PE為非極性材料,具有突出的電絕緣性和介電性能,介電損耗很低,且隨溫度和頻率變化極小,可用於高頻絕緣。PE是少數耐電暈性好的塑料品種,介電強度又高,因而可用做高壓絕緣材料。
PE屬烷烴類惰性聚合物,具有良好的化學穩定性。在常溫下可耐酸、堿、鹽類水溶液的腐蝕,如耐稀硫酸、稀硝酸、任何濃度的鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸及乙酸等,但不耐強氧化劑(如發煙硫酸、濃硫酸和鉻酸等)。PE在60℃以下不溶於一般溶劑,但與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等長期接觸會溶脹或龜裂。溫度超過60℃後,可少量溶於甲苯、乙酸戊酯等溶劑中。PE易燃,氧指數僅為17.4%,燃燒時低煙。
值得指出的是,在PE大分子中含有少量的雙鍵(CC)和醚基,聚合物中還殘留有催化劑微量雜質,如LDPE大分子中含有少量氧元素,以—C—O—或—CO—的形式存在;HDPE大分子中含有少量金屬雜質,這些都會影響PE的耐熱性、熱穩定性和電性能等。因PE分子中含有少量雙鍵和醚基,其耐候性不好,因為當製品受到日光照射時,這些羰基會吸收波長範圍為 290~300μm的光波,引起PE降解、表麵氧化,對力學性能不利,使製品最終變脆,因此,加工時需加入抗氧劑和光穩定劑。
5.1.3聚乙烯的成型加工
5.1.3.1加工特性
①PE的吸水性極小,無論采用何種成型方法,都不需要事先對粒料進行幹燥;
②PE分子鏈柔性好,鏈間作用力小,熔體黏度低,適用於多種成型工藝,成型時無需太高的成型壓力,很容易成型出薄壁長流程或形狀複雜的製品;
③PE熔體屬於非牛頓假塑性流體,其剪切黏度隨剪切應力和剪切速率的增加而下降,並呈非線性關係。由於黏流活化能較小,其熔體黏度隨溫度的變化波動較小。由於剪切黏度對剪切速率敏感,低溫高剪切速率擠出或吹塑PE時易出現彈性湍流現象(如熔體破裂、波紋、竹節),導致製品毛糙和開裂。實驗證明,當剪切力達到 4.31×105Pa,剪切速率超過 238s-1時,就會使製品表麵出現毛糙和斑紋。相應的這兩個數值分別稱為PE熔體的臨界剪切應力和臨界剪切速率,所以,在成型中這兩個參數須控製在臨界值以下。
④PE的比熱容較大,盡管其熔點不高,塑化時仍需要消耗較多熱能,要求塑化裝置應有較大的加熱功率;
⑤PE的結晶能力強,製品在冷卻過程中容易結晶,因此在注射加工過程中應注意模溫,以控製製品的結晶度,使之具有不同的性能;
⑥PE的收縮率絕對值及其變化範圍都很大,在高分子材料中很突出,在設計模具時一定要考慮。LDPE收縮率在1.5%~5.0%之間,HDPE在2.5%~6.0%之間,這是由其具有較高的結晶度及結晶度會在很大範圍內變化所決定的;
⑦純PE的耐熱氧化性差,在不接觸氧時熱分解溫度大於300℃;有氧存在超過250℃就可能氧化、變黃,甚至使力學性能、電性能變劣,因此,在成型加工時需要添加抗氧劑;
⑧PE的品級、牌號極多,應按熔體流動速率大小選取適當的成型工藝。
5.1.3.2 加工方法
PE是一種典型的熱塑性塑料,可采用多種成型工藝進行加工,如注塑、擠出、中空吹塑、薄膜吹塑、薄膜壓延、大型中空製品滾塑、發泡成型等,中、高密度聚乙烯還可以熱成型。PE型材可以進行機械加工、焊接等。
PE的成型加工都是在熔融狀態下進行的,成型時的熔體溫度一般約高出PE熔點溫度30~50℃。不同成型工藝對材料的熔體流動性有不同要求,注塑和薄膜吹塑應選用熔體流動速率較大的材料,型材擠出和中空吹塑應選用熔體流動速率較小的材料。
對於UHMWPE,由於流動性能極差,所以,其加工方法不同於普通PE。UHMWPE可用冷壓燒結的方法來成型,但通過對UHMWPE進行改性,也可進行擠出、注塑、壓延等成型。
(1)注塑
注射成型用於製備承載應力的製品時,應選用注塑用品級中的熔體流動速率較小的材料,若用於製備薄壁長流程製品或非承載性製品,可選用熔體流動速率較高的材料。