环氧树脂在混凝土路面修补中的应用.doc

1、环氧树脂在混凝土路面修补中的应用摘要：为了加快城市的建设步伐，南宁市快速环道于 2001 年 10 月 1 日正式开工,建设工期 365 天。承建的南宁市快速环道东环路工程 NO：02 合同段K2+000K4+500。由于拆迁问题，造成工程进度前松后紧,后期混凝土路面施工中，技术保养时间不足,产生许多纵缝碎边。如果采取破除混凝土板块,重新补混凝土施工,则经济损失巨大。那么,有没有既经济又实用的方法，对破损混凝土路面中缝进行修补呢。 关键词：环氧树脂路面破碎中缝修补 中图分类号:U414 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)09(b)-0050-02 环氧树脂是一种分子结构中

2、含有环氧基团的高分子化合物，固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。 尝试将环氧树脂应用到对破损混凝土路面中缝进行修补，写出一些施工总结，希望能与各位同行共同探讨环氧树脂在混凝土路面修补中的应用。 1 破损混凝土路面中缝现象及成因 1.1 现象 混凝土中缝碎边多见于设计为单幅折线道路，路面破碎主要沿折线中点纵向分布,其破碎深度一般为 20mm40mm,宽度为 3040mm,破碎颗粒大小

3、多为0mm40mm,而且主要发生在先进行混凝土施工板块上。如图 1 所示。 环氧树脂在混凝土路面修补中的应用点击此处查看全部新闻图片1.2 产生混凝土路面中缝碎边的主要原因 1.2.1 赶工期 由于要赶工期,单边混凝土路面施工完成后，在路面混凝土强度尚未达到使用要求时，另一边混凝土路面又开始施工了。 1.2.2 机械因素 现在混凝土路面施工多采用三辊轴式机械振动、提浆,机械整体重量大，振动力强，在路面砼强度尚未达到使用要求前,其直接作用于混凝土路面板块中缝边缘上,就会使板块边缘产生微裂缝,这种裂缝是不可逆。路面施工完成通车行驶后，就会产生现在所看到的中缝碎边。2 破碎混凝土中缝的修补 2.1

4、主要材料 环氧树脂、聚酰胺(固化剂)、丙酮(稀释剂)、填充料。 2.1.1 环氧树脂 环氧树脂品种繁多，主要有环氧氯丙烷 双酚 A 型树脂、环氧氯丙烷醇类环氧树脂、双键液相氧化制环氧树脂、酚醛环氧树脂、聚酯环氧树脂、多元酚环氧树脂等几十种。 环氧树脂一般和添加物同时使用，以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择,常用添加物有以下几类:固化剂;改性剂;填料;稀释剂;其它。 其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。 由于用途性能要求各不相同，对环氧树脂及固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加物也有不同的要求。现将它们的选择方法简介于下。 从用途

5、上选择。 作粘接剂时最好选用中等环氧值(0.250.45)的树脂,如 6101、634;作浇注料时最好选用高环氧值(0.40)的树脂，如 618、6101;作涂料用的一般选用低环氧值(0.25)的树脂,如 601、604、607、609 等。 从机械强度上选择。 环氧值过高的树脂强度较大，但较脆；环氧值中等的高低温度时强度均好；环氧值低的则高温时强度差些。因为强度和交联度的大小有关，环氧值高固化后交联度也高，环氧值低固化后交联度也低，故引起强度上的差异。 从操作要求上选择。 不需耐高温，对强度要求不大，希望环氧树脂能快干，不易流失，可选择环氧值较低的树脂；如希望渗透性也，强度较好的，可选用环氧

6、值较高的树脂。综合考虑本次修补工程采用是 6101 环氧树脂。 2.1.2 固化剂 固化剂种类： 常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，另外在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂，加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。选择固化剂的原则： 固化剂对环氧树脂的性能影响较大，一般按下列几点选择。 从性能要求上选择：有的要求耐高温，有的要求柔性好，有的要求耐腐蚀性好，则根据不同要求选用适当的固化剂。 从固化方法上选择：有的制品不能加热，则不能选用热固化的固化剂。 从适用期上选择：所谓适用期，就是指环氧树脂加入固化剂时起至不能使用时

7、止的时间。要适用期长的，一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。 从安全上选择:一般要求毒性小的为好，便于安全生产。 从成本上选择:综合考虑本工程采用常温或低温固化的聚酰胺固化剂。 2.1.3 稀释剂的选择 其作用是降低粘度，改善树脂的渗透性。稀释剂可分惰性及活性二大类，用量一般不超过 30%。常用稀释剂如下： 活性稀释剂：二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚等 惰性稀释剂：二甲苯、苯、丙酮等本工程采用丙酮做稀释剂。2.1.4 环氧树脂填充料 可用做环氧树脂填充料材料很多。填料的作用是改善制品的一些性能，并改善树脂固化时的散热条件，用了填料也可以减少环氧树脂的用量，降低成本。因用途不同可选用不同的

8、填料，用量视用途而定。常用填料简介如表 1。 环氧树脂在混凝土路面修补中的应用点击此处查看全部新闻图片本工程根据实际情况采用普通硅酸盐水泥、白水泥、河砂、碎石块等做填充料。 2.1.5 使用的材料注意事项 必须对所使用的树脂、固化剂、填料、改性剂、稀释剂等所有材料加以检查，应符合以下几点要求： 不含水份:含水的材料首先要烘干，含少量水的溶剂应尽量少用。 纯度：除水份以外的杂质含量最好在 1%以下，若杂质在 5%25%时虽也可使用权，但须增加配方的百分比。少量使用时用试剂级较好。 了解各材料是否失效。 2.2 主要使用工具及人数 混凝土切割机、铁锤、钢凿、铁锹、铁桶、钢批、汽油喷灯、竹扫等,一组

9、人约 8 个。 2.3 施工工法 2.3.1 割槽 沿破碎中缝两侧,宽度视破碎程度而定,一般约为 5060mm 宽,用切割机切割深度约 80mm 两道槽,后用人工将槽内破碎混凝土凿除，并清理槽内污圬及碎块，冲洗干净。 2.3.2 修补材料的拌制 填充材料拌制:将干净河砂、普通硅酸盐水泥、白水泥按 2:1:1 比例混合搅拌均匀,这里要注意河砂材料必须是干燥的，如果含水量较大,则需要晒干或采用汽油喷灯快速烘干，环氧树脂具有不亲水性。掺和白水泥仅仅是为了调和颜色，让修补后的路面与混凝土路面的灰白色近似。否则显灰黑色，颜色反差较大。 环氧树脂拌制:用一个容器如铁桶将 6101 环氧树脂与聚酰胺按 1:

10、0.51.2比例搅拌均匀,同时为了增加其液态流动性可掺丙酮作为稀释混和的胶体,最大掺量 30%，不影响其使用强度。 环氧树脂修补混合物拌制:将拌制均匀的环氧树脂胶体倒入拌制好的填充材料中,一起搅拌均匀(最好是在一大块胶和板上搅拌,不污染路面,方便移动)。即可得到修补中缝所需的材料。 拌制应注意的问题:环氧树脂与聚酰胺固化剂混合后,常温下 120 分钟后开始固化,24 小时达到使用强度，所以拌制视工作量而定,一般一次 10kg 为宜。拌制好的混合物，应象砖砌体砂浆一样，具有一定的流动性，也可稍干些，但不能象石砌砂浆那样干。 填充材料拌制可一次拌制多些，可做备用。当混合物太稀时，可增加填充材料搅拌

11、，直到满足流动性要求。因此实际搅拌时，可先少掺填充材料,视情况再增加拌制。2.3.3 填补中缝 用汽油喷灯将其槽内的水份吹干,并用竹扫将粉砂清扫干净,有条件最好用高压汽枪喷吹，然后将环氧树脂混合料分段、分二层放入清除干净基槽内。第一层厚度约为 3040mm，辅完后，可用干净干燥 3040mm 碎石块嵌入混合料内，可减少施工成本。但注意石块之间要留一定缝隙，不可叠加、粘合，然后可以辅入第二层混合料并多次冲压密实至与路面平。 待环氧树脂混合料稍凝结后(常温下约 60 分钟）,可在面上均匀薄薄撒些白水泥粉,一可防混合料粘住钢批，过面不平整，二可让修补的中缝颜色稍浅，呈灰白色。然后用钢批反复搓平搓光抹

12、光。过程中，为了增加混合料塑性，可以喷灯给混合料均匀加热,方便抹成光面。 按上述方法将所有破损中缝修补完成。 2.3.4 施工注意事项 基槽要冲洗干净,无水、无粉砂。 环氧树脂在 40C60C 环境下 1 个小时就会初凝固,搅拌的量一次不宜太多。 水泥、砂拌合也要保持干燥，填逢的碎石块干净,表面无粉砂。 缩缝设置与原路面位置上相同。 要注意成品保护，24 小时后可以恢复通车。 南宁快速环道自 2002 年 10 年底正式通车致今已将有 5 年时间，路面修补之处无破损现象，从结果看是成功的。 有关用环氧树脂对破损混凝土路面中缝进行修补应用，能查询的资料有限，笔者希望此篇文件能起抛砖引玉作用，与同

13、行们共同探讨、共同提高业务水平。聚乙烯（PE）简介1.1 聚乙烯化 学 名 称 ： 聚 乙 烯英文名称：polyethylene，简 称 PE结 构 式 ： 聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，也包括乙烯与少量 -烯烃的共聚物。聚乙烯是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。1.1.1 聚 乙 烯 的 性 能1.一 般 性 能聚 乙 烯 为 白 色 蜡 状 半 透 明 材 料 ， 柔 而 韧 ， 比 水 轻 ， 无 嗅 、 无 味 、 无 毒 ，常 温 下 不 溶 于 一 般 溶 剂 ， 吸 水 性 小 ， 但 由 于 其 为 线 性 分 子 可 缓 慢 溶 于 某

14、些 有机 溶 剂 ， 且 不 发 生 溶 胀 。 工业上为使用和贮存的方便通常在聚合后加入适量的塑料助剂进行造粒，制成半透明的颗粒状物料。PE 易燃，燃烧时有蜡味，并伴有熔融滴落现象。聚 乙 烯 的 性 质 因 品 种 而 异 ， 主 要 取 决 于 分 子 结 构 和 密 度 ，也与聚合工艺及后期造粒过程中加入的塑料助剂有关。2.力学性能PE 是典型的软而韧的聚合物。除冲击强度较高外，其他力学性能绝对值在塑料材料中都是较低的。PE 密度增大，除韧性以外的力学性能都有所提高。LDPE 由于支化度大，结晶度低，密度小，各项力学性能较低，但韧性良好，耐冲击。HDPE 支化度小，结晶度高，密度大，拉

15、伸强度、刚度和硬度较高，韧性较差些。相对分子质量增大，分子链间作用力相应增大，所有力学性能，包括韧性也都提高。几种 PE 的力学性能见表 1-1。表 1-1 几种 PE 力学性能数据性能 LDPE LLDPE HDPE 超高相对分子质量聚乙烯邵氏硬度(D)拉伸强度MPa拉伸弹性模量MPa压缩强度MPa缺口冲击强度kJm -2弯曲强度MPa414672010030012.5809012174050152525055070152560702137400130022.540702540646730501508001003.热性能PE 受热后，随温度的升高，结晶部分逐渐熔化，无定形部分逐渐增多。其熔点

16、与结晶度和结晶形态有关。HDPE 的熔点约为 125137，MDPE 的熔点约为 126134，LDPE 的熔点约为 105115。相对分子质量对 PE 的熔融温度基本上无影响。PE 的玻璃化温度（ Tg）随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而异，而且因测试方法不同有较大差别，一般在-50以下。PE 在一般环境下韧性良好，耐低温性(耐寒性)优良，PE 的脆化温度( Tb)约为-80-50，随相对分子质量增大脆化温度降低，如超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于-140。PE 的热变形温度( THD)较低，不同 PE 的热变形温度也有差别，LDPE 约为3850(0.45MPa，下同)，MDPE

17、 约为 5075，HDPE 约为 6080。PE 的最高连续使用温度不算太低，LDPE 约为 82100，MDPE 约为 105121，HDPE 为 121，均高于 PS 和 PVC。PE 的热稳定性较好，在惰性气氛中，其热分解温度超过 300。PE 的比热容和热导率较大，不宜作为绝热材料选用。PE 的线胀系数约在(1530)10 -5K-1之间，其制品尺寸随温度改变变化较大。几种 PE 的热性能见表 1-2。表 1-2 几种 PE 热性能性能 LDPE LLDPE HDPE 超高相对分子质量聚乙烯熔点热降解温度(氮气)热变形温度(0.45MPa)脆化温度线性膨胀系数(10 -5K-1)比热容

18、J(kgK) -1热导率/ W(mK) -11051153003850-80-501624221823010.351201253005075-100-751251373006080-100-701116192523010.421902103007585-140-704.电性能PE 分子结构中没有极性基团，因此具有优异的电性能，几种 PE 的电性能见表 1-3。PE 的体积电阻率较高，介电常数和介电损耗因数较小，几乎不受频率的影响，因而适宜于制备高频绝缘材料。它的吸湿性很小，小于 0.01（质量分数） ，电性能不受环境湿度的影响。尽管 PE 具有优良的介电性能和绝缘性，但由于耐热性不够高，作为绝

19、缘材料使用，只能达到 Y 级（工作温度90） 。表 1-3 聚乙烯的电性能性能 LDPE LLDPE HDPE 超高相对分子质量聚乙烯体积电阻率/cm介电常数/Fm -1（10 6Hz）介电损耗因数（10 6Hz）介电强度/kVmm -110 162.252.350.00052010 162.202.300.0005457010 162.302.350.0005182810 172.350.0005355.化学稳定性PE 是非极性结晶聚合物，具有优良的化学稳定性。室温下它能耐酸、碱和盐类的水溶液，如盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液(包括具有氧化性的高锰酸钾溶

20、液和重铬酸盐溶液等)，即使在较高的浓度下对 PE 也无显著作用。但浓硫酸和浓硝酸及其他氧化剂对 聚 乙 烯有 缓慢侵蚀作 用 。PE 在室温下不溶于任何溶剂，但溶度参数相近的溶剂可使其溶胀。随着温度的升高，PE 结晶逐渐被破坏，大分子与溶剂的作用增强，当达到一定温度后PE 可溶于脂肪烃、芳香烃、卤代烃等。如 LDPE 能溶于 60的苯中，HDPE 能溶于 8090的苯中，超过 100后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氢萘、十氢萘、石油醚、矿物油和石蜡中。但即使在较高温度下 PE 仍不溶于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油和植物油中。PE 在大气、阳光和氧的作用下易发生老化，具体表现为伸长率和耐寒性降

21、低，力学性能和电性能下降，并逐渐变脆、产生裂纹，最终丧失使用性能。为了防止 PE 的氧化降解，便于贮存、加工和应用，一般使用的 PE 原料在合成过程中已加入了稳定剂，可满足一般的加工和使用要求。如需进一步提高耐老化性能，可在 PE 中添加抗氧剂和光稳定剂等。6.卫生性PE 分子链主要由碳、氢构成，本身毒性极低，但为了改善 PE 性能，在聚合、成型加工和使用中往往需添加抗氧剂和光稳定剂等塑料助剂，可能影响到它的卫生性。树脂生产厂家在聚合时总是选用无毒助剂，且用量极少，一般树脂不会受到污染。PE 长期与脂肪烃、芳香烃、卤代烃类物质接触容易引起溶胀，PE 中有些低相对分子质量组分可能会溶于其中，因此

22、，长期使用 PE 容器盛装食用油脂会产生一种蜡味，影响食用效果。1.1.2 聚 乙 烯 的 分 类聚 乙 烯 的 生 产 方 法 不 同 ， 其 密 度 及 熔 体 流 动 速 率 也 不 同 。 按 密 度 大 小 主要 分 为 低 密 度 聚 乙 烯 （ LDPE） 、 线 型 低 密 度 聚 乙 烯 （ LLDPE） 、 中 密 度 聚 乙烯 （ MDPE） 、 高 密 度 聚 乙 烯 （ HDPE） 。 其 中 线 性 低 密 度 聚 乙 烯 属 于 低 密 度 聚乙 烯 中 的 一 种 ， 是 工 业 上 常 用 的 聚 乙 烯 ， 其 他 分 类 法 有 时 把 MDPE 归 类

23、于HDPE 或 LLDPE。按 相 对 分 子 质 量 可 分 为 低 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 、 普 通 相 对 分 子 质 量 聚 乙烯 、 超 高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 。按 生 产 方 法 可 分 为 低 压 法 聚 乙 烯 、 中 压 法 聚 乙 烯 和 高 压 法 聚 乙 烯 。1.低 密 度 聚 乙 烯英 文 名 称 ： Low density polyethylene， 简 称 LDPE低 密 度 聚 乙 烯 ， 又 称 高 压 聚 乙 烯 。 无 味 、 无 臭 、 无 毒 、 表 面 无 光 泽 、 乳白 色 蜡 状 颗 粒 ， 密 度 0.910

24、 0.925g/cm3， 质 轻 ， 柔 性 ， 具 有 良 好 的 延 伸 性 、电 绝 缘 性 、 化 学 稳 定 性 、 加 工 性 能 和 耐 低 温 性 （ 可 耐 -70 ） ， 但 力 学 强 度 、隔 湿 性 、 隔 气 性 和 耐 溶 剂 性 较 差 。 分 子 结 构 不 够 规 整 ， 结 晶 度 较 低（ 55% 65%） ， 熔 点 105 115 。LDPE 可 采 用 热塑性成型加工的各种成型工艺，如 注 射 、 挤 出 、 吹 塑 、 旋转 成 型 、 涂 覆 、 发 泡 工 艺 、 热 成 型 、 热 风 焊 、 热 焊 接 等 ， 成型加工性好。主要 用 作

25、 农 膜 、 工 业 用 包 装 膜 、 药 品 与 食 品 包 装 薄 膜 、 机 械 零 件 、 日 用 品 、 建筑 材 料 、 电 线 、 电 缆 绝 缘 、 吹塑中空成型制品、涂 层 和 人 造 革 等 。2.高 密 度 聚 乙 烯英 文 名 称 ： High Density Polyethylene， 简 称 HDPE高 密 度 聚 乙 烯 ， 又 称 低 压 聚 乙 烯 。 无 毒 、 无 味 、 无 臭 ， 白 色 颗 粒 ， 分 子为 线 型 结 构 ， 很 少 有 支 化 现 象 ,是 典 型 的 结 晶 高 聚 物 。 力 学 性 能 均 优 于 低 密度 聚 乙 烯 ，

26、 熔 点 比 低 密 度 聚 乙 烯 高 ， 约 125 137 ， 其 脆 化 温 度 比 低 密 度 聚乙 烯 低 ， 约 -100 -70 ， 密 度 为 0.941 0.960g/cm3。 常 温 下 不 溶 于 一 般 溶剂 ， 但 在 脂 肪 烃 、 芳 香 烃 和 卤 代 烃 中 长 时 间 接 触 时 能 溶 胀 ， 在 70 以 上 时 稍溶 于 甲 苯 、 醋 酸 中 。 在 空 气 中 加 热 和 受 日 光 影 响 发 生 氧 化 作 用 。 能 耐 大 多 数酸 碱 的 侵 蚀 。 吸 水 性 小 ， 具 有 良 好 的 耐 热 性 和 耐 寒 性 ， 化 学 稳 定

27、 性 好 ， 还 具有 较 高 的 刚 性 和 韧 性 ， 介 电 性 能 、 耐 环 境 应 力 开 裂 性 亦 较 好 。HDPE 可 采 用 注 射 、 挤 出 、 吹 塑 、 滚 塑 等 成 型 方 法 ， 生 产 薄 膜 制 品 、 日 用品 及 工 业 用 的 各 种 大 小 中 空 容 器 、 管 材 、 包 装 用 的 压 延 带 和 结 扎 带 ， 绳 缆 、鱼 网 和 编 织 用 纤 维 、 电 线 电 缆 等 。3.线 性 低 密 度 聚 乙 烯英 文 名 称 ： Linear Low Density Polyethylene， 简 称 LLDPE线形低密度聚乙烯被认为是

28、“第三代聚乙烯”的新品种，是 乙 烯 与 少 量 高级 -烯 烃 (如 丁 烯 -1、 己 烯 -1、 辛 烯 -1、 四 甲 基 戊 烯 -1 等 )在 催 化 剂 作 用 下 ，经 高 压 或 低 压 聚 合 而 成 的 一 种 共 聚 物 ， 为 无 毒 、 无 味 、 无 臭 的 乳 白 色 颗 粒 ，密 度 0.918 0.935g/cm3。 与 LDPE 相 比 ， 具 有 强 度 大 、 韧 性 好 、 刚 性 大 、 耐热 、 耐 寒 性 好 等 优 点 ， 且 软 化 温 度 和 熔 融 温 度 较 高 ， 还 具 有 良 好 的 耐 环 境 应力 开 裂 性 ， 耐 冲 击

29、 强 度 、 耐 撕 裂 强 度 等 性 能 。 并 可 耐 酸 、 碱 、 有 机 溶 剂 等 。LLDPE 可 通 过 注 射 、 挤 出 、 吹 塑 等 成 型 方 法 生 产 农 膜 、 包 装 薄 膜 、 复 合 薄膜 、 管 材 、 中 空 容 器 、 电 线 、 电 缆 绝 缘 层 等 。 由于不存在长支链，LLDPE 的 6570用于制作薄膜。4.中 密 度 聚 乙 烯英 文 名 称 ： Medium density polyethylene， 简 称 MDPE中 密 度 聚 乙 烯 是 在 合 成 过 程 中 用 -烯 烃 共 聚 ， 控 制 密 度 而 成 。 MDPE 的

30、密 度 为 0.926 0.953g/cm3， 结 晶 度 为 70 80 ， 平 均 相 对 分 子 质 量 为 20万 ， 拉 伸 强 度 为 8 24MPa， 断 裂 伸 长 率 为 50 60 ， 熔 融 温 度126 135 ， 熔 体 流 动 速 率 为 0.1 35g 10min， 热 变 形 温 度 (0.46MPa)49 74 。 MDPE 最 突 出 的 特 点 是 耐 环 境 应 力 开 裂 性 及 强 度 的 长 期 保 持 性 。MDPE 可 用 挤 出 、 注 射 、 吹 塑 、 滚 塑 、 旋 转 、 粉 末 成 型 加 工 方 法 ， 生 产 工艺 参 数 与

31、HDPE 和 LDPF 相 似 ， 常 用 于 管 材 、 薄 膜 、 中 空 容 器 等 。5.超 高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯英 文 名 称 ： ultra-high molecular weight polyethylene，简称 UHMWPE超 高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 冲 击 强 度 高 ， 耐 疲 劳 ， 耐 磨 ， 是 一 种 线 型 结 构的 具 有 优 异 综 合 性 能 的 热 塑 性 工 程 塑 料 。 其 相 对 分 子 质 量 达 到 300 600 万 ，密度 0.9360.964g/cm 3，热变形温度(0.46MPa)85，熔点 1301

32、36。UHMWPE 因 相 对 分 子 质 量 高 而 具 有 其 他 塑 料 无 可 比 拟 的 优 异 性 能 ， 如 耐 冲击 、 耐 磨 损 、 自 润 滑 性 、 耐 化 学 腐 蚀 等 性 能 ， 广 泛 应 用 于 机 械 、 运 输 、 纺 织 、造 纸 、 矿 业 、 农 业 、 化 工 及 体 育 运 动 器 械 等 领 域 ， 其 中 以 大 型 包 装 容 器 和 管道 的 应 用 最 为 广 泛 。 另 外 ， 由 于 超 高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 优 异 的 生 理 惰 性 ，已 作 为 心 脏 瓣 膜 、 矫 形 外 科 零 件 、 人 工 关 节

33、等 在 临 床 医 学 上 使 用 ， 而 且 ， 超高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 耐 低 温 性 能 优 异 ， 在 -40 时 仍 具 有 较 高 的 冲 击 强 度 ，甚 至 可 在 -269 下 使 用 。 超 高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 纤 维 的 复 合 材 料 在 军 事 上已 用 作 装 甲 车 辆 的 壳 体 、 雷 达 的 防 护 罩 壳 、 头 盔 等 ； 体 育 用 品 上 已 制 成 弓 弦 、雪 橇 和 滑 水 板 等 。由 于 超 高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 熔 融 状 态 的 粘 度 高 达 108Pas， 流 动 性 极差 ，

34、 其 熔 体 流 动 速 率 几 乎 为 零 ， 所 以 很 难 用 一 般 的 机 械 加 工 方 法 进 行 加 工 。近 年 来 ， 通 过 对 普 通 加 工 设 备 的 改 造 ， 已 使 超 高 相 对 分 子 质 量 聚 乙 烯 由 最 初的 压 制 -烧 结 成 型 发 展 为 挤 出 、 吹 塑 和 注 射 成 型 以 及 其 他 特 殊 方 法 的 成 型 。6.茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯(mPE)是近年来迅速发展的一类新型高分子树脂，其相对分子质量分布窄，分子链结构和组成分布均一，具有优异的力学性能和光学性能，已被广泛应用于包装、电气绝缘制品等。1.1.3 聚 乙 烯 的

35、成型加工PE 的熔体粘度比 PVC 低，流动性能好，不需加入增塑剂已具有很好的成型加工性能。前文已介绍了各类聚乙烯可采用的成型加工方法，下面主要介绍在成型过程中应注意的几个问题。聚 乙 烯 属 于 结 晶 性 塑 料 ， 吸 湿 小 ， 成 型 前 不 需 充 分 干 燥 ， 熔 体 流 动 性极 好 ， 流 动 性 对 压 力 敏 感 ， 成 型 时 宜 用 高 压 注 射 ， 料 温 均 匀 ， 填 充 速 度 快 ，保 压 充 分 。 不 宜 用 直 接 浇 口 ， 以 防 收 缩 不 均 ， 内 应 力 增 大 。 注 意 选 择 浇 口 位置 ， 防 止 产 生 缩 孔 和 变 形

36、。PE 的热容量较大，但成型加工温度却较低，成型加工温度的确定主要取决于相对分子质量、密度和结晶度。LDPE 在 180左右， HDPE 在 220左右，最高成型加工温度一般不超过 280。熔融状态下，PE 具有氧化倾向，因而，成型加工中应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。PE 的熔体粘度对剪切速率敏感，随剪切速率的增大下降得较多。当剪切速率超过临界值后，易出现熔体破裂等流动缺陷。制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。不论采取快速冷却还是缓慢冷却，应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致，以免产生内应力，降低制品的力学性能。 收 缩 范 围 和 收 缩 值 大 (一般成型收缩率为

37、 1.55.0) ， 方 向 性 明 显 ，易 变 形 翘 曲 ， 冷 却 速 度 宜 慢 ， 模 具 设 冷 料 穴 ， 并 有 冷 却 系 统 。 软 质 塑 件 有 较 浅 的 侧 凹 槽 时 ， 可 强 行 脱 模 。1.1.4 聚 乙 烯 的 改 性聚乙烯属非极性聚合物，与无机物、极性高分子相容性弱，因此其功能性较差，采用改性可提高PE的耐热老化性、高速加工性、冲击强度、粘接性、生物相容性等性质。常用的改性方法包括物理改性和化学改性。1.物理改性物理改性是在PE基体中加入另一组分(无机组分、有机组分或聚合物等)的一种改性方法。常用的方法有增强改性、共混改性、填充改性。（1）增强改性

38、增强改性是指填充后对聚合物有增强效果的改性。加入的增强剂有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、合成纤维、棉麻纤维、晶须等。自增强改性也属于增强改性的一种。自增强改性。所谓自增强就是使用特殊的加工成型方法，使得材料内部组织形成伸直链晶体，材料内部大分子晶体沿应力方向有序排列，材料的宏观强度得到大幅度提高，同时分子链有序排列将使结晶度提高，从而使材料的强度进一步提高，由于所形成的增强相与基体相的分子结构相同，因而不存在外增强材料中普遍存在的界面问题。如采用超高相对分子质量聚乙烯(UHMPE)纤维增强LDPE，在加热加压成型的条件下，可以形成良好的界面，最大限度发挥基体和纤维的强度。纤维增强改性。纤维增强聚

39、合物基复合材料由于具有比强度高、比刚度高等优点而得到广泛应用。如采用经KH-550偶联剂处理的长玻璃纤维(LGF)与PE复合制备的PELGF复合材料，当LGF加入量为3O(质量分数)、长度约为35mm时，复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为52.5MPa和52kJm。晶须改性。晶须的加入能够大幅度提高HDPE材料的力学性能，包括短期力学性能及耐长期蠕变性能。晶须对HDPE材料的增强作用主要归因于它们之间的良好界面粘接，同时刚性的晶须则能够承担较大的外界应力使复合材料的模量得到提高。纳米粒子增强改性。少量无机刚性粒子填充PE可同时起到增韧与增强的作用。如将表面处理过的纳米SiO 2粒子填充mLLD

40、PE-LDPE，SiO 2纳米粒子均匀分散于基材中，与基材形成牢固的界面结合，当填充质量分数为2时，拉伸强度、断裂伸长率分别提高了13.7MPa和174.9。（2）共混改性 共混改性主要目的是改善PE的韧性、冲击强度、粘接性、高速加工性等各种缺陷，使其具有较好的综合性能。共混改性主要是向PE基体中加入另一种聚合物，如塑料类、弹性体类等聚合物，以及不同种类的PE之间进行共混。PE系列的共混改性。单一组分的PE往往很难满足加工要求，而通过不同种类PE之间的共混改性可以获得性能优良的PE材料。如通过LDPE与LLDPE共混，解决了LDPE因大量添加阻燃剂和抗静电剂等助剂造成力学性能急剧降低的问题；L

41、LDPE与HDPE共混后可以提高产品的综合性能。PE与弹性体的共混改性。弹性体具有低的表面张力、较强的极性、突出的增韧作用，因此与PE共混后，既能保持PE的原有性能，同时也可以制备出具有综合优良性能的PE。如LDPE-聚烯烃弹性体(POE)共混物，当POE的质量分数为3O时，共混体系的拉伸强度达到最大值，为21.5 MPa。PE与塑料的共混改性。聚乙烯具有良好的韧性，但制品的强度和模量较低，与工程塑料等共混可提高复合体系的综合力学性能。但PE和这类高聚物的界面问题也是影响其共混物性能的主要原因，因此通常需要加入界面相容剂以提高共混物的力学性能。（3）填充改性 填充改性是在PE基质中加入无机填料

42、或有机填料，一方面可以降低成本达到增重的目的，另一方面可提高PE的功能性，如电性能、阻燃性能等，但同时对复合材料的力学性能和加工性能带来一定程度的影响。无论是无机填料还是有机填料，填料与PE基体的相容性和界面粘接强度是PE填充改性必须面临的问题，而PE是非极性化合物，与填料相容性差，因此，必须对填料进行表面处理。填料的表面处理一般采用物理或化学方法进行处理，在填料表面包覆一层类似于表面活性剂的过渡层，起“分子桥”的作用，使填料与基体树脂间形成一个良好的粘接界面。常用的填料表面处理技术有：表面活性剂或偶联剂处理技术、低温等离子体技术、聚合填充技术和原位乳液聚合技术等。PE中填充木粉、淀粉、废纸粉

43、、滑石粉、碳酸钙等一类填料，不仅可以改善PE的性能，同时也具有十分重要的健康环保意义。2.化学改性化学改性的方法主要有接枝改性、共聚改性、交联改性、氯化及氯磺化改性和等离子体改性处理等方法。其原理是通过化学反应在PE分子链上引入其他链节和功能基团，由此提高材料的力学性能、耐侯性能、抗老化性能和粘接性能等。（1）接枝改性 接枝改性是指将具有各种功能的极性单体接枝到PE主链上的一种改性方法。接枝改性后的PE不但保持了其原有特性，同时又增加了其新的功能。常用的接枝单体有丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)、马来酸盐、烯基双酚A醚和活性硅油等。接枝改性的方法主要有溶液法、固相法、熔融法、辐射接枝法、光接枝

44、法等。（2）共聚改性 共聚改性是指通过共聚反应将其他大分子链或官能团引入到PE分子链中，从而改变PE的基本性能。主要改性品种有乙 烯 -丙 烯 共 聚 物（ 塑 料 ） 、 EVA、 乙 烯 -丁 烯 共 聚 物 、 乙 烯 -其 他 烯 烃 （ 如 辛 烯 POE、 环 烯 烃 ）共 聚 物 、 乙 烯 -不 饱 和 酯 共 聚 物 （ EAA、 EMAA 、 EEA、 EMA、 EMMA、 EMAH） 等 。通过共聚反应，可以改变大分子链的柔顺性或使原来的基团带有反应性官能团，可以起到反应性增容剂的作用。（3）交联改性 交联改性是指在聚合物大分子链间形成了化学共价键以取代原来的范德华力，由

45、此极大地改善了诸如耐 热 性 、耐磨性、弹性形变、耐化学药品性及耐环境应力开裂性等一系列物理化学性能，适 于 作 大 型 管 材 、 电 缆电 线 以 及 滚 塑 制 品 等 。 聚乙烯的交联改性方法包括过氧化物交联(化学交联)、高能辐射交联、硅烷接枝交联、紫外光交联。（4）氯化及氯磺化改性 氯化聚乙烯是聚乙烯分子中的仲碳原子被氯原子取代后生成的一种高分子氯化物，具有较好的耐候性、耐臭氧性、耐化学药品性、耐寒性、阻燃性和优良的电绝缘性。主 要 用 作 聚 氯 乙 烯 的 改 性 剂 ， 以 改 善聚 氯 乙 烯 抗 冲 击 性 能 ， 氯 化 聚 乙 烯 本 身 还 可 作 为 电 绝 缘 材

46、 料 和 地 面 材 料 。氯磺化聚乙烯是聚乙烯经过氯化和氯磺化反应而制得的具有高饱和结构的特种弹性材料，属于高性能橡胶品种。其结构饱和，无发色基团存在，涂膜的抗氧性、耐 油 性 、 耐候性、 耐 磨 性 和保色性能优异，且耐酸碱和化学药品的腐蚀，已广泛应用于石油、化工等行业。（5）等离子体改性处理 等离子体是由部分电离的导电气体组成，其中包括电子、正离子、负离子，基态的原子或分子、激发态的原子或分子、游离基等类型的活性粒子。在聚乙烯等高分子材料表面改性中主要利用低温等离子体中的活性粒子轰击材料表面，使材料表面分子的化学键被打开，并与等离子体中的氧、氮等活性自由基结合，在高分子材料表面形成含有

47、氧、氮等极性基团，由于表面增加了大量的极性基团从而能明显地提高材料表面的粘接性、印刷性、染色性等。1.1.5 聚乙烯的应用聚 乙 烯 是 通 用 塑 料 中 应 用 最 广 泛 的 品 种 ， 薄 膜 是 其 主 要 加 工 产 品 ， 其 次是 片 材 和 涂 层 、 瓶 、 罐 、 桶 等 中 空 容 器 及 其 他 各 种 注 射 和 吹 塑 制 品 、 管 材 和电 线 、 电 缆 的 绝 缘 和 护 套 等 。 主 要 用 于 包 装 、 农 业 和 交 通 等 部 门 。1.薄 膜低 密 度 聚 乙 烯 总 产 量 的 一 半 以 上 经 吹 塑 制 成 薄 膜 ,这 种 薄 膜

48、有 良 好 的 透明 性 和 一 定 的 拉 伸 强 度 ,广 泛 用 作 各 种 食 品 、 衣 物 、 医 药 、 化 肥 、 工 业 品 的 包装 材 料 以 及 农 用 薄 膜 。 也 可 用 挤 出 法 加 工 成 复 合 薄 膜 用 于 包 装 重 物 。 高 密 度聚 乙 烯 薄 膜 的 强 度 高 、 耐 低 温 、 防 潮 ， 并 有 良 好 的 印 刷 性 和 可 加 工 性 。 线 型低 密 度 聚 乙 烯 的 最 大 用 途 也 是 制 成 薄 膜 ， 其 强 度 、 韧 性 均 优 于 低 密 度 聚 乙 烯 ，耐 刺 穿 性 和 刚 性 也 较 好 ， 透 明 性

49、稍 优 于 高 密 度 聚 乙 烯 。 此 外 ， 还 可 以 在 纸 、铝 箔 或 其 他 塑 料 薄 膜 上 挤 出 涂 布 聚 乙 烯 涂 层 ， 制 成 高 分 子 复 合 材 料 。2.中 空 制 品高 密 度 聚 乙 烯 强 度 较 高 ， 适 宜 成 型 中 空 制 品 。 可 用 吹 塑 法 制 成 瓶 、 桶 、罐 、 槽 等 容 器 ， 或 用 浇 铸 法 制 成 槽 车 罐 和 贮 罐 等 大 型 容 器 。3.管 、 板 材挤 出 法 可 生 产 聚 乙 烯 管 材 ， 高 密 度 聚 乙 烯 管 强 度 较 高 ， 适 于 地 下 铺 设 。挤 出 的 板 材 可 进 行 二 次 加 工 ， 也 可 用 发 泡 挤 出 和 发 泡 注 射 法 将 高 密 度 聚 乙 烯制 成 低 发 泡 塑 料 ， 作