培根名言-高考填报志愿时间

福建省龙岩至长汀（闽赣界）高速公路为国家重点公路干线厦门至昆明东部出海
口的重要 路段，地处福建西部，B2合同段起迄桩号YK37+905~YK70+470,全长
32.813k m（有新泉互通立交一处）。沿线桥隧较多，纵坡也多，桥隧总长达
15.004km，占路线总长45 .7%。设计路面结构为4cmAC-13C SBS改性沥青混凝
土上面层，6cmAC-20C沥青 混凝土中面层，16cmATB-25沥青稳定碎石下面层。

1 SBS改性沥青及原材料

1.1 SBS改性沥青

SBS改性沥青是在原有基质沥青（AH -70）的基础上，掺加2.5%、3.0%、4.
0%的SBS改性剂，改性后的沥青，与原沥青相比 ，其高温粘度增大，软化点升
高。在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性明 显提
高。龙长高速公路沥青路面使用的SBS改性沥青，其基质沥青为埃索（ESSO）
重交通 道路石油沥青AH-70，改性剂为热塑性橡胶共聚物。基质沥青和SBS改
性沥青的技术指标要求见表 1。

1.2 集料

龙长高速公路B2合同段沥青路面上面层粗集 料采用辉绿岩，集料毛体积相
对密度为2.968gm3，洛杉矶磨耗率为11.8%，压碎值为9.2 %，石料磨光值为4
6.3BPN；细集料包括人工砂、天然砂。沥青路面面层宜采用人工砂作为细集料 ，
砂当量大于60%；细集料由洁净、干燥、无风化、无有害杂质有适妥的颗粒组成，
并与改性 沥青有良好的粘附性。天然砂由于质量变化大（大部分为中粗砂），形
状较圆滑，与沥青的粘附性差，对 沥青混合料影响较大。细集料分成2.36～4.75
mm和0～2.36mm两种规格，B2合同段， 施工采用制砂机加工石灰岩，制砂过
程中严格做好除尘，要求2.36～4.75mm的材料其0.07 5mm的通过率不大于5%；
0～3mm材料0.075mm的通过率不大于15%。

1.3 填料（矿粉）

改性沥青混合料填充料宜采用强基 性岩石（石灰岩、岩浆岩）等增水性石料
磨细后的矿粉。用于改性沥青混合料面层的填料应洁净、干燥， 其质量应符合《公
路沥青路面技术规范》规定的技术要求。宜采用石灰石加工，0.075mm的通过率
应不小于70%；采用不超过矿料总量2%的水泥，以改善集料的粘附性。本项目
规定上面层不 使用回收粉。

1.4 检测指标（见表2）

2 沥青混合料配合比设计

改性沥青混合料的配合比设计，应遵循《公路沥青路面施 工技术规范》中
关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比、试拌试铺的三个阶
段，确定矿料级配及最佳改性沥青用量。为了使设计的混合料能够达到实施效果，
我们从材料、施工工艺 、质量控制标准和质量控制方法等诸多方面提出以下建议。

2.1 合成级配

沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计，级配选择原则：AC-13
C沥青砼把2. 36mm作为关键性筛孔，要求2.36mm以下筛孔的通过率小于40%，
取级配下限以达到密实、嵌 挤。我们通过多种级配组合，最终确定级配控制范围
13.2mm通过率91%～95%，4.75mm 通过率38%～42%，2.36mm通过率28%～3
2%，0.075mm通过率5%～7%左右较 为合适。

2.2 粉胶比

通常认为0.075mm通过率与最佳油石 比的比例，规范在1.0～1.2之间。而S
uperpase方法认为0.075mm以下用量与有效 沥青用量的比值应在1.0～1.6之间。
通过近年来实践，规范要求的粉胶比偏低，用油量大，保证了 泌水性，但抗车辙

能力明显不足，近观这几年各地调整公路的路面结构形式足以说明这个 问题。因
此建议规范粉胶比在1.0～1.4之间较为合适。

2.3 混合料技术指标（参见表3）

击实温度应在基质沥青粘温曲线确定的最佳碾压温度的基 础上增加15～2
0°C，并与施工碾压时温度一致，控制在160～165°C之间。

2.4 理论密度

理论密度一般采用计算法和实测法。表4为三种理论密度的计算及实测数
据，仅供参考。

2.5 矿料间隙率

无论是马歇尔设计方法还是Superp ase设计方法，都是对沥青混合料的体积
性质指标的确定，只是一个是击实法，一个是旋转压实法，相 比之下Superpase
设计方法更反映实际碾压情况。体积指标有三项：空隙率VA、饱和度VFA 、矿
料间隙率VMA。矿料间隙率VMA是影响沥青路面使用品质最主要的体积性质
指标，在新 规范中已有描述，并与VA、集料最大公称粒径建立了对应关系。表
5中12.5mm孔径采用Supe rpase方案与现行规范的13.2mm孔径不一致，供大家
参考。

2.6 AC-13C SBS改性沥青混合料生产配合比试验结果（参见表6）

3 SBS改性沥青试验要点

（1） 试验样品的取样：在施工过程中所用的改性沥青 每车都必须检验。取
样一定要均匀，具有代表性。对每份试样应加热后一次浇满所需的试模，不宜重

复加热使用。试验浇模的温度必须达到160°C以上，并且浇模和混合料的制备
之 前，必须充分搅拌均匀。

（2） 做软化点试验时，必须按试验规程将试样加热、 浇注试样环，不允许
使用其他方法填满试样环，否则试验结果误差很大。

（3） 混合料的拌和与击实温度应根据改性沥青路面施工技术规范和沥青胶
结料的粘温关系曲线进行确 定，进行室内配合比设计时的拌和温度、击实温度应
与拌和厂拌和温度、现场碾压温度一致。

建议：拌和温度不小于160°C、初压温度不小于150°C、复压温度不小于
140°C、 终压温度不小于110°C。

（4） 应将制备好的胶结料拌合均匀后进行取样和 混合料的制备。混合料体
积指标的测定要统一，对于密级配沥青混合料试件密度的测定应统一采用表干< br>法。

（5） 改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求，达不到 要求时
应采取抗剥落措施：采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验”方法测定的48h浸水
马歇尔 稳定试验残留稳定度不应小于80%；采用“沥青混合料冻融劈裂试验”方
法测定的劈裂强度比不应小于 80%。

4 施工要点

SBS沥青是一种弹性塑胶类改性沥青，正确 使用可以显著提高沥青面层的抗
车辙性能，增加耐久性，增强抗老化能力，延长公路的使用寿命。与AH -70基
质沥青相比，其粘度、软化点明显增加，因此决定了SBS沥青与普通沥青在运
输储存 与面层施工等方面有不同的要求，只有正确使用才能达到预期效果。

4.1 改性沥青运输

SBS沥青出厂装车温度大于160°C,采用有保温设施的沥青专 用车运输，运
到现场温度应大于140°C，温度过低将导致无法卸车，运输车辆须在24h内运
到指定地点，并及时把沥青泵送到沥青储存罐中。

4.2 改性沥青储存
< br>SBS沥青应使用单独的储存罐，避免与其它沥青混合，降低改性沥青的性能；
储存温度不宜超过 150°C，若高于150°C长期储存（1周或更长时间），会破
坏SBS结构，导致性能下降；如果 因雨季或其它原因需长期储存（1个月之内），
应降至130°C以下，使用时建议采用加热盘管或导热 油加热并加以搅拌；SBS
沥青在正常贮存条件下，保质期一般为30天左右。沥青砼热拌厂应尽量少储 存
SBS沥青，做到随进随用，用时多存，不用时少存，存贮罐中自带搅拌器，搅拌
器每3h搅 拌一次，搅拌时间每次20min。

4.3 改性沥青泵送

SB S沥青运输、储存温度要求较高，由于生产混合料时需要用沥青泵送到混
合料搅拌机中，沥青泵带有过滤 器易被某些物质堵塞，从而影响沥青的泵送能力，
建议使用网眼较大的过滤器（9.5mm以上），同时 加强沥青管线的保温措施，以
防堵塞管线。

4.4 混合料拌和、运输

为保证沥青混合料的质量更稳定，沥青用量更准确，宜采用间隙式拌和机拌
和。拌和必须均匀， 只有SBS沥青改性剂完全分散在沥青中，才能充分发挥其
效能，对于密级配（AC-13I）混合料， 应做到拌和后的混合料均匀一致，无细料
和粗料分离及花白结成团块现象。由于SBS改性沥青混合料的 施工温度要求较

高，SBS沥青比基质沥青的温度要提高15~20°C，建议拌和温度 控制在160°C，
前两车出料温度提高5°C。运输车必须加盖篷布或其它保温材料，防止结合料表面结硬，为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求，必须保证摊铺机
前至少有两辆车等待 卸料，决不能出现摊铺机等车的现象。其余应满足改性沥青
面施工技术规范的技术要求。

4.5 摊铺

SBS沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工，以减少 摊铺机和压路机的
停顿，应尽量减少横缝，提高其面层平整度。为提高路面的平整度，表面层宜采
用非接触式平衡梁。由于SBS沥青粘度较大，粘附力强，如果用轮式平衡梁或
雪橇式摊铺厚度控制方 式，轮子或雪橇易粘附混合料细颗料，影响平整度。摊铺
速度应控制在2mmin，摊铺应缓慢、均匀、 连续不间断地进行，禁止随意变换
速度或中途停顿。

提高摊铺过程中的预 压密实度。SBS改性沥青混合料在高温状态下主要是靠
粗集料的嵌挤作用，可适当提高夯锤振捣频率， 使剩余压实系数减少，初压的痕
迹也极小，进而确保路面的最终平整度。

4.6 碾压

对于SBS改性沥青混合料，适宜的碾压温度范围是130~150°C，最终碾压< br>温度不低于110°C。SBS沥青混合料的压实工艺本着“紧跟、慢压、高频、低
幅”八字方针 进行，压路机必须紧跟摊铺机的后面，如在高温条件下碾压可取得
更好的效果，压实速度控制在4~5k mh。碾压速度均衡,倒退时关闭振动,方向要
逐渐地改变,不许拧着弯行走,在每一道碾压起点或终点 可稍微扭弯碾压,消除碾
压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动、突然刹车或
停车休息。改性沥青路面碾压，不宜用胶轮压路机。我们通过做实验段，确定的
压实工艺为：英 格索兰DD110初压1遍，戴纳派克CC722或DD130压路机中、

低档各碾压2 遍，即高频低幅振动碾压2遍，DD110终压2遍。特别注意：施
工时若发现压路机粘轮时，用洗衣粉 水处理效果较好。

4.7 接缝

在施工过程中会产生一些横 缝、纵缝和必要的施工缝，接缝必须紧密，连接
平顺，不得产生明显的接缝离析。当面摊铺采用梯队作业 时的纵缝宜热接缝，当
加宽段产生冷接缝时应切齐。切割时的泥水必须冲洗干净，待干燥后涂涮粘层油。
在与隧道连接处，水泥板边也要切齐，涂涮粘层油，摊铺时应挂线引导顺接。

4.8 SBS沥青混合料的质量控制

对于沥青面层混合料，现场的压实应采 用空隙率和压实度双向控制。空隙率
计算所需的最大理论密度以每天实测为准，测试按照“沥青路面混合 料最大相对
密度试验（真空法）（T0711-93）”进行。现场沥青混合料空隙率为3%～6%。< br>表面层沥青混合料压实度的检验，以实测芯样为准；为了路面整洁美观，防止取
芯位置早期被破坏 ，及时掌握上面层压实度、厚度及面层总厚度，建议正式开工
第一个工作日按规范单幅约200m取芯一 个，以后500～800m一个，取芯的位置
不宜在行车道上，应选在划线的位置。

5 施工体会

本工程于2007年11月完工，2008年1月1日正式 通车；通过完工验收，
工程质量总评分为91.4分，质量等级为优良。

通过本工程，笔者施工体会如下：

（1） 上面层材料尽可能采用辉绿岩、玄武岩等材质坚硬的基性石料，并尽
量采用规模化、工厂化生产。

（2） 上面层材料加工应人工挑捡片石破碎，并附带除尘设施，符 合环保要
求。确保各档材料质量满足规范要求。集料生产按四档进行加工。

（3） 加强改性沥青检测，以“粘温曲线”指导施工。

（4） 改性沥青上面层 摊铺过程中，温度下降很快，一般摊铺过程温度下降
20~30°C左右，所以压路机必须紧跟慢压，为 防止温度下降太快，还应将初压、
复压连起来碾压。

（5） 上面层除 了要满足车辙、冻融劈裂强度比、残留稳定度、压实度、平
整度、厚度等指标外，还应检测构造深度、磨 擦系数及渗水系数。确保在急刹车
情况下有足够的滑行距离和水稳定性。

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α- 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些有< br>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
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／kJ·m
弯曲强度／MPa
-2
LDPE
41～46
7～20
100～300
12.5
80～90
12～17
LLDPE
40～50
15～25
250～550
—
＞70
15～25
HDPE
60～70
21～37
22.5
40～70
25～40
超高相对分子质量聚乙烯
64～67
30～50
—
＞100
—
400～1300 150～800

3.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
熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点约为125～137℃，MDPE的熔点约为< br>126～134℃，LDPE的熔点约为105～115℃。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（
T
g
）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(
T
b
)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(
T
HD
)较低，不同PE的热变形温度也有差别，LDPE约为38～
50℃(0.45MPa，下同)，MDPE约为50～75℃，HDPE约为60～80℃。PE的最 高连
续使用温度不算太低，LDPE约为82～100℃，MDPE约为105～121℃，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30 0℃。
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
(15～3 0)×10
-5
K
-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
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／(×10K)
比热容／J·(kg·K)
热导率 W·(m·K)
-1
-1
-5-1
LDPE
105～115
＞300
38～50
-80～-50
16～24
0.35
LLDPE
120～125
＞300
50～75
—
—
HDPE
125～137
＞300
60～80
11～16
0.42
超高相对分子质量聚乙烯
190～210
＞300
75～85
-140～-70
—
—
-100～-75 -100～-70
2218～2301 — 1925～2301 —
4.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
体积电阻率Ω·cm
-16
6
LDPE
≥10
16
LLDPE
≥10
16
HDPE
≥10
＜0.0005
18～28
16
超高相对分子质量聚乙烯
≥10
＜0.0005
＞35
17
介电常数F·m（10Hz） 2.25～2.35
介电损耗因数（10Hz） ＜0.0005
介电强度kV·mm
-1
2.20～2.30
＜0.0005
45～70
2.30～2.35 ≤2.35
＞20
5.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80～90℃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
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， 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
（MD PE）、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0.910～0.92 5gcm
3
，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，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0.941～0.960gcm
3
。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“第三代聚乙烯”的新品种，是乙烯与少量高
级α-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0.918～0.935gcm
3
。与LDP E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，耐冲击强度、耐撕裂强度等性能。并可耐酸、碱、有机溶剂等。
LL DPE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 65％～
70％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α-烯烃共聚，控制密度而 成。MDPE的
密度为0.926～0.953gcm
3
，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12 6～135℃，
熔体流动速率为0.1～35g／10min，热变形温度(0.46MPa)49～7 4℃。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0.936～0.964gcm
3
，热变形温度(0.46MPa)85℃，熔点130～136℃。
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108Pa·s，流动性极
差，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。
①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 。
②PE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℃。

③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。 < br>④PE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。
⑤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。
⑥收缩范围和收缩值大(一般成型收缩率为1.5％～5.0％)，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。
⑦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 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。
①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，< br>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。
② 纤维增强改性。纤维增强聚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PE／LGF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52kJ／m。
③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。
④ 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S iO
2
粒子填充mLLDPE-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。
①PE 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；
LLDPE与HDPE共混后可以提高产品的综合性能。
②PE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。
③PE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P E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、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 < br>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，作台板和建筑材料。
4.纤维
中国称为乙纶，一般采 用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。乙纶主
要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可 用于工业耐酸碱织
物。超高相对分子质量聚乙烯纤维（强度可达3～4GPa）,可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。
5.杂品
用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造 花卉、周转箱、小型容器、
自行车和拖拉机的零件等。制造结构件时要用高密度聚乙烯。超高相对分子< br>质量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件。
1.1.6聚乙烯的简易识别方法
（1）外观印象 白色蜡状，半透明，HDPE透明性更差，用手摸制品有滑腻
感；LDPE 柔而韧，稍能伸长，HDPE手感较坚硬。
（2）水中沉浮 比水轻，浮于水面。
（3）溶解特性 一般熔融后可溶于对二甲苯、三氯苯等。
（4）受热表现 温度达90～135℃以上变软熔融，315℃以上分解。
（5）燃烧现象 易燃，离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端蓝色，燃
烧时熔融滴落，发出石蜡燃烧时的气味。