1、聚烯烴樹脂的結(jié)構(gòu)與性能,聚烯烴樹脂,聚烯烴是烯烴的聚合物。聚烯烴樹脂是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等-烯烴以及某些環(huán)烯烴單獨(dú)聚合或共聚合而得到的一類熱塑性樹脂的總稱。,聚乙烯樹脂的結(jié)構(gòu)與性能,聚烯烴樹脂，由于其綜合性能較好，加工成型容易，熱分解溫度較高(一般在315C以上)，是應(yīng)用廣泛的非熱敏性通用結(jié)晶型樹脂。 聚烯烴的制品有很多品種。如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯等。以乙烯為例，又有LDPE、LLDPE、HDPE、UHMWPE、茂金屬mPE等。,聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能有著非常密切的關(guān)系，下面舉例來說明： （1）控制產(chǎn)

2、物的分子量及其分布，可以較大程度的調(diào)節(jié)產(chǎn)物的物理力學(xué)性能和它的加工性能，獲得多品質(zhì)的產(chǎn)品，從而在較大程度上可以根據(jù)使用的需求對產(chǎn)品進(jìn)行較廣范圍的選擇。我們聚乙烯為例來說，超高分子量的聚乙烯是性能優(yōu)異的工程塑料，然而分子量分布很寬分子量大概在幾萬的聚乙烯可以用作高強(qiáng)度纖維，而分子量分布較寬的聚乙烯是易于加工的通用塑料制品。由此可見，對于不同分子量和分子量分布的聚乙烯來說，分子量及分子量也即聚乙烯的結(jié)構(gòu)范疇，其微觀結(jié)構(gòu)決定著其宏觀性能。如：強(qiáng)度，模量，加工性能等。,聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,（2）不光是分子量與分子量分布與聚烯烴的性能密切相關(guān)，并且其結(jié)構(gòu)的立體規(guī)整性也在很大的程度上決定著聚烯烴

3、的性能。比如說，用聚丙烯作為例子，由于立體規(guī)整性的差別，從微觀上看是丙烯分子側(cè)基-甲基的空間相對位置的差異所導(dǎo)致的。對于聚合得到的三類聚丙烯來說，首先，全同立構(gòu)聚丙烯是高結(jié)晶高熔點(diǎn)塑料，間規(guī)立構(gòu)聚丙烯是半結(jié)晶性的耐沖擊熱塑性彈性體，無規(guī)立構(gòu)聚丙烯被用作橡膠、改性劑。,聚烯烴的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系,除了這兩個最典型的例子，其余例子還有很多，比如 （3）不同烴基的二元或三元共聚?？梢垣@得性能差異很大的線型低密度聚乙烯塑料彈性體超低分子量聚乙烯，以及強(qiáng)度和加工性能很好的塑料合金等。再比如說 （4）含有不同烴基的極性單體共聚，實(shí)現(xiàn)烯烴的功能化。這樣的手段將會使我們獲得性能優(yōu)于ABS等的一系列工程塑料和

4、新材料。,影響聚乙烯的性能的因素,決定PE性能的三個重要方面：,化學(xué)結(jié)構(gòu),結(jié)晶性,相對分子質(zhì)量,化學(xué)結(jié)構(gòu)對PE性能的影響,聚乙烯是碳?xì)浠?，屬于高分子長鏈脂肪烴，為非極性聚合物，分子間作用力小，力學(xué)強(qiáng)度較低，易燃。 聚乙烯當(dāng)中存在著支鏈，這是在聚合過程中，由鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)造成的。長支鏈的存在對PE的結(jié)晶度有非常大的影響。 PE分子主鏈上不但有不同數(shù)量和長度的支鏈結(jié)構(gòu)，而且分子鏈中還存在的雙鍵結(jié)構(gòu)。 雙鍵結(jié)構(gòu)和聚合過程中殘留在樹脂中的極少量催化劑對PE的電性能和老化性能有不良影響。,結(jié)晶性對PE性能的影響,1,PE分子間力小，分子鏈柔順性好，基本結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)整，結(jié)晶能力強(qiáng)。無論哪一種聚合方法得到的P

5、E都具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)。 PE的結(jié)晶分子鏈支化度的影響，隨著支化度增加，降低了大分子鏈的規(guī)整性和對稱性，結(jié)晶能力隨之降低。 PE結(jié)晶區(qū)域通常為球晶結(jié)構(gòu)。當(dāng)球徑大小接近或超過可見光波長時(shí)，由于光線漫射而呈乳白色，因而純凈的PE樹脂在常溫下呈乳白色半透明狀，HDPE的潔凈度要高于LDPE，它的透明性更差。,相對分子質(zhì)量對PE性能的影響,PE的相對分子質(zhì)量通常在1.5萬到30萬之間。隨著相對分子質(zhì)量的提高，PE的力學(xué)性能，耐低溫性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能都有所提高。但熔體粘度也隨之增大，成型加工性能變差。 相對分子量分布較窄時(shí)，材料力學(xué)性能較好，但熔體的彈性增加，易出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象，相對分子質(zhì)量分布較寬時(shí)熔

6、體流動性好，對成型加工有利。,聚丙烯樹脂的結(jié)構(gòu)與性能,PP是線型碳?xì)渚酆衔?，在物理性能、化學(xué)性能、電性能和衛(wèi)生性等方面與聚乙烯相似。 按大分子鏈中甲基的空間排列方式不同，PP可分為等規(guī)、間規(guī)和無規(guī)三種立構(gòu)。同樣，PP的化學(xué)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶性和相對分子質(zhì)量，與其性能有密切的關(guān)系。,化學(xué)結(jié)構(gòu)對PP性能的影響,聚丙烯分子鏈中甲基的存在賦予主鏈一定的剛性，分子的對稱性亦降低，前者的效應(yīng)使其結(jié)晶熔融溫度升高，后者的效應(yīng)又使熔融溫度降低，但由于使用齊格勒-納塔催化劑可制得高度規(guī)整性的PP，因而二者的凈效應(yīng)使PP的熔點(diǎn)比高密度PE提高了約40。同時(shí)，力學(xué)性能有所提高。 由于等規(guī)PP分子鏈具有高度的立構(gòu)規(guī)整性，很容

7、易結(jié)晶，因而具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，是目前工業(yè)生產(chǎn)的主要品種，產(chǎn)量占PP總產(chǎn)量的95%左右。,結(jié)晶性對PP性能的影響,PP具有很強(qiáng)的結(jié)晶能力，結(jié)晶速率和結(jié)晶度與等規(guī)度，和相對分子質(zhì)量有關(guān)，PP的等規(guī)度越高，結(jié)晶速率越大，結(jié)晶度越高。相對分子質(zhì)量越大，大分子鏈擴(kuò)散越困難，結(jié)晶速率減小，結(jié)晶度趨低。,相對分子質(zhì)量對PP性能的影響,相對分子質(zhì)量分布越大，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率越小。 相對分子質(zhì)量分布大致相同而相對分子質(zhì)量增加時(shí)，PP的熔體流動性能變差，熔體強(qiáng)度增大。 相對分子質(zhì)量接近而分布增寬時(shí)，熔體的流動性變化不大，但材料的力學(xué)強(qiáng)度降低。,聚烯烴功能化的研究進(jìn)展,直接聚合法： 直接功能化是指將烯烴與極性

8、單體（被保護(hù)或不保護(hù)）直接共聚，生成含有極性基團(tuán)的共聚烯烴。這個共聚過程是在Ziegler-Natta催化劑、茂金屬催化劑、后過渡金屬催化劑等催化劑作用下實(shí)施共聚的。這種方法的優(yōu)勢是直接引入功能性基團(tuán)，對于功能化過程一步完成，由于步驟較少，故效率比較理想。但是直接共聚法過程中存在著催化劑和副反應(yīng)等問題。其主要原因是各種催化劑中的路易斯酸組分(Ti，Zr，Hf，V，Al等)容易與功能性單體中的氮氧和鹵素的孤電子對復(fù)合，影響這些組分和雙鍵的電子反應(yīng)，從而降低催化劑與功能團(tuán)形成的復(fù)合物的活性聚合點(diǎn)的活性。所以，必須防止催化劑中毒和副反應(yīng)的發(fā)生。對于直接共聚法來說，目前的研究主要放在保護(hù)功能性基團(tuán)免受催化劑中毒和使用親氧性較弱和對異性原子穩(wěn)定性較強(qiáng)的催化劑這兩大方面。,反應(yīng)性功能法： 反應(yīng)性功能化方法是一種較新的聚烯烴