ポリエチレンの構造と特性

ポリエチレン（ポリエチレン、PEと呼ばれる）は、エチレンモノマーの重合によって生成される熱可塑性樹脂です。業界では、エチレンと少数のA-オレフィン共重合体も含まれます。ポリエチレンは無臭で、無毒で、ワックスのように感じられ、優れた低温抵抗性（-100〜 -70°Cまでの最低使用温度）。炭素 - 炭素単一結合接続を介したポリマー分子は、ほとんどの酸とアルカリの侵食に抵抗する可能性があるため、良好な化学的安定性があります（酸の酸化特性に耐性はありません）。室温での一般的な溶媒に不溶性、低吸水、優れた電気断熱。

ポリエチレンの構造と特性

1.ポリエチレンの構造

各タイプのポリエチレン（PE）の構造の一般的な処方は、次のように表現できます。

その組成は、炭素と水素の2つの原子のみであり、ポリマー炭素と水素化合物の間で最も単純な構造と最小の鎖リンクを持っています。それは本質的に、相対的な分子量が高く、つまり脂肪の長鎖ポリマーのパラフィンワックスです。モノマー分子エチレンが完全に対称であるため、分子鎖結合モードのPE構造単位は基本的に1つだけです。 CC単一結合はσ結合、その電子雲分布は軸対称であり、炭素鎖ポリマー化合物で最小の極性であり、分子内総相互作用は非常に小さく、内部回転の程度は非常に低く、内部回転障壁は大きくありません、そして可能な立体構造の数が多い。

PEの分子間相互作用のファンデルワールス力と水素結合力も最小で、凝集エネルギーは260J/cm3、分子鎖は柔らかくて簡単に変形でき、他の高分子は293 j/cm3未満で使用されます。ゴムとして、PEのみが例外であり、典型的な柔軟な高分子鎖に属するものです。

PE化学組成と線形低密度ポリエチレン（LLDPE）は異なる重合条件を伴う、高密度ポリエチレン（HDPE）、低密度ポリエチレン（LDPE）があり、主鎖は分岐副グループの異なる数の異なる長さを持っています。また、少数の異なる種類の二重結合でさえ、LDPEにはまだある程度のカルボニルとエーテル基があります。 LDPE> lldpe> hdpeの順に分岐の数のサイズのさまざまな用量の用量のさまざまな種類の種類の方が、光分解に対する耐性と劣化能力の酸化の分岐が多い。 HDPEいくつかの短い枝のみ、線形高分子省、高分子鎖は結合に接続されていないため、柔らかく弾力性があります。 LDPEは、分子鎖間の距離が増加するように分岐した長く短い分岐線形高分子であり、高分子がゆるく、低密度、低密度、低密度、低密度、低結晶性を積み重ねます。 LDPEは長く短い分岐鎖を持つ線形高分子であり、分岐鎖は高分子鎖間の距離を増加させ、高分子はゆるく積み重ねられ、密度は低く、結晶性は低く、硬度、強さ、そして強さ、そして強度が柔らかく、 LDPEの耐熱性は低いです。

ポリエチレン分子（化学結合によって固定された高分子の空間における原子または基の原子または基の幾何学的配置）の構成は、自由状態のランダムな系統群であり、CC単一の結合長である外力によって伸びた後に鋸歯状です。結合は0.154 nm、結合角は109.3°、歯のピッチは0.253 nmです。

異なるタイプのポリエチレンの結晶性は異なり、LDPEは約65％、HDPEは約80％〜90％、LLDPEは約65％〜75％です。結晶性の増加に伴い、PE製品の密度、剛性、硬度、強度が向上しますが、その衝撃特性は低下します。ポリエチレンの品種は、異なる結晶性だけでなく、結晶化型と結晶パラメーターが同じではありません。

ポリエチレンの結晶型には、球状結晶と単結晶が含まれます。前者は、ポリエチレンの融解、すなわち、あらゆる方向に分散した核の成長によって得られた結晶凝集体の後に得られます。後者は、ポリエチレンの希釈溶液の冷却によって得られます。表1-2は、さまざまな方法で得られたPEの結晶性を示しています。

PEの密度は結晶性XCに密接に関連しており、2つの関係は次のとおりです。

ここで、Dはサンプルの測定密度です。 D1とD2は、それぞれ完全に結晶化され、完全にアモルファスなPEの密度です。一般に、分岐していないPEの結晶相の密度は1.014 g/cm3であり、アモルファス相の密度は25℃で0.84 g/cm3です。

この方程式は、部分結晶ポリマー（つまり、テストするサンプル）の結晶相とアモルファス相の密度が、それぞれ完全結晶相と完全なアモルファス相の密度に等しいことを前提としています。実際、PEが100％結晶または完全にアモルファスであることは不可能です。

PEの相対分子質量は、その平均重合度（写真）、体重平均相対分子量（写真）または数の平均相対分子量（写真）によってしばしば記述され、相対分子量の分布は、分布曲線によって表されます。分布幅指数（写真）。PEの相対分子量とその分布は、PE分岐の程度と不飽和の程度と同じパフォーマンスに同じ効果をもたらします。異なる重合方法と動作条件により、相対分子量は、10,000の臨界相対分子量から数万、数十万、さらには数百万から、さらには幅広い範囲で変化する可能性があります。相対分子量分布は、特にキャリアZiegler触媒を使用した低圧PEの場合、異なる重合条件によっても変化します。通常のPEの相対分子量は40,000〜120,000であり、UHMWPEの相対質量は1,000,000〜4,000,000です。分子量が高いほど、引張強度、低温包含特性、環境ストレス亀裂に対する耐性など、樹脂の機械的特性が良くなりますが、処理パフォーマンスは悪化します。

上記のパラメーターに加えて、PE分子のサイズは、溶融流量（MFR）によって発現することができ、相対分子量のサイズを間接的に示し、MFRが小さく、相対分子量が高く、その逆も同様です。相対分子量が低いほど。 LDPEの場合、MFRは20〜50 g/10分、HDPE 4〜15 g/10分間、LLDPE 3〜10 g/10分です。

LDPEの場合、MFRと数の平均相対分子質量画像には、次の近似関係があります。

相対分子量のサイズとその分布は、プラスチックの使いやすさと処理パフォーマンスに重要な役割を果たします。上記の関係は、MFRのレベルが物理であるため、処理パフォーマンスに対するポリマー分子のサイズの効果を示しています。溶融粘度のサイズを特徴付ける量は、処理流動性の尺度であり、MFRと溶融物の見かけの粘度（η）との間に次の近似関係があります。

HDPE MFRが低いため、発現する粘度（相対分子量の相対測定）を超えています。テトラヒドロノフタレンまたはデカヒドロノフタレンに溶解した産業用PE、溶液中のその質量画分：Cは0.5％、高密度PEおよび低密度PEは、その溶液粘度ηの条件下で120〜75℃で測定されました。 [η ']

ここで、η0は溶媒粘度、PA-Sです。

MFRは相対分子量分布を反映していません。実際、相対分子量分布はその流動性に大きな影響を及ぼします。高相対分子量PEの可塑剤。同じ平均相対分子量を持つPEの場合、より広い分布のPEの流動性が向上します。さらに、PEの密度は、その溶融、小さな密度、粘度の粘度にも大きな影響を与えます。したがって、溶融流量MFRは、異なる密度のPEの相対分子量を評価するのに適していません。要するに、LDPEの小さな広い分布の相対的な分子量はその処理流動性に有利ですが、特に機械的特性のほとんどは不利であるため、PEおよびその分布およびその他の構造パラメーターの相対分子量は不利です。 PEは、PEがPEの最終パフォーマンスに影響を与える重要な要因であるのと同じです。