超低密度聚乙烯

聚乙烯(PE)是五大合成樹脂之一，聚乙烯主要分為線型低密度聚乙烯(LLDPE )、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大類。

線型低密度聚乙烯（ Linear Low-Density Polyethy -lene ），英文縮寫為L

LDPE。線性低密度聚乙烯在結構上不同於一般的低密度聚乙烯，因為不存在長支鏈。LLDPE的線性度取決於LLDPE和LDPE的不同生產加工過程。LLDPE通常在更低温度和壓力下，由乙烯和高級的a烯烴如丁烯、己烯或辛烯共聚合而生成。共聚過程生成的LLDPE聚合物具有比一般LDPE更窄的分子量分佈，同時具有線性結構使其有着不同的流變特性。LLDPE的熔融流動特性適l應新工藝的要求，特別是用薄膜擠出工藝，可產出高質的LLDPE產品。LLDPE應用於聚乙烯所有的傳統市常增強了抗伸、抗穿透、抗衝擊和抗撕裂的性能使LLDPE適於作薄膜。它的優異的抗環境應力開裂性，抗低温衝擊性和抗翹曲性使 LLDPE對管材、板材擠塑和所有模塑應用都有吸引力。 LLDPE最新的應用是作為地膜用於廢渣填埋和廢液池的襯層。

線性低密度聚乙烯(LLDPE)，是乙烯與少量高級α-烯烴(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化劑作用下，經高壓或低壓聚合而成的一種共聚物，密度處於0.915～0.940克/立方厘米之間。但按ASTM 的D-1248-84規定，0.926～0.940克/立方厘米的密度範圍屬中密度聚乙烯(MDPE)。新一代LLDPE將其密度擴大至塑性體(0.890～0.915克/立方厘米)和彈性體(＜0.890克/立方厘米)。但美國塑料工業協會(SPI)和美國塑料工業委員會(APC)只將LLDPE的範圍擴大至塑性體，不包括彈性體。上世紀80年代，Union Carbide和Dow Chemical公司將其早期銷售的塑性體和彈性體稱之為非常低密度的聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)樹脂。

LLDPE的生產起始於過渡金屬催化劑，特別是齊格勒（Ziegler）或飛利浦（Phillips）類型。基於環烯烴金屬衍生物催化劑的新工藝是LLDPE生產的另一個選擇方案。實際的聚合反應可以在溶液和氣相反應器中進行。

通常，辛烯與乙烯在溶液相反應器中共聚，丁烯。己烯與乙烯在氣相反應器中聚合。在氣相反應器中生成的LLDPE樹脂是顆粒形式，且可以粉料或進一步加工成粒料出售。以己烯和辛烯為基礎的新一代超LLDPE已由莫比爾、聯合碳化物。Novacor和道塑料等公司推出。這些材料具有很大的韌性極限，在自動取出袋的應用中有新的潛力。很低密度PE樹脂（密度低於0．910g/cc。）也在近年出現。 VLDPES具有的柔性且軟度是LLDPE達不到的。樹脂的特性一般體現在熔融指數和密度。熔融指數可反映出樹脂的平均分子量且主要受反應温度控制。平均分子量與分子量分佈（MWD）無關。催化劑選擇影響MWD。 密度由共聚用單體在聚乙烯鏈中的濃度決定。共聚用單體濃度控制短支鏈數目（其長度取決於共聚用單體類型）從而控制樹脂密度。共聚用單體濃度越高，樹脂密度越低。在結構上，LLDPE在支鏈的數目和類型上與LDPE不同，高壓LDPE有長支鏈，而線性LDPE只具有短支鏈。

在結構上，LLDPE只在短支鏈數目上與HDPE不同。HDPE的短支鏈數目較少，因此，是有更高密度的材料。LLDPE的物理特性受控於它的分子量，MWD和密度。LLDPE優於LDPE，歸根結底取決其用途。通常，在所有應用中用LLDPE生產剛性更強的產品，雖然根據ATSM對低密度材料標準，LLDPE和LDPE的密度都在0．91—0．925之間。LLDPE形成更高結晶結構，因為不存在長支鏈。LLDPE較大的結晶性產生較高剛性的產品。這種較高的結晶度也使LLDPE與LDPE相比，熔點提高了 10~15℃。更高的抗伸強度、抗穿透性、抗撕裂性和伸長率增加是LLDPE的特性，使其特別適用於制薄膜。如果用己烯或辛烯代替丁烯作共聚單體甚至連抗衝擊力和抗撕裂性也可得到較大的改進。對於相同熔體指數和密度下的給定樹脂，己烯和辛烯LLDPE樹脂在衝擊和撕裂性能上提高到 300%。己烯和辛烯樹脂更長的側鏈在鏈之間起到象“繩結”分子一樣的作用，改進了化合物的韌性。用環烯烴金屬衍生物催化劑生產樹脂將具有獨特的性能。更窄的MWD，改進了共聚單體分佈，有更好的薄膜透明度、密封性和衝擊強度，這些與用齊格勒催化劑生產的LLDPE相似。在透明度這一特性上，LLDPE具有與LDPE相似的缺點O LLDPE薄膜的濁度和光澤度是不好的，主要因為它的更高結晶性造成了薄膜表面粗糙度。LLDPE樹脂的透明度可通過與少量的LDPE共混而改善。

LDPE和LLDPE都具有極好的流變性或熔融流動性。沙伯基礎LLDPE有更小的剪切敏感性，因為它具有窄分子量分佈和短支鏈。在剪切過程中（例如擠塑），LLDPE保持了更大的粘度，因而比相同熔融指數的LDPE難於加工。在擠塑中，LLDPE更低的剪切敏感性使聚合物分子鏈的應力鬆弛更快，並且由此物理性質對吹脹比改變的敏感性減校在熔體延伸中，LLDPE在各種應變速率下通常都具有較低的粘度。也就是説它將不會象LDPE一樣在拉伸時產生應變硬化。隨聚乙烯的形變率增加．LDPE顯示出粘度的驚人增加，這是由分子鏈纏結引起。這種現象在 LLDPE中觀察不出，因為在LLDPE中缺少長支鏈使聚合物不纏結。這種性能對薄膜應用極重要．因為 LLDPE薄膜在保持高強度和韌性下召易制更薄薄膜。

LLDPE的流變性可概括為“剪切時剛性”和“延伸時柔軟”。 當用LLDPE替代LDPE時薄膜擠塑設備和條件必須做修改。LLDPE的高粘度要求擠塑機有更大的功率．並提供更高的熔體温度和壓力。模口隙距必須加寬以避免由於產生高背壓和熔體斷裂而降低產量。 LDPE和 LLDPE的一般模口隙距尺寸分別是O． 024~0． 040 in．和 0． 060－0． 10in。

LLDPE的“延伸時柔軟”的特性在吹膜過程中是一個缺點。LLDPE的吹塑薄膜膜泡不象 LDPE的那麼穩定。 一般的單唇風環對 LDPE的穩定足夠使用．LLDPE的特有的膜泡要求更完善的雙唇風環來穩定。用雙唇風環冷卻內部膜泡可增加膜泡穩定性，同時在高生產率下提高薄膜生產能力。除了膜泡的更好冷卻外，很多薄膜生產廠採用與LDPE共混方法以增強LLDPE溶道理上，LLDPE的擠塑可以在現有LDPE薄膜設備上完成，當LDPE的共混物中 LLDPE的濃度達 50%時。加工 100% LLDPE或富含LLDPE的與LDPE共混材料時，採用一般的LDPE擠塑機，必需改進設備。根據擠塑機的壽命，要求改進的可能是加寬模口隙距，改良風環，修改螺桿設計以更好擠出，必要時應增加電機功率和轉矩。對於注塑應用，一般不需改進設備，但加工條件需達最佳化。滾塑加工要求LLDPE研磨成均勻顆粒（35篩孔）。加工過程包括用粉末狀LLDPE填滿模具，加熱並雙軸向地旋轉模具使LLDPE均勻分佈。冷卻後產品從模具中移出。

LLDPE已滲透到聚乙烯的大多數傳統市場，包括薄膜、模塑、管材和電線電纜。防滲漏地膜是新開發的LLDPE市常地膜，一種大型擠出片材，用作廢渣填埋和廢物池襯墊，防止滲漏或污染周圍地區。LLDPE的一些薄膜市場，例如生產袋子、垃圾袋、彈性包裝物、工業用襯套、巾式襯套和購物袋，這些都是利用改進強度和韌性後這種樹脂的優點。透明薄膜，例如麪包袋，一直由LDPE佔統治地位，因為它有更好的濁度。然而，LLDPE與LDPE的共混物將改進強度。抗穿透性和LDPE薄膜的剛度，而不顯著影響薄膜的透明度。注塑和滾塑是LLDPE最大的兩個模塑應用。這種樹脂優越的韌性和低温、衝擊強度理論上適於廢物箱、玩具和冷藏器具。另外，LLDPE的高抗環境應力開裂性使其適用於注塑與油類食品接觸的模塑蓋子，滾塑廢料容器、燃料箱和化學品槽罐。在管材和電線電纜塗敷層中應用的市場較小，在這裏LLDPE提供的高破裂強度和抗環境應力開裂性可滿足要求。目前，LLDPE的 65%-70%用於製作薄膜。