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E-Book

Polyethylene

End-Use Properties and their Physical Meaning

AutorYury V Kissin
VerlagCarl Hanser Fachbuchverlag
Erscheinungsjahr2012
Seitenanzahl154 Seiten
ISBN9781569905210
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis69,99 EUR
The book provides a bridge between the meaning of engineering end-use parameters of polyethylene resins (HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE) and their molecular characteristics. The main goal is to translate common end-use characteristics of the resins (melt index, density, melting point) or properties of standard items manufactured from the resins (dart impact strength and tear strength of film, top load of a bottle, etc.) into the universal language of the polymer science, average molecular weight and molecular weight distribution of a polymer, composition and a statistical description of a copolymer, parameters of the stress-strain curve of a semi-crystalline material, etc.

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Inhaltsverzeichnis
Table of Content6
Introduction10
1 Educational Minimum: Manufacture, Structure, and Mechanical Properties of Polyethylene Resins14
1.1 Classification and Applications of Polyethylene Resins14
1.2 Catalysts for Synthesis of Polyethylene Resins17
1.3 Industrial Processes for the Manufacture of Polyethylene Resins19
1.4 Chemistry of Ethylene Polymerization Reactions21
1.5 Molecular Weight Distribution of Polymers and Methods of its Analysis24
1.6 Examples of Molecular Weight Distribution of Polyethylene Resins27
1.7 Copolymer Statistics and its Application to Description of LLDPE and VLDPE Resins33
1.8 Compositional Uniformity of Commercial Polyethylene Resins35
1.9 Morphology of Polyethylene Resins39
1.10 Mechanical Deformation of Polyethylene Resins42
References44
2 Melt Index and Melt Flow Ratio of Polyethylene Resin48
2.1 Introduction48
2.2 Basics of Polymer Rheology Melt Flow Through a Capillary50
2.2.1 Flow of Polymer Melt Through a Cylindrical Capillary52
2.2.2 Melt Index of Newtonian Liquid53
2.3 Melt Flow of Monodisperse Polyethylene Resins54
2.4 Additivity Rules for Viscosity Calculation of Melt Indexes and Melt Flow Ratios from Molecular Weight Distribution Data56
2.4.1 Additivity Rules for Zero-Shear Viscosity .056
2.4.2 Additivity Rules for Effective Viscosity and General Expressions for Flow of Non-Newtonian Multi-Component Melt57
2.5 Examples of Melt Flow Rates and Melt Flow Ratios for Polyethylene Resins of Different Types61
2.5.1 LLDPE Resins Produced with Supported Ziegler-Natta Catalysts61
2.5.2 HDPE Resins with Broad Molecular Weight Distributions64
2.5.3 Effect of Long-Chain Branching66
References67
3 Melting Point of Polyethylene Resin70
3.1 Introduction70
3.2 Melting Point of HDPE Resin71
3.3 DSC Melting Curves and Melting Points of LLDPE and VLDPE Resins Produced with Single-Site Catalysts74
3.3.1 Crystallization Process of Compositionally Uniform Ethylene/a-Olefin Copolymers77
3.3.2 Model for Secondary Crystallization78
3.3.3 Combined DSC Model for LLDPE and VLDPE Resins79
3.4 DSC Melting Curves and Melting Points of LLDPE Resins Produced with Multi-Site Ziegler-Natta Catalysts81
References84
4 Crystallinity Degree and Density of Polyethylene Resins86
4.1 Crystallinity Degree86
4.1.1 Measurement Methods86
4.1.2 Definition of Crystallinity Degree of LLDPE and VLDPE Resins Based on Copolymer Statistics88
4.2 Density89
4.2.1 Measurement Methods90
4.2.2 Physical Meaning of Polyethylene Density90
References93
5 End-Use Mechanical Properties of Polyethylene Film96
5.1 Mechanical Properties of Polyethylene Resins96
5.1.1 Effect of Testing Speed on Mechanical Properties97
5.1.2Orientation in Polyethylene Film98
5.2 Dart Impact Strength of LLDPE Film100
5.2.1 Description of Dart Impact Test100
5.2.2 Model of Dart Impact Test102
5.2.2.1 Effects of Mechanical Properties of Resins105
5.2.2.2 Comparison of Film Made from Ethylene/Butene and Ethylene/Hexene Copolymers106
5.2.2.3 Effect of Copolymer Composition107
5.2.2.4 Compositionally Uniform and Compositionally Nonuniform Resins108
5.3 Tear Strength of LLDPE and LDPE Film110
5.3.1 Description of Tear Test110
5.3.2Physical Details of Tear Test110
5.3.3Model of Tear Test115
5.3.3.1 Effect of Pendulum Speed120
5.3.3.2 Effects of Mechanical Properties of Resins120
5.3.3.3 Effect of Film Orientation121
5.3.3.4 Comparison of Tear Strength of Ethylene/Butene and Ethylene/Hexene Copolymers123
5.3.3.5Low Density Polyethylene123
5.4 Comparison of Factors Determining Results of Tear Test and Dart Impact Test of LLDPE Film124
References125
6 End-Use Testing of High Molecular Weight HDPE and MDPE Resins128
6.1 Top Load Test of HDPE Containers128
6.1.1 Mechanics of Top Load Test129
6.2 Dynamic Burst Test of HDPE Tubing and Pipes131
6.3 Static Burst Test and Long-Term Fatigue in Polyethylene132
6.3.1 Principal Equation for Low-Stress Failure133
6.3.2 Physical Mechanism of Polymer Failure under Low Stress135
6.4 Environmental Stress-Cracking Resistance138
6.4.1 Description of ESCR Test138
6.4.2 Physics of Environmental Stress Cracking139
6.4.3 Structural Parameters of HDPE Resins Affecting ESCR140
6.4.4 Relationship between ESCR and Long-Term Fatigue in Polyethylene143
6.4.5 Mechanism of Environmental Stress Cracking145
References148
Index152

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