DQZHAN技術(shù)訊：電線電纜看懂聚乙烯材料分類
作為電線電纜的設(shè)計(jì)制造者，需要涉及到許多非金屬材料的應(yīng)用，而在非金屬材料中塑料材料則是重中之重，不容忽視。在眾多塑料材料中，電線電纜設(shè)計(jì)工程師們應(yīng)用*頻繁的塑料材料非聚乙烯材料莫屬，本文只從物理性能、結(jié)構(gòu)性能上簡單介紹聚乙烯材料的分類，為大家提供一個(gè)宏觀易懂的記憶模型。
低密度聚乙烯(LDPE)
簡稱(LDPE)通常用高壓法(14.17~196.2MPa)生產(chǎn)，所以結(jié)晶度較低(4%~65%)，密度較小(0.910~0.925)，質(zhì)輕，柔性，耐低溫性一、耐沖擊性較好。
高密度聚乙烯(HDPE)
簡稱(HDPE)主要是采用低壓生產(chǎn)，故又稱低壓聚乙烯。HDPE分子中支鏈少，結(jié)晶度高85%~95%)，密度高(0.941~0.965}，具有較高的使用溫度，硬度、力學(xué)強(qiáng)度和耐化學(xué)藥品性較好。適用于中空吹塑、注塑和擠出各種制品(硬)，如各種容器、網(wǎng)、打包帶，并可用作電纜覆層、管材、異型材、片材等。
線型低密度(LLDPE)
簡稱(LLDPE)是新開發(fā)并得到迅速發(fā)展的一種新類型聚乙烯，它是乙烯和一烯烴的共聚物。
由于LLDPE是采用低壓法在具有配位結(jié)構(gòu)的高活性催化劑作用下，使乙烯和a-烯烴共聚而成，聚合方法與HDPE基本相同，因此與HDPE一樣，其分子結(jié)構(gòu)呈直鏈狀。但因a-烯烴的引入，致使分子鏈上存在許多短小而規(guī)整的支鏈，其支鏈數(shù)取決于共聚單體的摩爾數(shù)，一般分子鏈上每1000個(gè)碳原子有10~35個(gè)短支鏈，支鏈長度由烯烴的碳原子數(shù)決定。不過LLDPE的支漣長度一般大于HDPE的支鏈，支鏈數(shù)目也多。而與LDPE相比，卻沒有LDPE所特有的長支鏈。LLDPE的分子鏈?zhǔn)蔷哂卸讨ф湹慕Y(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)規(guī)整性介于LDPE和HDPE之間，因此，密度和結(jié)晶度也介于HDPE和LDPE之間，而更接近于LDPF。另外，LLDPE相對分子質(zhì)量分布比LDPE窄，平均相對分子質(zhì)量較大，故而熔體枯度比LDPE大，加工性能較差，易發(fā)生熔體破裂現(xiàn)象。正是由于LLDPE結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，其性能與LDPE近似而又兼具HDPE的特點(diǎn)。
LLDPE在擠出成型時(shí)熔體粘度高，擠出機(jī)必須配備較大功率的電機(jī)，功率通常要比擠出LDPE時(shí)大25%~30%,同時(shí)還應(yīng)選用強(qiáng)度等級較高的止推軸承，并選擇長徑比較小、螺槽較深的螺桿。如果螺桿的長徑比無法改變，可選用短計(jì)量段作為補(bǔ)償。使用這樣設(shè)計(jì)的螺桿可以降低其驅(qū)動(dòng)扭矩，并使熔體獲得*佳的加工粘度極限，不容易出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。計(jì)量段螺槽加深還有利于控制熔體溫度。LLDPE容易發(fā)生熔體破裂，因而用加工普通LDPE的吹塑薄膜機(jī)頭生產(chǎn)LLDPE薄膜，制品容易出現(xiàn)魚皮現(xiàn)象。克服的方法除了按上述要求設(shè)計(jì)擠出機(jī)螺桿外，還需增加機(jī)頭口模間隙。一般生產(chǎn)LDPE薄膜口模間隙為0.5~0.9mm,而加工LLDPE薄膜口模間隙應(yīng)加大至1.3~1.8mrn。口模間隙增大，使熔體受到的剪切作用減小，同時(shí)也可避免機(jī)頭壓力過大。LLDPE熔點(diǎn)較高，擠出加上溫度也要高一些，通常為200~215℃左右，并采用沿螺桿各段到機(jī)頭比較平穩(wěn)的溫度分布。LLDFE熔體擠出口模后拉伸粘度很低，生產(chǎn)吹塑
薄膜的穩(wěn)定性差，若提高加工溫度，這種傾向愈為強(qiáng)烈，因而用提高溫度以降低熔體粘度的辦法受到限制。LLDPE熔體延伸性能好，可以采用高速牽引裝置，同時(shí)還適合加工片材及容器。但其熔體強(qiáng)度低，延伸性大，膜泡和型坯的控制及管材定型都比較困難。LLDPE韌性大，切割刀具極易磨損，需要使用硬化處理的刀具。注塑LLDPE的剪切速率比擠出還高，比LDPE有更高的粘度，因而需要適當(dāng)提高注塑溫度和注塑壓力。如果選用熔體流動(dòng)速率較大的LLDPE，也可選擇低注塑壓力成型，即使熔體流動(dòng)速率比LDPE略大，也能獲得滿意強(qiáng)度的制品。此外LLDPE熔點(diǎn)高，剛性大，制品可在較高溫度下脫模，因而成型周期較短。
超低密度聚乙烯(VLLDPE)
由乙烯和極性單休，如乙酸乙酯、丙烯酸或丙烯酸甲醋共聚而成的一種新型的線型結(jié)構(gòu)樹脂。該共聚樹脂的*低密度為0.912g/cm3。由于密度低，故具有其他類型PE所不能比擬的柔軟度、柔順性，但仍具有較高密度線性聚乙烯的力學(xué)和熱學(xué)特性。西歐、日本開發(fā)了此類聚乙烯，其牌號如DFDA-1137、DFDA-1138。VLLDPE的熔體特性與LLDPE相似，兩者加工設(shè)備可通用。
VLLDPE可用于制造軟管、瓶、大桶及紙箱內(nèi)襯、帽蓋、收縮及拉伸薄膜、共擠薄膜、電線電纜包覆、玩其等。
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)
UHMW-PE亦為線性聚合物。相對分子質(zhì)量50~500萬(一般M100一150萬的聚乙烯稱為UHMW-PE更合適)，主鏈很長且相互纏結(jié)，結(jié)晶度(65%~85%)和密度(0.92~0.94g/cm3)較低。由于相對分子質(zhì)量高，熔體粘度很大，呈高彈態(tài)難以流動(dòng)，熔體指數(shù)接近于零，很難加工。UHMW-PE除具有一般HDPE的性能外，還具有突出的耐磨性、低摩擦系數(shù)和自潤滑性，優(yōu)良的耐應(yīng)力開裂性、耐高溫蠕變性和耐低溫性(即使在-269℃也可使用)，優(yōu)良的拉伸強(qiáng)度，極高的沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不下降，噪聲阻尼性好，同時(shí)，具有**的化學(xué)穩(wěn)定性和耐疲勞性，無表面吸附力，電絕緣性能優(yōu)良，無毒性等優(yōu)良的綜合性能。
UHMW-PE剪切速率很低，用冷壓燒結(jié)法，型等方法加工。熔體指數(shù)極低，粘度很高，流動(dòng)性極差，臨界不宜用一般熱塑性塑料成型加工方法加工。可以也可用雙螺桿及柱塞式擠出機(jī)擠出成型、注塑成型等方法加工。
成型加工條件:熱壓成型，溫度180~220℃，加熱時(shí)間40min(10mm厚)，擠出成型溫度120~180℃或220~240℃。
UHMW-PE用途十分廣泛，主要用于制造耐摩擦和抗沖擊的機(jī)械零件，代替部分鋼材和其他耐磨材料。
根據(jù)電線電纜使用環(huán)境的要求，結(jié)合各種聚乙烯材料性能及加工難易程度可見HDPE、LDPE和LLDPE應(yīng)用*為廣泛。
