯、

松節(jié)油、石油醚、礦物油和石蠟逐漸溶解，PE可溶于四氫化萘和十氫化萘之中，其溶解度與結(jié)晶度、相對分子質(zhì)量有關(guān)，隨著結(jié)晶度和分子質(zhì)量的增加而降低。常溫下PE能耐稀硫酸、硝酸及濃度較大的鹽酸、磷酸、氫氟酸、甲酸、乙酸、氨和胺及各種堿、 鹽溶液，但不耐強氧化性酸，如濃硫酸、硝酸、鉻酸和硫酸的混合溶液等。當(dāng)溫度高時，約90?100°C的硫酸、硝酸能迅速破壞聚乙烯結(jié)構(gòu)。

聚乙烯的耐腐蝕性能與聚氯乙烯相比要好一些， 主要體現(xiàn)在除耐腐蝕外，還幾乎不溶于任何有機溶劑，在甲酸、氫氟酸介質(zhì)中的耐腐蝕性也優(yōu)于聚氯乙烯，見表18-11。但聚乙烯的環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象較嚴(yán)重，在較低應(yīng)力或應(yīng)變下，浸在一些介質(zhì)中會發(fā)生突 然開裂。在腐蝕環(huán)境下，聚乙烯在不受力的情況下， 使用溫度可稍高于硬質(zhì)聚氯乙烯，但由于聚乙烯強度較低，在同樣應(yīng)力條件下，允許的使用溫度低于硬質(zhì)聚氯乙烯。

更詳細(xì)的耐化學(xué)性，可參閱IS0/TR10358： 1993標(biāo)準(zhǔn)。

（3）應(yīng)用

由于聚乙烯的環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象較嚴(yán)重，在較低 應(yīng)力或應(yīng)變下，浸在一些介質(zhì)中會發(fā)生突然開裂，另外其力學(xué)性能不及聚氯乙烯，所以其在石油化工腐蝕環(huán)境中的綜合性能不如聚氯乙烯，應(yīng)用也沒有聚氯乙烯廣泛。

18. 4. 6 聚丙烯（PP）

聚丙烯（PP）是由丙烯聚合而成的一種熱塑性塑料，有等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三種立體結(jié)構(gòu)。無規(guī)立構(gòu)體的聚丙烯不能結(jié)晶，強度低，只用于改性載體。而間規(guī)立構(gòu)體聚丙烯結(jié)晶度低于等規(guī)立構(gòu)體，強度、剛性不如等規(guī)聚丙烯，但有較好的韌性和彈性，可以用作高彈性熱塑體，且力學(xué)性能高于普通橡膠。

（1）物理力學(xué)性能

聚丙烯是丙烯的高分子聚合物，是目前工程塑料中zui輕的一種，其物理力學(xué)性能見表18-12。與聚氯乙烯相比，它的缺點是線脹系數(shù)大、彈性模量小、成形收縮率大、低溫下的脆性大；優(yōu)點是具有較高的使用溫度，軟化點較高（180°C）。在70°C以下，硬聚 氯乙烯的強度高出聚丙烯許多，但隨著溫度上升，聚丙烯強度下降趨勢較小。當(dāng)超過硬聚氯乙烯玻璃化溫度（80°C時）時，聚氯乙烯*喪失強度，而聚丙烯仍保持強度（12?15MPa），所以高溫度使用性能良好是聚丙烯zui大的優(yōu)點。

（2） 耐腐蝕性能

腐蝕工程中應(yīng)用較多的是等規(guī)立構(gòu)體的聚丙烯塑料。聚丙烯的熔點為170°C左右，具有很好的耐熱變形性。其制品可耐100°C以上的高溫，無外力時，使用溫度可達(dá)150°C也不變形，但低溫脆性不好。

聚丙烯注塑制品具有較高的表面硬度和光澤，耐應(yīng)力開裂和高溫穩(wěn)定性。

聚丙烯除了強氧化劑如濃硝酸、發(fā)煙硫酸、綠磺酸等以外，可以耐大多數(shù)無機酸、堿、鹽的腐蝕，而且常溫下幾乎所有的有機溶劑均不能溶解聚丙烯，見表18-13。由于具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能，聚丙烯廣泛應(yīng)用于石油化工耐腐蝕管道、閥門儲槽等構(gòu)件中。

（3） 應(yīng)用

聚丙烯具有線脹系數(shù)大的特點，在加'熱時管線受熱伸長，溫度下降時收縮，在生產(chǎn)過程中長時間溫變拉伸、壓縮應(yīng)力載荷作用下，管線易出現(xiàn)塑性彎曲變形。由于聚丙烯管材線脹系數(shù)大、彈性模數(shù)小、低溫下的脆性大，不適用于溫度很高且溫度變化較大的生產(chǎn)工藝環(huán)境。

18. 4. 7聚偏二氟乙烯（PVDF）

聚偏二氟乙烯（PVDF），是1，1-二氟乙烯的聚合物，是一種堅韌的綜合性能很好的工程塑料。氟原子體積很小，極性很強，氟碳鍵是有機物合成物種zui強的化學(xué)鍵，因此含氟聚合物具有聚烯烴材料所不具備的優(yōu)勢，例如表面張力高、摩擦因數(shù)低、優(yōu)異的耐 化學(xué)腐蝕性、低煙、阻燃、耐光老化、抗霉菌和微生物生長等。

PVDF均聚物剛度、硬度和熔點較高，共聚物結(jié)晶度較低、柔韌性比較好、抗沖擊強度和耐應(yīng)力幵裂性能較好。PVDF材料能采用一般的擠出工藝、注塑工藝和壓制工藝進(jìn)行加工。高溫條件下，能溶于極性溶劑如有機酯類和胺類。在許多應(yīng)用場合，這種選擇性溶解的特性都是一個很大的優(yōu)勢。

PVDF的主要特性是力學(xué)強度高、韌性好，具有優(yōu)異的耐磨性、熱穩(wěn)定性和介電性，其純度高，能熔融成形，對于大多數(shù)化學(xué)品和溶劑都具有很好的耐腐蝕性、抗紫外線和核輻射性能好、耐候性好、耐生物菌類的作用、氣體和液體阻隔性好、阻燃性好、發(fā)煙 量少等優(yōu)點，面對苛刻的熱環(huán)境和血腐蝕和紫外線， 都具有很好的耐受性，具有很強的機型，從而改變了聚烯烴塑料的溶解性和介電特性。

（1） 物理力學(xué)性能

聚偏二氟乙烯為白色粉末結(jié)晶聚合物，機械強度高，PVDF的結(jié)晶度約為68%，代表性的晶型是n型型，平面鋸齒形）和I型（卩型，斜方晶型）。這兩種晶型在常溫下穩(wěn)定，在PVDF制品中它們經(jīng)常并存，制品的物理力學(xué)性能受兩種晶型比例的影響。

PVDF抗壓性能和耐蠕變性優(yōu)良。PVDF熔融溫度為165?185°C，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度一35°C，長期連續(xù)使用溫度范圍為70?150°C，起始熱分解溫度在316°C以上。表18-14列舉了美國Pennwalt公司的 PVDF性能。

（2） 耐腐蝕性能

PVDF的耐腐蝕性能不及PTFE和PCTFE。它對無機酸、堿抵抗性優(yōu)良，但對有機酸和有機溶劑的抵抗性則較差，在室溫至100°c，能溶解或溶脹PVDF的有二甲基亞砜、丙酮、丁酮、戊二酮、環(huán)己酮、醋酸、醋酸甲酯、丙烯酸甲酯、碳酸二乙酯、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰三胺、環(huán)氧乙烷、四氫呋喃、二氧雜環(huán)己烷等。

不同材質(zhì)、不同壁厚系列和不同結(jié)構(gòu)的塑料閥門，其適用的范圍也不同。選用者根據(jù)不同品種塑料閥門的特點來選擇。本章給出的公稱壓力PiV的數(shù)值是標(biāo)準(zhǔn)中用于輸送工業(yè)溫水的數(shù)值，不同的使用溫度、不同的輸送介質(zhì)適用壓力也不同。