三种聚乙烯在分子近程结构和聚集态结构方面有哪些差别,对产品的力学性能有何影响?

常见的聚乙烯有三个品种,分别是高密度聚乙烯(HDPE),低密度聚乙烯(LDPE)和线型低密度聚乙烯(LLDPE)。由于合成方法的不同,三种聚乙烯产品在结构和性能上有较大的不同,因此用在不同的领域。
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简要说明三种聚乙烯各自的合成机理、操作条件以及使用的催化剂种类有何不同?

一般来说,高密度聚乙烯、低密度聚乙烯以及线型低密度聚乙烯具有如下典型的结构差异:
高密度聚乙烯(HDPE):分子为线型结构,支化现象很少,具有较典型的结晶高聚物
低密度聚乙烯(LDPE):分子中有长支链结构,分子间排列不紧密,不具有结晶性;
线型低密度聚乙烯(LLDPE):分子中主要为线性结构,一般只有部分短支链结构存在,无结晶性。

近程结构属于化学结构,又称一级结构,包括:构造与构型,构造指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。构型是指某一原子的取代基在空间的排列。上述三种聚乙烯在分子近程结构方面的差异,可以总结如下:
高密度聚乙烯(HDPE):仅存在-CH2-CH2-结构单元(理论上)及其构象与构型,不存在异种结构单元的排列顺序问题,不存在单体的头-尾键接方式问题,基本不存在支链(侧链)结构,不存在取代基的空间的差异等;
低密度聚乙烯(LDPE):存在-CH2-CH2-、-CH2-CH(CH)-CH2-等结构单元及其构象与构型,支化作用导致存在少量结构单元的排列顺序问题、可能存在部分支化单体的头-尾键接方式问题,存在长支链(侧链)结构,由于支化现象,导致存在一些取代基的空间的差异等;
线型低密度聚乙烯(LLDPE):存在-CH2-CH2--、-CH2-CH(CH)-CH2-等结构单元及其构象与构型,支化作用导致存在少量结构单元的排列顺序问题、可能存在部分支化单体的头-尾键接方式问题,存在短支链(侧链)结构,由于支化现象,导致存在一些取代基的空间的差异等。

聚集态结构是指高聚物分子链之间的几何排列和堆砌结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构以及织态结构。上述三种聚乙烯在分子的聚集态结构方面的差异,可以总结如下:
高密度聚乙烯(HDPE):分子的集合排列较为紧密,近程乃至远程有序,分子链段取向较为规整,具有较典型的结晶结构
低密度聚乙烯(LDPE):由于分子中有长支链结构,导致分子间排列不紧密,破坏了分子链段的近程有序性,因此基本没有结晶性;
线型低密度聚乙烯(LLDPE):尽管分子中主要为线性结构,但是部分短支链结构的存在,导致分子间排列不紧密,破坏了分子链段的近程有序性,但是相对于低密度聚乙烯来说线型低密度聚乙烯的近程有序性应当略高,同样基本没有结晶性或结晶性很低。

希望你满意,谢谢给予评价。追问

对产品的力学性能有何影响?
非常感谢

追答

呵呵,很长时间没注意了。给你的建议思路如下:

关于三种聚乙烯的分子近程结构和聚集态结构方面的情况已经给你回答。聚乙烯的近程结构对于聚集态结构的影响较大,例如:对规整性、结晶性的影响等,而聚合物的结晶行为、结晶度等对于材料的力学性能又有很大的影响。据此可以进一步做下面的工作。

麻烦你查询三种聚乙烯对应的力学性能指标,结合上述内容进行思考吧。

希望你满意。

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