了解所有六種聚乙烯改質方法

了解所有六種聚乙烯改質方法

聚乙烯（PE）樹脂是由乙烯單體聚合而成的聚合物。 PE分子呈線性或支鏈結構，是典型的結晶聚合物。

在固態下，晶體區和非晶體區共存。結晶度取決於加工條件和預處理方式，通常密度越高，結晶度也越高。

低密度聚乙烯（LDPE）的結晶度通常為55%～65%，而高密度聚乙烯（HDPE）的結晶度則為80%～90%。儘管聚乙烯（PE）具有優異的機械加工性能，但其惰性且非極性的表面導致其印刷性、染色性、親水性、黏合性、抗靜電性以及與極性聚合物和無機填料的相容性較差。此外，其耐磨性、耐化學性、抗環境應力開裂性和耐熱性也有限，限制了其應用範圍。因此，人們採用改性方法來提高其效能並拓展其應用領域。

1. 移植改良

接枝改質在保持聚乙烯（PE）主鏈結構不變的情況下引入極性功能單體，既保留了PE的固有特性，又賦予其新的功能。這是一種簡單有效的極性功能化方法。

嫁接方法包括：
（1）解決方法使用甲苯、二甲苯或氯苯等溶劑溶解聚乙烯、單體和引發劑，形成均相繫統。溶劑極性和鏈轉移常數對接枝反應有顯著影響。
（2）固相法：直接使聚乙烯粉末與單體、引發劑和界面活性劑反應。優點包括反應溫度適中、常壓、維持聚合物性能、無需溶劑回收、節能。
（3）熔融法：透過熔融狀態下引發劑的熱分解產生自由基，從而能夠與接枝單體進行自由基共聚，形成側鏈。
（4）放射移植利用γ射線、β射線或電子束在聚合物上產生自由基，然後自由基與單體反應進行表面修飾。相關技術包括共輻照法、預輻照法及過氧化物法。

2. 交聯改性

交聯可以增強聚乙烯（PE）的機械強度、抗環境應力開裂性能、耐腐蝕性、抗蠕變性和耐候性。商業應用實例包括PEX（用於鋁塑複合管道）。交聯方法包括：
（1）輻射交聯：將 PE 暴露於高能量射線（γ 射線、X 射線或電子束）中，形成 3D 網狀結構。
（2）化學交聯：利用過氧化物或偶氮化合物生成自由基，經由聚乙烯中的不飽和位點形成交聯。
（3）矽烷交聯：將含矽乙烯基和烷氧基接枝到 PE 上，然後進行水解和縮合，形成 Si–O–Si 交聯。

3. 共混物（共聚物）改性

（1）共聚

透過以下方式修改PE：
（一個）配位共聚例如，乙丙橡膠（EPR）、乙丙二烯單體（EPDM）或與1-丁烯/1-戊烯的共聚物。
（b）自由基共聚例如，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）。
（c）離子共聚例如，乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物或乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯（EGMA）。這些共聚物引入了反應性官能基或提高了鏈的柔性。

（2）混合

將聚乙烯與其他樹脂、橡膠或彈性體混合，以增強其韌性、抗衝擊性、印刷性能或阻油性能。例如：
（一個）HDPE/LDPE共混物：兼具高密度聚乙烯的強度和低密度聚乙烯的柔軟度。添加線性低密度聚乙烯/超低密度聚乙烯可透過共結晶作用提高性能。
（b）PE/CPE共混物氯化聚乙烯（CPE）可提高阻燃性和印刷適性。
（c）PE/EVA共混物增強柔韌性、透明度和透氣性，但降低機械強度。
（d）PE/橡膠共混物例如，使用丁基橡膠/天然橡膠/SBR/EPDM橡膠來提高抗衝擊性。
（和）PE/PA共混物聚醯胺（PA）可改善氧氣/碳氫化合物阻隔性能。極性基團接枝（例如，C=O、-COOH）可增強相容性。

4. 填表修改

添加無機/有機填料以降低成本或改變性能。分為：

（1）一般填充

無機填料（例如碳酸鈣、滑石粉、高嶺土）可提高材料的剛度、耐熱性和尺寸穩定性，但可能會降低其機械性能。表面處理（例如偶聯劑或馬來酸酐接枝聚乙烯）可增強黏合性。有機填料包括稻草/木纖維。

（2）功能性填充

針對非機械性質：
（一個）可生物降解聚乙烯澱粉添加劑能夠促進微生物降解。
（b）導電聚乙烯：與炭黑/金屬粉末混合，用於抗靜電/電磁幹擾屏蔽應用。
（c）阻燃聚乙烯：透過鹵素/Sb₂O₃、有機磷酸鹽或無機填料（例如，Al(OH)₃/Mg(OH)₂）來實現。

5. 強化修改

使用增強材料（例如，玻璃/合成纖維、晶須）或自我強化（透過處理實現分子排列）。
（1）玻璃纖維增強提高強度/耐熱性；界面改質劑增強黏合力。
（2）合成纖維更輕/更高強度的替代品（例如，PAN、PA、PVA、芳綸）。
（3）鬍鬚高強度材料（例如，CaCO₃或鈦酸鉀晶須）。

6. 奈米顆粒改性

奈米材料（粒徑）

奈米蒙脫石、ZnO、Al₂O₃或黏土改質PE。