ポリオレフィン・ポリアルケンの物性
ポリアルケンとも呼ばれるポリオレフィンは、最大級の汎用熱可塑性プラスチックです。それらは、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテンなどの単純なアルケンのポリマー、およびそれらのコポリマーです。最も重要な2つのポリオレフィンは、ポリエチレン（PE）とポリプロピレン（PP）です。標準的な熱可塑性装置を使用して、射出成形、ブロー成形、押出、熱成形などの一般的な成形技術で加工できます。容易な加工性と低価格は、優れた化学的および物理的特性と組み合わせて、最も人気のある樹脂であり、多くのプラスチック用途に最適です。
ポリエチレン（IUPAC名のポリメチレン）は最大体積のポリオレフィンです。さまざまなグレードが市販されています。これらは、分子量、結晶化度（密度）、および分岐が異なります。一部の特別なグレードも架橋可能です。枝の長さと同様に分岐度は0.87グラム/ cmの間で変化し得る密度影響 0.97グラム/ cmです。通常、ポリマーの密度が高いほど、結晶化度が高くなり、ポリマーが硬く硬くなります。
分岐の程度とポリマーの分子量とその分布の両方が、ポリエチレンの機械的特性とメルトフロー挙動を決定します。分岐のない高分子量ポリエチレンはかなりもろいです。柔軟性を高めるために、エチレンは通常、ブテン-1、ヘキセン-1、またはオクテン-2などの低分子量アルケンと共重合され、ほとんどの直鎖ポリマー鎖に短鎖分岐を導入します。分岐の程度と分子量が異なる多くのグレードが市販されています。最も一般的な10のグレードは次のとおりです。
- 超高分子量ポリエチレン（HMWPE）
- 高分子量ポリエチレン（HMWPE）
- 高密度ポリエチレン（HDPE）
- 高密度架橋（架橋可能）ポリエチレン（HDXLPE）
- 中密度ポリエチレン（MDPE）
- 線形中密度ポリエチレン（LMDPE）
- 架橋（架橋可能）ポリエチレン（PEXまたはXLPE）
- 低密度ポリエチレン（LDPE）
- 線状低密度ポリエチレン（LLDPE）
- 超低密度ポリエチレン（VLDPE）
- 超低分子量ポリエチレン（PE-WAX）
これらのうち、HDPE、LLDPE、LDPEは最高のボリュームグレードです。
LDPEは非常に柔軟で丈夫なポリエチレンです。HDPEと比較して、短い側鎖と長い側鎖の分岐度が高くなっています。分岐により、分子が硬くて硬い結晶ドメインに密集する傾向が減り、密度と結晶性が低くなり、柔軟性と靭性が向上します。ただし、LDPEは、HDPEよりも引張強度、熱変形温度、融点が大幅に低くなっています。LLDPEと比較すると、長い側枝と下側の分岐のために、より小さな結晶子があります。結晶化度は通常、分岐および熱履歴に応じて40％〜55％の範囲です。
LLDPE はHDPEと同様の強度を持ちますが、はるかに柔軟性があります。ポリマー鎖には多数の短い分岐があり、それらはLDPEよりも短く、豊富です。これにより、チェーンが絡まることなく、ストレス下で簡単に相互にスライドできます。LLDPEグレードは一般に、LDPEよりも狭い分子量分布（多分散性）を持っています。長い側鎖が存在せず、分布が狭いと、結晶化度が高くなり、LDPEと比較して引張強度と衝撃強度が大きくなり、耐破壊性が向上します。このタイプの低密度ポリエチレンは、HDPEやLDPEよりも優れた耐環境応力亀裂性を持つより薄いフィルムに加工できます。
MDPEはHDPEよりも小規模で使用されます。LLDPEと同様に、遷移金属触媒を使用した低圧重合技術によって製造されます。HDPEほど不透明ではありませんが、LDPEほど透明ではなく、HDPEよりも優れた耐衝撃性と耐環境亀裂性を備えていますが、剛性と硬度は劣ります。通常、LDPEよりも強力ですが、それほど伸びません。
HDPEはLDPEよりも分岐度がはるかに低く、分子量と熱履歴に応じて、通常は70％〜80％の範囲のはるかに高い結晶化度が得られます。結晶はまた、LDPEの結晶よりも大きく均一です。HDPEは、HMWPEおよびUHMWPEを除き、他のタイプのポリエチレンよりも密度が高く、剛性が高く、透過性が低くなっています。LDPEよりもはるかに強くて硬いですが、靭性と柔軟性が低く、耐応力亀裂性も低くなっています。HDPEは主に、高い強度、剛性、および/または高い耐薬品性が必要な用途に使用されます。
VLDPE、ULDPEは非常に（0.89-0.914 gm / cc）および超（0.889 gm / cc）の低密度ポリエチレンです。それらは、他のタイプのポリエチレンよりも高いアルファオレフィン含量を持っています。アルファオレフィンの柔軟なアルキル分枝は充填密度と結晶化度を低下させ、その結果、高い靭性と弾性をもたらしますが、引張強度は非常に低くなります。
XLPEは架橋可能なポリエチレンです。これは、反応性側基を持つ高密度の化学修飾ポリエチレンです。これは、これらのグレードは、水分や放射線、触媒、または化学物質(Polidan ® PEX / XLPE)と架橋することができます。架橋により、ポリオレフィンは不溶性および不融性ポリマーに変換され、耐衝撃性および耐クリープ性、耐摩耗性、耐応力亀裂性が向上します。
ポリプロピレン（PP）は、販売量が2番目に多い汎用熱可塑性プラスチックです。ポリプロピレンの大部分はアイソタクチック（i-PP）です。多くの場合、LDPEとHDPEの間の結晶化度レベルがあります。PPの破断点伸びはLDPEの伸びと似ていますが、その衝撃強度と引張弾性率はHDPEの伸びに近いです。半結晶性にもかかわらず、成形が比較的簡単です。
ポリプロピレンの密度はほとんどのポリエチレンよりも低く（0.9 g / cc）、溶融温度が非常に高い（160〜180°C）ため、レトルト処理可能なプラスチック製品などの高温用途に適しています。ただし、i-PPの耐衝撃性は低くなります。その脆さを軽減するために、エチレンと共重合することがあり、これにより靭性と柔軟性が向上します。
シンジオタクチックポリプロピレンは、はるかに小規模で生産されています。多くの場合、結晶性は低くなりますが、透明度、弾力性、および衝撃強さが大きくなります。
エテンとプロペンは、高級n-オレフィン、環状オレフィン、または極性モノマーと共重合できます。これらの共重合体の特性はかなり異なる可能性があるため、可能な用途の分野を広げています。
他の注目すべきポリオレフィンは、ポリイソブチレン（PIB）と ポリブチレン（ポリブテン-1、PB-1）です。これらのポリマーは、はるかに小規模で生産されています。低分子量グレードは粘性液体または粘着性固体であり、高分子グレードはゴム状材料です。イソブチレンは、しばしば少量のイソプレンと共重合します。このランダム共重合体は、ブチルゴム（IIR）と呼ばれます 。優れた不透過性と優れた柔軟性で知られています。ポリブチレン（PB-1）は、1-ブテンのポリマーです。応力割れや腐食に対する安定性が非常に高く、溶接可能です。多くの場合、他のポリオレフィンとブレンドして、それらの熱接着特性と剥離強度を調整します。
市販のポリオレフィン・ポリアルケン
ポリオレフィンは多くの企業によって生産されています。主要な生産者と商品名は次のとおりです。
ポリプロピレン
LyondellBasell Industries: Hostalen® PP, Adstif® PP, Pro-Fax® PP,
Saudi Basic Industries Corp.: Sabic® PP, SABIC® Verstolen
Ineos Group Lim.: Ineos PP, Eltex® PP
ExxonMobil: Exceed™, ExxonMobil™ PP, Exxtral™ PP
ポリエチレン
LyondellBasell Industries: , Lupolen® PE, Plexar® PE Alathon® PE and Petrothene® PE
Saudi Basic Industries Corp.: Sabic® PE, Sabic® HDPE, Sabic® LLDPE
Ineos Group Lim.: Eltex® PE, Rigidex®, PE, Ineos HDPE
EXXONMobil: Enable™, ExxonMobil® LLDPE LL, NTX™, Exceed™
Dow Chemical Company: Flexomer™ , Tuflin™ , DOW™ LDPE , Attane™, Unival™
ポリイソブテンの主要な生産は、BASF ( Glissopal® and Oppanol® )です。
ポリオレフィン・ポリアルケンの用途
ポリエチレンは、最も広く使用されている汎用熱可塑性プラスチックです。ボリュームベースでは、HDPEが最も重要なグレードであり、LLDPEとLDPEがそれに続きます。アプリケーションには、建築および建設、消費財、エレクトロニクス、電気、および自動車産業のアプリケーションが含まれます。PEは、容器、バケツ、パイプ、おもちゃ、カバー、蓋、ビニール袋、ストレッチラップ、プラスチックラップ、シート、フィルム、ボトル、押出しコート紙カートンなど、さまざまな消費財の製造に広く使用されています。
2番目に重要なポリオレフィンは、アイソタクチックポリプロピレン（i-PP）です。PEと同じ業界での用途があります。i-PPはHDPEと多くの分野で競合しています。HDPEと比較して、融点が高く、耐亀裂性が高く、熱変形温度が高く、多くの場合、引張強度が高くなっています。i-PPには、優れた耐応力亀裂性があります。ただし、熱、光、UV、酸化による劣化に対しては、HDPEよりも安定性が低くなります。i-PPは、熱酸化劣化に対するより高い耐性が必要な場合を除き、より要求の厳しいアプリケーションに適した選択肢です。
ポリイソブテン（PIB）は、はるかに小規模で生産されます。低分子グレードは粘性のある油性液体であり、中域は粘着性の製品であり、高分子グレードは弾性のあるゴム状材料です。PIBは、接着剤、シーラント、チューインガム、ルーフィング膜、潤滑剤、ケーブル充填材、合成ゴム（ブチルゴム）に使用されます。
別の低体積ポリオレフィンはポリブテン-1（PB-1）です。分子構造が類似しているためポリプロピレンとの親和性が高く、高温での機械的特性の改善に使用できます。他の主な用途は、温水および冷水（飲料水）圧力パイプ、ならびに消費者および医療用包装です。低分子量グレードは、粘着性、シーラント、紙ラミネート、テープに使用され、粘着性と剥離強度を向上させます。PE、PP、EVA、SBS、SISなどの多くの非極性樹脂と（かなり）互換性があります。
