聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯等塑料材料特点

聚乙稀（polyethylene,简称PE）是由多种工艺方法生产、具有多种结构和特性、用途广泛的系列树脂品种。PE是一种热塑性高度结晶型的非极性的聚合物。

PE是由乙烯（ethylene）单体或/和少量共聚单体（如or共聚单体，1-丁烯）经过聚合反应的聚合物。表征聚乙烯结构性能的主要参数有相对分子质量及其分布以及结晶度。

（1）物理力学性能

聚乙烯是乙烯的高分子聚合物，可分为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯分子结构中含有较多的支链，结晶度较小；高密度聚乙烯支链很少， 结晶度比较大。聚乙烯是结晶性聚合物，结晶度对其物理力学性能影响比较大。聚乙烯的物理力学性能见 表 18-10。

（2）耐腐蚀性能

聚乙烯是无极性的饱和脂肪烃长链聚合物，这就决定了它对水和各种化学试剂的惰性。常温下除极少数溶剂外，几乎不溶于一般的有机溶剂，但脂肪烃、 芳香烃、卤代烃与PE长时间作用时，能使其溶胀。 当温度超过60°C时，有可能被苯、甲苯、醋酸戊酯、

松节油、石油醚、矿物油和石蜡逐渐溶解，PE可溶于四氢化萘和十氢化萘之中，其溶解度与结晶度、相对分子质量有关，随着结晶度和分子质量的增加而降低。常温下PE能耐稀硫酸、硝酸及浓度较大的盐酸、磷酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、氨和胺及各种碱、 盐溶液，但不耐强氧化性酸，如浓硫酸、硝酸、铬酸和硫酸的混合溶液等。当温度高时，约90〜100°C的硫酸、硝酸能迅速破坏聚乙烯结构。

聚乙烯的耐腐蚀性能与聚氯乙烯相比要好一些， 主要体现在除耐腐蚀外，还几乎不溶于任何有机溶剂，在甲酸、氢氟酸介质中的耐腐蚀性也优于聚氯乙烯，见表18-11。但聚乙烯的环境应力开裂现象较严重，在较低应力或应变下，浸在一些介质中会发生突 然开裂。在腐蚀环境下，聚乙烯在不受力的情况下， 使用温度可稍高于硬质聚氯乙烯，但由于聚乙烯强度较低，在同样应力条件下，允许的使用温度低于硬质聚氯乙烯。

更详细的耐化学性，可参阅IS0/TR10358： 1993标准。

（3）应用

由于聚乙烯的环境应力开裂现象较严重，在较低 应力或应变下，浸在一些介质中会发生突然开裂，另外其力学性能不及聚氯乙烯，所以其在石油化工腐蚀环境中的综合性能不如聚氯乙烯，应用也没有聚氯乙烯广泛。

18. 4. 6 聚丙烯（PP）

聚丙烯（PP）是由丙烯聚合而成的一种热塑性塑料，有等规、间规和无规三种立体结构。无规立构体的聚丙烯不能结晶，强度低，只用于改性载体。而间规立构体聚丙烯结晶度低于等规立构体，强度、刚性不如等规聚丙烯，但有较好的韧性和弹性，可以用作高弹性热塑体，且力学性能高于普通橡胶。

（1）物理力学性能

聚丙烯是丙烯的高分子聚合物，是目前工程塑料中zui轻的一种，其物理力学性能见表18-12。与聚氯乙烯相比，它的缺点是线胀系数大、弹性模量小、成形收缩率大、低温下的脆性大；优点是具有较高的使用温度，软化点较高（180°C）。在70°C以下，硬聚 氯乙烯的强度高出聚丙烯许多，但随着温度上升，聚丙烯强度下降趋势较小。当超过硬聚氯乙烯玻璃化温度（80°C时）时，聚氯乙烯*丧失强度，而聚丙烯仍保持强度（12〜15MPa），所以高温度使用性能良好是聚丙烯zui大的优点。

（2） 耐腐蚀性能

腐蚀工程中应用较多的是等规立构体的聚丙烯塑料。聚丙烯的熔点为170°C左右，具有很好的耐热变形性。其制品可耐100°C以上的高温，无外力时，使用温度可达150°C也不变形，但低温脆性不好。

聚丙烯注塑制品具有较高的表面硬度和光泽，耐应力开裂和高温稳定性。

聚丙烯除了强氧化剂如浓硝酸、发烟硫酸、绿磺酸等以外，可以耐大多数无机酸、碱、盐的腐蚀，而且常温下几乎所有的有机溶剂均不能溶解聚丙烯，见表18-13。由于具有良好的耐高温、耐腐蚀性能，聚丙烯广泛应用于石油化工耐腐蚀管道、阀门储槽等构件中。

（3） 应用

聚丙烯具有线胀系数大的特点，在加'热时管线受热伸长，温度下降时收缩，在生产过程中长时间温变拉伸、压缩应力载荷作用下，管线易出现塑性弯曲变形。由于聚丙烯管材线胀系数大、弹性模数小、低温下的脆性大，不适用于温度很高且温度变化较大的生产工艺环境。

18. 4. 7聚偏二氟乙烯（PVDF）

聚偏二氟乙烯（PVDF），是1，1-二氟乙烯的聚合物，是一种坚韧的综合性能很好的工程塑料。氟原子体积很小，极性很强，氟碳键是有机物合成物种zui强的化学键，因此含氟聚合物具有聚烯烃材料所不具备的优势，例如表面张力高、摩擦因数低、优异的耐 化学腐蚀性、低烟、阻燃、耐光老化、抗霉菌和微生物生长等。

PVDF均聚物刚度、硬度和熔点较高，共聚物结晶度较低、柔韧性比较好、抗冲击强度和耐应力幵裂性能较好。PVDF材料能采用一般的挤出工艺、注塑工艺和压制工艺进行加工。高温条件下，能溶于极性溶剂如有机酯类和胺类。在许多应用场合，这种选择性溶解的特性都是一个很大的优势。

PVDF的主要特性是力学强度高、韧性好，具有优异的耐磨性、热稳定性和介电性，其纯度高，能熔融成形，对于大多数化学品和溶剂都具有很好的耐腐蚀性、抗紫外线和核辐射性能好、耐候性好、耐生物菌类的作用、气体和液体阻隔性好、阻燃性好、发烟 量少等优点，面对苛刻的热环境和血腐蚀和紫外线， 都具有很好的耐受性，具有很强的机型，从而改变了聚烯烃塑料的溶解性和介电特性。

（1） 物理力学性能

聚偏二氟乙烯为白色粉末结晶聚合物，机械强度高，PVDF的结晶度约为68%，代表性的晶型是n型型，平面锯齿形）和I型（卩型，斜方晶型）。这两种晶型在常温下稳定，在PVDF制品中它们经常并存，制品的物理力学性能受两种晶型比例的影响。

PVDF抗压性能和耐蠕变性优良。PVDF熔融温度为165〜185°C，玻璃化转变温度一35°C，长期连续使用温度范围为70〜150°C，起始热分解温度在316°C以上。表18-14列举了美国Pennwalt公司的 PVDF性能。

（2） 耐腐蚀性能

PVDF的耐腐蚀性能不及PTFE和PCTFE。它对无机酸、碱抵抗性优良，但对有机酸和有机溶剂的抵抗性则较差，在室温至100°c，能溶解或溶胀PVDF的有二甲基亚砜、丙酮、丁酮、戊二酮、环己酮、醋酸、醋酸甲酯、丙烯酸甲酯、碳酸二乙酯、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰三胺、环氧乙烷、四氢呋喃、二氧杂环己烷等。

不同材质、不同壁厚系列和不同结构的塑料阀门，其适用的范围也不同。选用者根据不同品种塑料阀门的特点来选择。本章给出的公称压力PiV的数值是标准中用于输送工业温水的数值，不同的使用温度、不同的输送介质适用压力也不同。