聚乙烯粉尘爆炸风险评估及防护研究(4)
1.2 低密度聚乙烯粉体结构及特性
低密度聚乙烯（low density polyethylene，LDPE ）是一种塑料材料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。LDPE主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品，医疗器具，药品和食品包装材料，吹塑中空成型制品等。本次论文，笔者采用的是LDPE50200（分析纯）。具体参数见表2。
表2 低密度聚乙烯微粉典型指标
性能 数值 单位
密度 0.92 g/cm3
弯曲强度 140 Kg/cm2
粉末粒径 <75 um
熔点 105 ℃
熔融指数50，纯度99.9%，微粉细度1000目。
1.2.1 低密度聚乙烯粉体结构
低密度聚乙烯是在高温高压下通过自由基聚合而成，伴有许多的副反应，故其分子量是不完全线性的，而是具有长支链、短支链、双链、羟基等，其分子结构会影响其产品性能，其影响关系见表3。
表3 LDPE分子结构、分子量与性能关系
分子结构 性能
分支 熔点、弹性模量、弯曲屈服值、耐化学药品性、密度
分子量 拉伸强度、脆化温度、撕裂强度、溶胀比
分子量与分支 硬度、变形、文卡耐热、熔融粘度
双链 化学性能
羟基 电性能
短支链 硬度、熔点、撕裂强度、变形、浊度
长支链 撕裂强度、溶胀比
LDPE在分子链结构上含有支链较多，以聚乙烯中1000个碳原子统计平均含有甲基的数目来看，LDPE有21个，LDPE 的分子链近似树枝状。LDPE 结晶度较低，为65%，这是因为 LDPE 的分子链存在长短不等的支链，破坏了链结构的规整性。另外，LDPE的硬度较低、密度较低、弯曲强度较低，但耐冲击强度高。LDPE分子量一般在5万以下，分子量分布较宽。
1.2.2 LDPE物理化学特性
（1）聚乙烯热性能
聚乙烯受热之后，随着温度的升高，结晶部分逐渐减少，当结晶部分完全消失之时，聚乙烯就会融化，此时的温度即为熔点。聚乙烯的密度升高，结晶度升高，其熔点也会随之升高，所以密度不同的聚乙烯，其熔点也不同。不同共聚单体的LDPE，其熔点高低随其共聚单体的碳原子的增减而变动，碳原子数增多，熔点随之升高。
（2）聚乙烯抗环境应力开裂和抗蠕变性能
从聚乙烯的实用性来看，抗环境应力开裂（ESCR）性能是重要的物性指标之一。聚乙烯ESCR性能会因支链的增加、密度的降低而得到大大的改善。抗蠕变性或是承受荷重的能力则是受短支链增加、密度降低影响的性能。这个性能在聚合物的使用上同样非常重要。只要密度稍微下降一点，抗蠕变性就得到很大的改善。
（3）聚乙烯热氧老化和光氧老化性能
聚乙烯由于其分子结构上和聚合物中所含微量杂质等内因，以及受到大气环境和成型加工条件等外因的影响，会产生热氧老化和光氧老化作用。这些老化反应按自由基键式反应机理进行，结果会导致聚乙烯发生降解反应为主的不可逆的化学反应，而使其性能变坏乃至完全失去使用价值。
聚乙烯在氧气存在下受热时极易发生热氧老化作用，这种热氧老化过程具有自动催化效应，因此当温度升高时，氧化加速进行，它可使聚乙烯的电绝缘性能变坏。与此同时，ESCR、伸长率等性能也会降低，并且脆性增加，严重时还将产生生特臭气。氧化作用的影响与受热时间的长短有关，例如将高密度聚乙烯制成的容器经过短时间受热，其使用价值并无任何降低，如果将其制成的电缆在60℃中长时间受热，则其电绝缘性能会显著降低。
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