电缆材料漫谈：聚乙烯的分类
作为电线电缆的设计制造者，需要涉及到许多非金属材料的应用，而在非金属材料中塑料材料则是重中之重，不容忽视。在众多塑料材料中，电线电缆设计工程师们应用最频繁的塑料材料非聚乙烯材料莫属，本文只从物理性能、结构性能上简单介绍聚乙烯材料的分类，为大家提供一个宏观易懂的记忆模型。
低密度聚乙烯(LDPE)
简称(LDPE)通常用高压法(14.17~196.2MPa)生产，所以结晶度较低(4%~65%)，密度较小(0.910~0.925)，质轻，柔性，耐低温性一、耐冲击性较好。
高密度聚乙烯(HDPE)
简称(HDPE)主要是采用低压生产，故又称低压聚乙烯。HDPE分子中支链少，结晶度高85%~95%)，密度高(0.941~0.965}，具有较高的使用温度，硬度、力学强度和耐化学药品性较好。适用于中空吹塑、注塑和挤出各种制品(硬)，如各种容器、网、打包带，并可用作电缆覆层、管材、异型材、片材等。
线型低密度(LLDPE)
简称(LLDPE)是新开发并得到迅速发展的一种新类型聚乙烯，它是乙烯和一烯烃的共聚物。
由于LLDPE是采用低压法在具有配位结构的高活性催化剂作用下，使乙烯和a-烯烃共聚而成，聚合方法与HDPE基本相同，因此与HDPE一样，其分子结构呈直链状。但因a-烯烃的引入，致使分子链上存在许多短小而规整的支链，其支链数取决于共聚单体的摩尔数，一般分子链上每1000个碳原子有10~35个短支链，支链长度由烯烃的碳原子数决定。不过LLDPE的支涟长度一般大于HDPE的支链，支链数目也多。而与LDPE相比，却没有LDPE所特有的长支链。LLDPE的分子链是具有短支链的结构，其分子结构规整性介于LDPE和HDPE之间，因此，密度和结晶度也介于HDPE和LDPE之间，而更接近于LDPF。另外，LLDPE相对分子质量分布比LDPE窄，平均相对分子质量较大，故而熔体枯度比LDPE大，加工性能较差，易发生熔体破裂现象。正是由于LLDPE结构上的特点，其性能与LDPE近似而又兼具HDPE的特点。
LLDPE在挤出成型时熔体粘度高，挤出机必须配备较大功率的电机，功率通常要比挤出LDPE时大25%~30%,同时还应选用强度等级较高的止推轴承，并选择长径比较小、螺槽较深的螺杆。如果螺杆的长径比无法改变，可选用短计量段作为补偿。使用这样设计的螺杆可以降低其驱动扭矩，并使熔体获得最佳的加工粘度极限，不容易出现熔体破裂现象。计量段螺槽加深还有利于控制熔体温度。LLDPE容易发生熔体破裂，因而用加工普通LDPE的吹塑薄膜机头生产LLDPE薄膜，制品容易出现鱼皮现象。克服的方法除了按上述要求设计挤出机螺杆外，还需增加机头口模间隙。一般生产LDPE薄膜口模间隙为0.5~0.9mm ,而加工LLDPE薄膜口模间隙应加大至1.3~1.8mrn。口模间隙增大，使熔体受到的剪切作用减小，同时也可避免机头压力过大。LLDPE熔点较高，挤出加上温度也要高一些，通常为200~215℃左右，并采用沿螺杆各段到机头比较平稳的温度分布。LLDFE熔体挤出口模后拉伸粘度很低，生产吹塑薄膜的稳定性差，若提高加工温度，这种倾向愈为强烈，因而用提高温度以降低熔体粘度的办法受到限制。LLDPE熔体延伸性能好，可以采用高速牵引装置，同时还适合加工片材及容器。但其熔体强度低，延伸性大，膜泡和型坯的控制及管材定型都比较困难。LLDPE韧性大，切割刀具极易磨损，需要使用硬化处理的刀具。注塑LLDPE的剪切速率比挤出还高，比LDPE有更高的粘度，因而需要适当提高注塑温度和注塑压力。如果选用熔体流动速率较大的LLDPE，也可选择低注塑压力成型，即使熔体流动速率比LDPE略大，也能获得满意强度的制品。此外LLDPE熔点高，刚性大，制品可在较高温度下脱模，因而成型周期较短。
超低密度聚乙烯(VLLDPE)
由乙烯和极性单休，如乙酸乙酯、丙烯酸或丙烯酸甲醋共聚而成的一种新型的线型结构树脂。该共聚树脂的最低密度为0.912g/cm3。由于密度低，故具有其他类型PE所不能比拟的柔软度、柔顺性，但仍具有较高密度线性聚乙烯的力学和热学特性。西欧、日本开发了此类聚乙烯，其牌号如DFDA-1137、DFDA-1138。VLLDPE的熔体特性与LLDPE相似，两者加工设备可通用。
VLLDPE可用于制造软管、瓶、大桶及纸箱内衬、帽盖、收缩及拉伸薄膜、共挤薄膜、电线电缆包覆、玩其等。
超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)
UHMW-PE亦为线性聚合物。相对分子质量50~500万(一般M100一150万的聚乙烯称为UHMW-PE更合适)，主链很长且相互缠结，结晶度(65%~85% )和密度(0.92~0.94g/cm3)较低。由于相对分子质量高，熔体粘度很大，呈高弹态难以流动，熔体指数接近于零，很难加工。UHMW-PE除具有一般HDPE的性能外，还具有突出的耐磨性、低摩擦系数和自润滑性，优良的耐应力开裂性、耐高温蠕变性和耐低温性(即使在-269℃也可使用)，优良的拉伸强度，极高的冲击强度，且在低温下也不下降，噪声阻尼性好，同时，具有卓越的化学稳定性和耐疲劳性，无表面吸附力，电绝缘性能优良，无毒性等优良的综合性能。
UHMW-PE剪切速率很低，用冷压烧结法，型等方法加工。熔体指数极低，粘度很高，流动性极差，临界不宜用一般热塑性塑料成型加工方法加工。可以也可用双螺杆及柱塞式挤出机挤出成型、注塑成型等方法加工。
成型加工条件:热压成型，温度180~220℃，加热时间40min(10mm厚)，挤出成型温度120~180℃或220~240℃。
UHMW-PE用途十分广泛，主要用于制造耐摩擦和抗冲击的机械零件，代替部分钢材和其他耐磨材料。
根据电线电缆使用环境的要求，结合各种聚乙烯材料性能及加工难易程度可见HDPE、LDPE和LLDPE应用最为广泛。
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