폴리에틸렌의 구조 및 특성

폴리에틸렌 (PE)은 에틸렌 단량체의 중합에 의해 생성 된 열가소성 수지이다. 산업에서는 에틸렌 및 소수의 A- 올레핀 공중 합체가 포함됩니다. 폴리에틸렌 악취가없고, 무독성, 왁스처럼 느껴지고, 저온 저항성이 우수한 왁스처럼 느껴집니다 (최대 -100 ~ -70 ° C의 최저 온도). 탄소 - 탄소 단일 결합 연결을 통한 중합체 분자는 대부분의 산 및 알칼리 침식에 저항 할 수 있기 때문에 우수한 화학적 안정성 (산의 산화 특성에 내성이 없음). 실온에서 일반적인 용매, 낮은 수분 흡수, 우수한 전기 단열재에 불용성.

폴리에틸렌의 구조 및 특성

1. 폴리에틸렌의 구조

각 유형의 폴리에틸렌 (PE)의 구조에 대한 일반적인 공식은 다음과 같이 표현 될 수있다.

그것의 조성은 탄소와 수소의 2 개의 원자에 불과하며, 중합체 탄소 및 수소 화합물들 사이에서 가장 간단한 구조와 가장 작은 사슬 링크를 갖는다. 그것은 본질적으로 높은 상대 분자 질량의 파라핀 왁스, 즉 지방이 많은 장쇄 중합체이다. 단량체 분자 에틸렌은 완전히 대칭성으로 인해, 따라서 분자 사슬 결합 모드에서 PE 구조 단위는 기본적으로 단지 하나이다. CC 단일 결합은 σ 결합이며, 전자 구름 분포는 축 대칭을 가지며, 탄소 사슬 중합체 화합물에서 가장 작은 극성이며, 분자 내 원자 간 상호 작용은 매우 작으며 내부 회전 정도는 매우 낮으며 내부 회전 장벽은 크지 않습니다. 가능한 형태의 수는 큽니다.

PE의 분자간 상호 작용의 반 데르 발스 힘 및 수소 결합력은 또한 가장 작고, 응집력 에너지는 260J/cm3이고, 분자 사슬은 부드럽고 변형되기 쉽고, 293 J/CM3보다 낮은 기타 거대 분해체는 일반적으로 사용됩니다. 고무로서, PE만이 예외이며, 이는 전형적인 유연한 거대 분자 체인에 속합니다.

상이한 중합 조건을 갖는 PE 화학 조성 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이 있으며, 메인 사슬은 상이한 길이의 분지 측면 그룹을 갖는다. 그리고 소수의 다른 유형의 이중 결합조차도 LDPE에는 여전히 일정량의 카르 보닐 및 에테르 그룹이 있습니다. ldpe> lldpe> hdpe의 순서대로 분지 수의 크기에 대한 다른 종류의 복용량, 광분해에 대한 저항성의 더 많은 분기 및 악화 능력의 산화. HDPE 단 몇 개의 짧은 가지, 선형 거대 분자, 거대 분자 사슬은 결합에 연결되어 있지 않으므로 부드럽고 탄력적입니다. LDPE는 길고 짧은 분지 선형 거대 분자이며 분자 사슬 사이의 거리가 증가하고 거대 분자가 느슨하고 저밀도, 낮은 결정도, 저밀도, 낮은 결정 성이 증가했습니다. LDPE는 길고 짧은 분지 사슬을 갖는 선형 거대 분자이며, 분지 체인은 거대 분자 체인 사이의 거리를 증가시키고, 거대 분자가 느슨하게 쌓여 있고, 밀도가 낮고, 결정이 낮으며, 더 부드럽고, 강도, 강도 및 강도와 강도가 더 부드럽습니다. LDPE의 내열은 낮다.

폴리에틸렌 분자의 구성 (화학 결합에 의해 고정 된 거대 분자 공간에서 원자 또는 그룹의 기하학적 배열)은 자유 상태의 임의의 라인 그룹이며 외부 힘에 의해 스트레칭 후 톱니 모양으로 CC 싱글의 결합 길이 결합은 0.154 nm이고, 본드 각도는 109.3 °이고, 치아의 피치는 0.253 nm입니다.

상이한 유형의 폴리에틸렌의 결정도는 다르고, LDPE는 약 65%, HDPE는 약 80%~ 90%, LLDPE는 약 65%~ 75%입니다. 결정 성이 증가함에 따라 PE 제품의 밀도, 강성, 경도 및 강도는 개선되지만 충격 특성은 감소합니다. 폴리에틸렌 품종은 다른 결정도 일뿐 만 아니라 결정화 형태 및 결정 파라미터는 동일하지 않다.

폴리에틸렌의 결정질 형태는 구형 결정 및 단결정을 포함한다. 전자는 폴리에틸렌의 용융 후, 즉, 모든 방향으로 분산 된 핵의 성장에 의해 수득 된 결정질 응집체; 후자는 폴리에틸렌의 희석 용액의 냉각에 의해 얻어진다. 표 1-2는 상이한 방법으로 얻은 PE의 결정도를 보여준다.

PE의 밀도는 결정도 XC와 밀접한 관련이 있으며, 둘 사이의 관계는 다음과 같습니다.

여기서 D는 샘플의 측정 된 밀도입니다. D1 및 D2는 각각 완전히 결정화되고 완전 비정질 PE의 밀도이다. 일반적으로, 비 방향 PE의 결정상의 밀도는 1.014 g/cm3이고, 비정질 상의 밀도는 25 ℃에서 0.84 g/cm3이다.

이 방정식은 부분적으로 결정화 된 중합체 (즉, 시험 될 샘플)에서 결정질 및 비정질 상의 밀도가 각각 완전 결정 및 완전 비정질상의 밀도와 동일하다고 가정한다. 실제로, 어떤 PE가 100% 결정질이거나 완전히 비정질되는 것은 불가능합니다.

PE의 상대 분자 질량은 종종 평균 중합 (그림), 중량 평균 상대 분자 질량 (그림) 또는 평균 평균 상대 분자 질량 (그림) 및 상대 분자 질량의 분포에 의해 분포 곡선에 의해 설명됩니다. 분포 폭 지수 (그림). PE의 상대 분자 질량과 그 분포는 PE 분지 정도 및 불포화 정도와 동일한 영향을 미칩니다. 상이한 중합 방법 및 작동 조건으로 인해, 상대 분자 질량은 10,000에서 수만, 수십만 또는 수백만의 임계 상대 분자 질량과 같은 넓은 범위에서 변화 될 수있다. 상대 분자 질량 분포는 또한 상이한 중합 조건, 특히 캐리어 Ziegler 촉매를 갖는 저압 PE의 경우, 상대 분자 질량 분포는 상당히 좁은 곳에서 매우 넓은 것일 수있다. 일반 PE의 상대 분자 질량은 40,000 ~ 120,000이고 UHMWPE의 분자 질량은 1,000,000-4,000,000입니다. 분자량이 높을수록 인장 강도, 낮은 온도 손상 속성, 환경 응력 균열에 대한 저항 등과 같은 수지의 기계적 특성이 더 좋습니다. 그러나 처리 성능은 악화됩니다.

상기 파라미터 이외에, PE 분자의 크기는 MFR (Melt Flowate)에 의해 표현 될 수 있으며, 상대 분자 질량의 크기를 간접적으로 설명하고, MFR이 작을수록 상대 분자 질량이 높을 수 있으며, 그 반대도 마찬가지입니다. 상대 분자 질량이 낮습니다. LDPE의 경우, MFR은 20 ~ 50 g/10 분, HDPE 4 ~ 15 g/10 분, LLDPE 3 ~ 10 g/10 분의 경우입니다.

LDPE의 경우 MFR 및 평균 평균 상대 분자 질량 사진은 다음과 같은 대략적인 관계를 갖습니다.

상대 분자 질량의 크기와 분포는 플라스틱의 유용성 및 처리 성능에 중요한 역할을합니다. 위의 관계는 MFR 수준이 물리적이기 때문에 중합체 분자의 크기가 처리 성능에 미치는 영향을 보여줍니다. 용융 점도의 크기를 특징 짓는 양, 이는 처리 유동성의 척도이며, MFR과 용융물의 명백한 점도 (η) 사이에 다음과 같은 대략적인 관계가있다.

HDPE가 낮은 MFR로 인한 HDPE, 점도 (상대 분자 질량의 상대적 측정)보다 더 많은 HDPE. 테트라 하이드로 나프탈렌 또는 데카이드로 나프탈렌에 용해 된 산업 PE, 용액에서의 질량 분율 : C는 0.5%, 높은 밀도 PE는 용액 점도 η의 조건 하에서 120 ℃에서 측정되었다. 다음 공식은 점도의 농도보다 계산된다. [η ']

여기서 η0은 용매 점도, PA-S이다.

MFR은 상대 분자 질량 분포를 반영하지 않으며, 실제로 상대 분자 질량 분포는 상대 분자 질량 분포가 확대되면서 유동성에 큰 영향을 미치며, 용융 유동성이 증가하며 낮은 상대 분자 질량 부분이 동등합니다. 높은 상대 분자 질량 PE의 가소제. 동일한 평균 상대 분자 질량을 갖는 PE의 경우, 더 넓은 분포를 갖는 PE는 유동성이 우수하다. 또한, PE의 밀도는 용융, 작은 밀도의 점도에 큰 영향을 미치며 점도도 작습니다. 따라서, 용융 유량 MFR은 상이한 밀도를 갖는 PE의 상대 분자 질량을 평가하는 데 적합하지 않다. 요컨대, LDPE의 작고 광범위한 분포의 상대 분자 질량은 처리 유동성에 유리하지만 대부분의 응용 특성, 특히 기계적 특성은 바람직하지 않으므로 PE의 상대 분자 질량 및 그 분포 및 기타 구조적 매개 변수 PE는 PE가 PE의 최종 성능에 영향을 미치는 중요한 요소와 동일합니다.