聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯等塑料材料特點

聚乙稀（polyethylene,簡稱PE）是由多種工藝方法生產、具有多種結構和特性、用途廣泛的系列樹脂品種。PE是一種熱塑性高度結晶型的非極性的聚合物。

PE是由乙烯（ethylene）單體或/和少量共聚單體（如or共聚單體，1-丁烯）經過聚合反應的聚合物。表征聚乙烯結構性能的主要參數有相對分子質量及其分布以及結晶度。

（1）物理力學性能

聚乙烯是乙烯的高分子聚合物，可分為高密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯分子結構中含有較多的支鏈，結晶度較小；高密度聚乙烯支鏈很少， 結晶度比較大。聚乙烯是結晶性聚合物，結晶度對其物理力學性能影響比較大。聚乙烯的物理力學性能見 表 18-10。

（2）耐腐蝕性能

聚乙烯是無極性的飽和脂肪烴長鏈聚合物，這就決定了它對水和各種化學試劑的惰性。常溫下除極少數溶劑外，幾乎不溶于一般的有機溶劑，但脂肪烴、 芳香烴、鹵代烴與PE長時間作用時，能使其溶脹。 當溫度超過60°C時，有可能被苯、甲苯、醋酸戊酯、

松節油、石油醚、礦物油和石蠟逐漸溶解，PE可溶于四氫化萘和十氫化萘之中，其溶解度與結晶度、相對分子質量有關，隨著結晶度和分子質量的增加而降低。常溫下PE能耐稀硫酸、硝酸及濃度較大的鹽酸、磷酸、氫氟酸、甲酸、乙酸、氨和胺及各種堿、 鹽溶液，但不耐強氧化性酸，如濃硫酸、硝酸、鉻酸和硫酸的混合溶液等。當溫度高時，約90?100°C的硫酸、硝酸能迅速破壞聚乙烯結構。

聚乙烯的耐腐蝕性能與聚氯乙烯相比要好一些， 主要體現在除耐腐蝕外，還幾乎不溶于任何有機溶劑，在甲酸、氫氟酸介質中的耐腐蝕性也優于聚氯乙烯，見表18-11。但聚乙烯的環境應力開裂現象較嚴重，在較低應力或應變下，浸在一些介質中會發生突 然開裂。在腐蝕環境下，聚乙烯在不受力的情況下， 使用溫度可稍高于硬質聚氯乙烯，但由于聚乙烯強度較低，在同樣應力條件下，允許的使用溫度低于硬質聚氯乙烯。

更詳細的耐化學性，可參閱IS0/TR10358： 1993標準。

（3）應用

由于聚乙烯的環境應力開裂現象較嚴重，在較低 應力或應變下，浸在一些介質中會發生突然開裂，另外其力學性能不及聚氯乙烯，所以其在石油化工腐蝕環境中的綜合性能不如聚氯乙烯，應用也沒有聚氯乙烯廣泛。

18. 4. 6 聚丙烯（PP）

聚丙烯（PP）是由丙烯聚合而成的一種熱塑性塑料，有等規、間規和無規三種立體結構。無規立構體的聚丙烯不能結晶，強度低，只用于改性載體。而間規立構體聚丙烯結晶度低于等規立構體，強度、剛性不如等規聚丙烯，但有較好的韌性和彈性，可以用作高彈性熱塑體，且力學性能高于普通橡膠。

（1）物理力學性能

聚丙烯是丙烯的高分子聚合物，是目前工程塑料中zui輕的一種，其物理力學性能見表18-12。與聚氯乙烯相比，它的缺點是線脹系數大、彈性模量小、成形收縮率大、低溫下的脆性大；優點是具有較高的使用溫度，軟化點較高（180°C）。在70°C以下，硬聚 氯乙烯的強度高出聚丙烯許多，但隨著溫度上升，聚丙烯強度下降趨勢較小。當超過硬聚氯乙烯玻璃化溫度（80°C時）時，聚氯乙烯*喪失強度，而聚丙烯仍保持強度（12?15MPa），所以高溫度使用性能良好是聚丙烯zui大的優點。

（2） 耐腐蝕性能

腐蝕工程中應用較多的是等規立構體的聚丙烯塑料。聚丙烯的熔點為170°C左右，具有很好的耐熱變形性。其制品可耐100°C以上的高溫，無外力時，使用溫度可達150°C也不變形，但低溫脆性不好。

聚丙烯注塑制品具有較高的表面硬度和光澤，耐應力開裂和高溫穩定性。

聚丙烯除了強氧化劑如濃硝酸、發煙硫酸、綠磺酸等以外，可以耐大多數無機酸、堿、鹽的腐蝕，而且常溫下幾乎所有的有機溶劑均不能溶解聚丙烯，見表18-13。由于具有良好的耐高溫、耐腐蝕性能，聚丙烯廣泛應用于石油化工耐腐蝕管道、閥門儲槽等構件中。

（3） 應用

聚丙烯具有線脹系數大的特點，在加'熱時管線受熱伸長，溫度下降時收縮，在生產過程中長時間溫變拉伸、壓縮應力載荷作用下，管線易出現塑性彎曲變形。由于聚丙烯管材線脹系數大、彈性模數小、低溫下的脆性大，不適用于溫度很高且溫度變化較大的生產工藝環境。

18. 4. 7聚偏二氟乙烯（PVDF）

聚偏二氟乙烯（PVDF），是1，1-二氟乙烯的聚合物，是一種堅韌的綜合性能很好的工程塑料。氟原子體積很小，極性很強，氟碳鍵是有機物合成物種zui強的化學鍵，因此含氟聚合物具有聚烯烴材料所不具備的優勢，例如表面張力高、摩擦因數低、優異的耐 化學腐蝕性、低煙、阻燃、耐光老化、抗霉菌和微生物生長等。

PVDF均聚物剛度、硬度和熔點較高，共聚物結晶度較低、柔韌性比較好、抗沖擊強度和耐應力幵裂性能較好。PVDF材料能采用一般的擠出工藝、注塑工藝和壓制工藝進行加工。高溫條件下，能溶于極性溶劑如有機酯類和胺類。在許多應用場合，這種選擇性溶解的特性都是一個很大的優勢。

PVDF的主要特性是力學強度高、韌性好，具有優異的耐磨性、熱穩定性和介電性，其純度高，能熔融成形，對于大多數化學品和溶劑都具有很好的耐腐蝕性、抗紫外線和核輻射性能好、耐候性好、耐生物菌類的作用、氣體和液體阻隔性好、阻燃性好、發煙 量少等優點，面對苛刻的熱環境和血腐蝕和紫外線， 都具有很好的耐受性，具有很強的機型，從而改變了聚烯烴塑料的溶解性和介電特性。

（1） 物理力學性能

聚偏二氟乙烯為白色粉末結晶聚合物，機械強度高，PVDF的結晶度約為68%，代表性的晶型是n型型，平面鋸齒形）和I型（卩型，斜方晶型）。這兩種晶型在常溫下穩定，在PVDF制品中它們經常并存，制品的物理力學性能受兩種晶型比例的影響。

PVDF抗壓性能和耐蠕變性優良。PVDF熔融溫度為165?185°C，玻璃化轉變溫度一35°C，長期連續使用溫度范圍為70?150°C，起始熱分解溫度在316°C以上。表18-14列舉了美國Pennwalt公司的 PVDF性能。

（2） 耐腐蝕性能

PVDF的耐腐蝕性能不及PTFE和PCTFE。它對無機酸、堿抵抗性優良，但對有機酸和有機溶劑的抵抗性則較差，在室溫至100°c，能溶解或溶脹PVDF的有二甲基亞砜、丙酮、丁酮、戊二酮、環己酮、醋酸、醋酸甲酯、丙烯酸甲酯、碳酸二乙酯、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰三胺、環氧乙烷、*、二氧雜環己烷等。

不同材質、不同壁厚系列和不同結構的塑料閥門，其適用的范圍也不同。選用者根據不同品種塑料閥門的特點來選擇。本章給出的公稱壓力PiV的數值是標準中用于輸送工業溫水的數值，不同的使用溫度、不同的輸送介質適用壓力也不同。