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聚 乙 烯 性 能 分 析
一、 聚乙烯屬于非極性高聚物,存在結晶相和無定形兩種結構,其分子是由碳氫鍵組成的,它根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同可分為高壓低密度聚乙烯和低壓高密度聚乙烯,低密度聚乙烯由于短支鏈較多,分子間結合不緊密,密度一般低于
二、 聚乙烯的特性
1、電絕緣性能
1)介電常數(shù)。物質(zhì)的極化程度越大,在極板上感應電荷也越多,相對介電常數(shù)也越大,對于聚乙烯來說,屬于非極性物質(zhì),因此介電常數(shù)非常小,一般在2~3左右,并且其介電常數(shù)不會隨溫度、頻率的升高而改變,因此是理想的高頻絕緣材料。
2) 介質(zhì)損耗角tg。在電場作用下,聚乙烯僅會發(fā)生電子極化和原子極化,且前者極化不消耗能量,后者極化僅消耗很少的能量,因此聚乙烯的介質(zhì)損耗角很小,一般為0.002,并且在較寬的頻率范圍內(nèi)不變,但是由于低密度聚乙烯支鏈較多,其tg要比高密度聚乙烯稍大。
3) 體積電阻率。聚乙烯的體積電阻率一般在1015歐姆左右,并且聚乙烯吸水性很小,它的體積電阻率隨環(huán)境溫度的影響也很小。
4) 擊穿場強。聚乙烯場強隨溫度升高而降低,隨厚度增加而增加。
2、化學穩(wěn)定性
聚乙烯分子結構中含有較穩(wěn)定的c-c和c-h鍵,因此在一般情況下聚乙烯耐酸、堿及鹽類溶液的浸蝕,如硝酸會使其電絕緣性能變壞、機械強度降低且溫度越高對聚乙烯的破壞越大。
3、物理機械性能
聚乙烯有較好的物理機械性能,但因分子密度、分子量、雜質(zhì)等因素的影響變化也較大。
1)密度的影響
密度大則結晶度高,結晶度高可提高聚乙烯的機械強度,低密度聚乙烯分子結構不是單純的線性結構,而是有很多支鏈,因此使聚乙烯分子結構不易規(guī)整排列,導致密度降低,結晶度也隨之下降,抗拉強度明顯不如高密度聚乙烯。
2)溫度的影響
當溫度高于聚乙烯的玻璃化溫度,但又小于熔融溫度時有利于聚乙烯的結晶,但當溫度過高時,聚乙烯分子熱運動加強,各分子受熱松弛,易使分子間產(chǎn)生滑移,同時原子熱運動增大,震動也加劇,會使振幅增大導致分子鍵斷裂,這樣不但不容易結晶而且還會結晶度急劇下降,抗拉強度也隨之下降。
3)分子量的影響
聚乙烯的抗拉強度只有在聚合度達到一定程度才顯示出來,并且在一定分子量范圍內(nèi)強度隨著分子量的增加而增加,因此分子量越大,抗拉強度也越大,伸長率也越大。
4)雜質(zhì)的影響
聚乙烯中若有雜質(zhì),則會使分子節(jié)點周圍的應力發(fā)生變化,變化的長度與雜質(zhì)和聚乙烯分子之間的粘著力有關,一般情況下,雜質(zhì)越小并且和聚乙烯的粘著力越小則對抗拉強度的影響也越小。
4、聚乙烯的氧化、老化性能
聚乙烯對光特別是紫外光比較明顯,在紫外光的作用下,聚乙烯的分子鏈節(jié)的薄弱環(huán)節(jié)(如雙鍵旁的碳原子)吸熱與氧化發(fā)生氧化作用,從而使聚乙烯性能變壞以致失去使用價值,因此為避免聚乙烯的老化,應在聚乙烯樹脂中加入光吸收劑(如炭黑)及抗氧化劑,且炭黑的粒徑應越細越好。
5.耐環(huán)境應力開裂
聚乙烯在使用過程中易開裂,其原因是分子結構中含有結晶和無定型兩種結構,當溫度升高時聚乙烯的結晶相和無定形的邊緣產(chǎn)生應力,且這種應力無法自然消除,從而導致聚乙烯開裂也即龜裂,要改變聚乙烯的這種耐環(huán)境應力開裂性能,我們可以采取提高聚乙烯的分子量或交聯(lián)等方法。
6、耐濕性
聚乙烯是非極性高分子,水是極性物質(zhì),根據(jù)“相似相溶”兩者是不相溶的,因此聚乙烯的吸水性是極低的,故聚乙烯可以用作潮濕環(huán)境或水下敷設電纜的護套。
