小城镇控制性详细规划的开发强度控制探析-以议堂镇控规为例_第1页
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文档简介

1、小城镇控制性详细规划的开发强度控制探讨以邳州市议堂镇控制性详细规划为例摘要:城市、镇控制性详细规划编制审批办法中将镇一级的控制性详细规划的地位提升至与城市控详同等的地位,进一步规范了镇控规编制工作。开发强度控制作为控制性详细规划的核心,是控规编制的技术重点和难点。本文以议堂镇控制性详细规划编制为例,分析小城镇控规编制的特殊要求和一些解决的技术方法,深入探讨如何在规划编制过程中满足其开发强度的要求,建立小城镇开发强度控制的方法。关键字:小城镇控制性详细规划;开发强度;议堂镇;一、引言“小城镇与大中小城市协调发展”是我国城镇化道路的鲜明特色。发展小城镇是推动城镇化的重要途径。20世纪90年代以来,

2、我国处于城镇化快速发展的阶段。2007年底,我国城镇人口5.94亿人,城镇化水平44.9%,并已初步形成以大城市为中心,中小城市为骨干,小城镇为基础的多层次的城镇体系。小城镇建设迅猛发展同时,其建设面积随着经济发展和城市化进程加快而迅速增长,伴随着空间布局不合理、交通拥挤、环境恶化等不少问题,因此解决小城镇建设用地规模过度扩张的问题己经到了刻不容缓的时刻,推动小城镇的健康,可持续发展显得尤为重要。小城镇建设,规划是龙头。解决好小城镇的建设问题,首先要解决好小城镇的规划问题。自2008 年 1月1日中华人民共和国城乡规划法 正式颁布实施以来, 控制性详细规划的法律地位得到了提升,是国有土地使用权

3、出让、开发和建设管理的法律依据 ,是小城镇建设管理最主要的法定依据。城市、镇控制性详细规划编制审批办法中将镇一级的控制性详细规划的地位提升至与城市控详同等的高度,进一步规范了镇控规编制工作。小城镇控制性详细规划主要以小城镇总体规划为依据,详细规定建设用地的各项控制指标和其他规划管理要求,强化规划控制功能,指导修建性详细规划的编制。小城镇控规的编制一方面有助于完善从宏观与微观、整体与局部的双重属性层面,对小城镇的规划建设环节的分层次管理,保证小城镇规划体系的完整性;另一方面小城镇控详能进一步细化所要进行规划管理的内容,保障规划编制、规划管理以及小城镇土地开发建设的有机衔接,实现规划目标,推进小城

4、镇形成良好的空间形态。开发强度控制是控制性详细规划的核心内容,与规划管理和开发建设密切相关,土地开发强度高低很大程度上影响和决定未来土地开发的收益,突出城镇规划中各个利益主体的关系。因此,怎样对开发强度进行控制,以此指导单元地块容积率的确定成为小城镇控规编制的难点和重点。二、研究背景土地开发强度是指“单位面积土地上所投入资金的数量,直观地说就是在单位基地上建造多少面积的建筑。”当前,控规层面下的城市开发强度分级是一个新的研究领域,也是在传统规划价值观与规划编制技术层面的创新,具有一定的实践意义。但在国内相关研究中,主要是针对于大中城市,对小城镇的开发强度分级研究尚属空白;此外,小城镇开发建设往

5、往基于市场经济的需求,以追求高效率的土地开发和刺激经济增长为目标导向,往往使小城镇的控规编制中开发强度控制成为个别利益群体急功利润的技术手段,丧失社会公平性原则;第三,当前控规开发强度的确定过程不科学、不严谨,规划人员往往采用经验数值确定控制指标,对经济、现状等方面的影响因素分析不全面,以至于所确定的开发强度控制没有针对性,不能发挥本身应具备的作用。造成当前开发强度控制种种问题的原因往往是由于控规编制缺乏合理的开发强度分配依据,因此,有必要对小城镇整体开发强度的分级进行研究,探讨小城镇建设强度控制方法。小城镇开发强度控制因素大体上对小城镇土地开发强度的控制的影响因素分为两类:主导因素和修正因素

6、。主导因素是指对城市建设均产生影响,具有普遍性的影响因素,主要是区位因素,包括现状开发强度、基础设施完善度、商业集聚度、交通通达度、公交便利度、对外交通便利度、绿地条件、景观质量、人口密度等因素;修正因素指针对某些特定区域产生的影响因素,对城市整体而言不具有普遍性。主要包括生态环境、规划决策、政策因素、安全等限制型影响因素。控规全覆盖下的强度区划,对于营造城市的空间形态,营造城市整体环境起到了重要作用。我国小城镇量大面广,不同地区小城镇自然环境、生产条件、风俗习惯,经济社会发展差别很大,小城镇开发强度空间分布的影响因素往往因城镇发展的具体现状和和发展特征不同而变化,因此,就影响因素的选择而言,

7、要充分考虑其实际的操作性和可取性。人口 密度分布环境条件服务条件交通条件历史政策因素景观生态因素条件现状开发强度因素修正因素主导因素土地开发强度分级评定三、研究对象议堂镇位于邳州市西南部,距邳州市区不足5公里。,南北长9公里。东接新河镇、运河镇,北以老彭河为界,与赵墩镇相邻,西与碾庄镇相连,南以房亭河为界,与土山、八路隔河相望,被誉为邳州市南大门。图1 议堂镇区位图议堂镇地势西高东低,中部有邳睢公路横亘东北西南,交通方便。议堂镇现下辖1个居委会,11个行政村,65个自然村,议堂镇镇域在册总人口37427人,其中农村人口33036人。劳动力人口20972人,其中从事第一产业的劳动力11071人,

8、从事第二产业的劳动力4691人,从事第三产业的劳动力5210人。议堂镇历史悠久,人杰地灵,文化源远流长,气候温暖湿润,景色宜人,具有浓郁的地方特色。3.1项目范围根据邳州市议堂镇总体规划(20102030年)规定的镇区规划区范围,是城镇建设用地的范围。本次控制性详细规划范围包含在总体规划所确定镇用地范围以内,根据城镇近期实施建设区的范围进行局部调整。具体范围界线为东至昌运路(规划),南至人民路(规划),西至规划的武靖路,北至中兴路(规划),用地面积总计254.36公顷。3.2现状分析1)土地现状: 议堂镇土地总面积57.00平方公里,其中: 农业用地总面积56140.5亩,占总面积的65.7%

9、,用地面积1.5平方公里,占总面积的2.6%,村庄建设用地面积4.9平方公里,占总面积的8.5%,其它用地面积13.17平方公里,占总面积的23.2%。2)气候条件:议堂镇属典型的北温带季风气候,四季分明,常年主导风向东南风、东北风,常年平均气温12.5度,最高气温39.8度。最低温度零下11度,最大冻土层20cm,年平均降水量为646.3mm,最高达1021.9mm,全年无霜日223天雪日41天,平均日照251天。3)交通现状:对外公路:连徐高速、枣泗路、苍宿路。连徐高速为东西走向,西往徐州市,东至连云港,道路等级为高级,柏油路面宽30米,经过本镇的长度为9.7公里,在镇区南面有出入口。枣泗

10、路为南北走向,为枣庄至泗洪,道路等级为高级,柏油路面宽8米,经过本镇的长度为4公里。苍宿路为偏南北走向,为苍山至宿迁,道路等级为高级,混凝土路面宽9米,经过本镇的长度为7公里。镇域内现有道路:议土路、土赵路、议许路、议沙路、议薛路、议朱路、黄迭路、议庄路、议恭路、柳园路、虎丘路、中心街、振兴路、新兴路、民主路、百川路。4)经济发展:2004年全镇国内生产总值18976万元,其中第一产业占29.6%,第二产业占36.8%,第三产业占33.6%。农民人均纯收入3934元,财政收入628万元,财政支出1049万元,城镇居民储蓄余额3554万元,人均居民储蓄余额949.58元/人。议堂镇经济农业设施农

11、业、育种配置和高标准农业等是议堂农业典型。工业是议堂镇目前的主要经济支柱产业。5)空间布局:由于交通和自然条件的影响,议堂镇区用地发展以现状建设用地为基础,近期沿邳睢路两侧向市区方向发展为主,远期邳睢路两侧纵深方向发展为主。结合现状既有城镇发展形态与走势,以及可利用土地资源的影响,采取组团式规划结构。整个结构为“三心、两轴、五组团城镇布局结构。三心:老镇集贸中心、新建居住区的两个组团商业中心。二轴: 十字形城镇发展主轴,以东西向邳睢路为城镇横向 发展主轴;以南北向迎宾路为城镇纵向的发展副轴。五片区:一个城镇工业区,一个城镇文体医疗服务区,一个城镇商办区,两个城镇居住片区。图3议堂镇规划结构图图

12、2 议堂镇土地利用规划图 3.3 现状综合评价优势:(1)区位优越,交通便利;(2)环境优势明显,在周边地区异常突出与珍贵;(3)劳动力资源充足;挑战:(1)土地资源相对紧张;(2)开发与资源、环境保护冲突大;(3)现状绿地、水系未内充分利用;(4)全镇公共服务性的城镇中心以及综合性服务设施缺乏;(5)基础设施分散,系统性不强。四、研究方法本次研究以邳州市议堂镇现状实地调研为基础,发现影响邳州市议堂镇开发强度空间分布的影响因素主要包括以下五个方面,分别是现状交通条件、现状开发强度、基础设施容量、生态景观条件及人口密度分布因素。本次研究采用因子分析法,对每块用地强度开发的影响进行逐项计分,再乘以

13、权重,可以确定议堂镇适宜的强度总量,提出开发强度区划等级。通过分析探讨,促进议堂总体强度控制目标由上而下的层层衔接及具体落实,以期在有限的发展强度下,控制议堂镇建设速度,提高议堂镇建设质量,促进议堂镇集约式发展,提高人居环境质量,减少交通压力,推动议堂镇健康可持续发展。设定议堂镇土地开发强度主导因素评定为M,M与公共服务设施条件A,现状开发强度B,交通条件C三个因子有关。M=xA+yB+Zc,x、y、z是三项因子的权重。本研究认为这三个因素对于土地强度开发所起的影响是近似的。但现状开发强度由于涉及土地拆迁的经济成本,对于土地开发强度的影响较大,故所占权重较重。故x、y、z值分别取0.3、0.4

14、、0.3,则M=0.3A+0.4B+0.3C。设定议堂镇土地开发强度修正因素评定为N,N与生态景观条件D和人口密度分布条件E两个因子有关,E=pD+qE,p、q为两项因子的权重。本研究认为服务条件对于议堂镇土地开发强度分区所起的影响因素较大,故p、q值分别为0.6、0.4,则N=0.6D+0.4E.设定议堂镇土地开发强度总量为S,则S=mM+Nn,本研究认为主导因素对土地开发强度的影响是毋庸置疑的,故m、n分别取值2/3,1/3,则S=2/3(0.3A+0.4B+0.3C)+1/3(0.6D+0.4E)。根据议堂镇土地开发强度量评定的分值,可以得出议堂镇未来规划的适宜性建设强度分区。议堂镇公共

15、服务设施条件一般来说,小城镇较高的开发强度也需要较好的基础设施条件作为支撑。而小城镇公共服务设施的内容与规模更在一定程度上反映出城镇的性质、物质生活、文化生活水平与文明程度。小城镇公共服务设施是为小城镇居住小区和住宅组群居民服务,独建或合建配置的配套公共建筑和设施,主要分为行政管理、教育科技、文化娱乐、医疗卫生、商业金融、集市贸易和其他等7项。议堂镇主要的公共服务设施均建在议堂镇区。主要项目有:各项行政管理机构、银行、邮政局、电信局、文化中心、集贸市场、商场、医院、中心小学幼儿园以及其他服务设施。本研究按照小城镇公共设施分级配置(一般将其分为三级:镇级、居住小区级和住宅组群级),根据议堂镇现状

16、公共服务基础设施建成现状,确定因子A的三级评价标准,分别为5、3、1分。1 分表示住宅组群级公共服务设施,人口规模为五千人以下,3分表示居住小区级公共服务设施,人口规模为五千1万人,5分表示镇级公共服务设施,人口规模为1万人以上。基于给出的权重值,所以将议堂镇以住宅组群级公共服务设施为主的地块赋值,将以居住小区级公共服务设施为主的地块赋值,将镇级 公共服务设施为主的地块赋值。图4议堂镇公共设施因子评定图议堂镇现状开发强度城镇现状开发强度对规划的开发强度容量有重大影响。根据议堂镇控规范围的现状开发强度,将因子B分成3个等级:低开发强度(容积率0-1)、中等开发强度(容积率1-2)、高开发强度(容

17、积率>2),分别赋值1、3、5分。 基于给出的权重值,所以将议堂镇低开发强度的地块赋值为 ,将 中等开发强度的地块赋值,将 高开发强度的地块赋值为。议堂镇交通因子城镇的发展首先依赖于交通,应积极发挥道路交通对本地经济社会发展和土地开发的引导和控制作用。交通条件作为衡量城镇用地价值的基本标准之一。临近城镇道路的用地比不临近城镇道路的用地更具开发性,因此把议堂镇现状用地的交通条件因子C划分3个等级。分别为临近城镇重要道路用地、临近城镇一般道路的用地及不临近城镇道路的用地。分别赋值5、3、1。基于给出的权重值,结合议堂镇用地编号图,将其细化,把临近主要道路的地块赋值为,将 临近城镇一般道路的地

18、块 赋值为,将不临近城镇道路的地块 赋值为。4.4城镇景观环境因子议堂镇区滨水而居、绿网成林、环境优美,通过富有创意的城市设计,对划定的各类景观风貌片区、景观节点和景观轴线予以控制,创造议堂镇区高品质的人居环境。根据议堂城镇各功能分区特点,城镇的景观系统总体布局包括“一带一轴、二心八节点”。“ 一带”为议堂生态风光带。规划控制要体现生态性和亲水性的原则。尊重河流自然形状,采用生态驳岸。依据临近用地的性质打造不同内容的滨水景观,打造集文化、休闲、展示等多种功能为一体的亲水景观带。“一轴”为城镇景观主轴,位于镇区迎宾路,是城镇最繁荣和活力的景观轴线。“二心”-核心景观节点位于邳睢路和议新路交汇的城

19、镇入口景观节点和位于邳睢路和迎宾路的镇区中心的景观节点;“八点”-一般景观节点镇区共分布8处,分别位于各个片区交汇处。结合片区中心的建设,形成各具特色的景观节点。综合以上要素,将因子D为三个等级:重点景观区、次要景观区和一般景观区。分别打分为 4 分、3分和 1 分。基于给出的权重值,结合议堂镇用地编号图,将其细化,把位于重点景观区的地块赋值为 ,将 位于次要景观区的地块 赋值为,将位于一般景观区 赋值为。4.5城镇人口密度分布因子纵观议堂镇土地开发强度分布,还受到人口密度分布因素的的影响。人口增长与空间分布是影响城镇长远发展的重要因素,而人口密度是反映人口分布的重要指标。一定程度上土地开发强

20、度与人口密度成线性正相关关系。即土地开发强度越大,人口密度就越大,表现在对居住建筑规模和相应配套设施规模上。人口过度集中,同时未达到相应的土地开发建设量,对城市或区域是超负荷运转而不利于城市的可持续发展。此外,对城镇发展的战略性规划目标的要求,而保证土地开发建设量,根据现状人口分布和规划的居住用地情况,采取控制该地区人口密度的措施。因此将因子E分为 3等级,分布表示人口密度低、中、高,分别赋值1、3、5分。基于给出的权重值,所以 YT-01 赋值为,将 YT-02 赋值为,将 YT-03 赋值为,将 YT-04 赋值为,将 YT-05 赋值为,将 YT-06 赋值为,将 YT-07 赋值为 ,

21、将 YT-08赋值为,将 YT-09 赋值为,将 YT-10赋值为,将 YT-11 赋值为,将YT-12赋值。五、议堂镇建设开发强度综合评定 根据S=2/3(0.3A+0.4B+0.3C)+1/3(0.6D+0.4E)的计算方法,可以得出综合了议堂镇每块现状土地的公共服务设施条件、交通条件、现状开发强度、景观环境条件、人口密度分布条件各项因子的综合评定图。在这张评定图上,分值越低表示该地区建设强度越低,分值越高表示该地区建设强度越高。 图4议堂镇开发强度综合评定图 为使评定结果更明确,本研究将议堂镇建设开发强度综合评定值最终划分为3个区间,即综合评定值(1-3)、综合评定值(3-4)、综合评定

22、值(4-5)。针对的发展特点,对最终形成议堂镇开发强度分区。议堂镇建立的三级开发强度,其开发强度依次递减,综合评定值(1-3)为三级强度控制区、综合评定值(3-4)二级强度控制区、综合评定值(4-5)为三级强度控制区,将建设量在各个强度区划范围内实施合理的分配。建立强度区划等级之后,确定每个级别的不同用地类型的基准容积率,以其为基准,指导单元地块的容积率,结合江苏省城市规划技术管理规定,进一步确定不同用地性质的地块容积率。管理单元基准容积率一览表指标类型用地类型强度一区强度二区强度三区基准容积率居住用地商业用地行政办公用地文体教育用地地块编号YT-03、YT-04、YT-05、YT-06YT-

23、09、YT-10、YT-11、YT-12YT-01、YT-02、YT-07、YT-08根据议堂镇现状用地调查,进行初步方案设计,根据空间形态健康发展,在强度控制分区下指导单元地块的地块容积率,具体设置住宅容积率控制在1.2-2.0,建筑密度控制在26%以下,行政办公设施容积率控制在2.0-2.5,建筑密度控制在35%以下,商业设施容积率控制在2.5-3.0,密度控制在30-50%,绿地率20%-30%。教育机构设施容积率控制在0.8-1.0,建筑密度控制在30%以下,绿地率35%以上。图5议堂镇建筑强度控制图图6议堂镇建筑高度控制图六、结语 城镇土地开发强度分区控制是当前城市规划领域研究的重点

24、课题和热点课题,它在城镇规划发展过程中担负着重要的作用,尤其是对控制性详细规划而言。控规编制特点和法律地位,以及其在城镇规划管理当中所承担的作用,使城镇建设强度分区控制变得非常有意义。 本文以议堂镇强度区划的分配等级时,通过影响未来城镇开发强度的各因素进行分析,解析各个因素对单元开发强度形成的影响方式和重要程度,并通过因子分析法,对每块用地的条件进行逐项计分,再乘以权重,得出每个地块的分数,得出议堂镇开发强度综合评定值,以此指导单元地块容积率的确定,推动议堂镇各项资源的合理布局,构建协调、健康可持续的空间发展格局。聚乙烯(PE)简介化学名称:聚乙烯英文名称:polyethylene,简称PE结

25、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。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

26、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LDPELLDPEHDPE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kJ·m-2弯曲强度MPa414672010030012.58090121740

27、50152525055070152560702137400130022.54070254064673050150800100PE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

28、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,下同),MDPE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LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯熔

29、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J·(kg·K)-1热导率/ W·(m·K)-11051153003850-80-501624221823010.351201253005075-100-751251373006080-100-701116192523010.421902103007585-140-70PE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

30、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LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯体积电阻率/·cm介电常数/F·m-1(106Hz)介电损耗因数(106Hz)介电强度/kV·mm-110162010164570101618281017355.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

31、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低,力学性能和电性能下降

32、,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。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

33、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。0.92

34、5g/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105115。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,

35、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125137,其脆化温度比低密度聚乙烯低,约-100-70,0.960g/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

36、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-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0.9180.935g/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

37、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的密度为0.9260.953g/cm3,结晶度为7080,平均相对分子质量为20万,拉伸强度为824MPa,断裂伸长率为5060,熔融温度126135,熔体流动速率为0.135g10min,热变形温度(0.46MPa)4974。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

38、、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300600万,密度0.9360.964g/cm3,热变形温度(0.46MPa)85,熔点130136。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

39、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

40、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。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

41、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。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

42、围和收缩值大(一般成型收缩率为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 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

43、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

44、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SiO2粒子填充mLLDPE-LDPE,SiO2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

45、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;LLDPE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

46、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

47、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

48、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

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