簡(jiǎn)介:
聚乙烯(polyethylene ,簡(jiǎn)稱PE)是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。聚乙烯1922年由英國(guó)ICI公司合成,1933年,英國(guó)卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司發(fā)現(xiàn)乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工業(yè)化,通稱為高壓法。1953年聯(lián)邦德國(guó)K.齊格勒發(fā)現(xiàn)以TiCl4-Al(C2H5)3為催化劑,乙烯在較低壓力下也可聚合。此法由聯(lián)邦德國(guó)赫斯特公司于1955年投入工業(yè)化生產(chǎn),通稱為低壓法聚乙烯。50年代初期,美國(guó)菲利浦石油公司發(fā)現(xiàn)以氧化鉻-硅鋁膠為催化劑,乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯,并于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。60年代,加拿大杜邦公司開始以乙烯和 α-烯烴用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年,美國(guó)聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學(xué)公司先后采用低壓法制成低密度聚乙烯,稱作線型低密度聚乙烯,其中以聯(lián)合碳化物公司的氣相法重要。線型低密度聚乙烯性能與低密度聚乙烯相似,而又兼有高密度聚乙烯的若干特性,加之生產(chǎn)中能量消耗低,因此發(fā)展極為迅速,成為最令人注目的新合成樹脂之一。
低壓法的核心技術(shù)在于催化劑。德國(guó)齊格勒發(fā)明的TiCl4-Al(C2H5)3體系為聚烯烴的代催化劑,催化效率較低,每克鈦約得數(shù)千克聚乙烯。1963年比利時(shí)索爾維公司以鎂化合物為載體的第二代催化劑,催化效率達(dá)每克鈦得數(shù)萬至數(shù)十萬克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘?jiān)暮筇幚砉ば?。以后又發(fā)展了氣相法高效催化劑。1975年,意大利蒙特愛迪生集團(tuán)公司研制成可省去造粒而直接生產(chǎn)球狀聚乙烯的催化劑,被稱作第三代催化劑,是高密度聚乙烯生產(chǎn)的又一變革。
聚乙烯對(duì)于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的,耐熱老化性差于聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和加工條。聚乙烯可用一般熱塑性塑料的成型方法加工。用途十分廣泛,主要用來制造薄膜、包裝材料、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等,并可作為電視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。隨著石油化工的發(fā)展,聚乙烯生產(chǎn)得到迅速發(fā)展,產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的1/4。1983年世界聚乙烯總生產(chǎn)能力為24.65 Mt,在建裝置能力為3.16 Mt。2011年統(tǒng)計(jì)結(jié)果,產(chǎn)能達(dá)到96 Mt,聚乙烯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)顯示,生產(chǎn)消費(fèi)逐步向亞洲地區(qū)轉(zhuǎn)移,中國(guó)日漸成為最重要的消費(fèi)市場(chǎng)。
分類:
聚乙烯依聚合方法、分子量高低、鏈結(jié)構(gòu)之不同,分高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)及線性低密度聚乙烯(LLDPE)。
LDPE:
性質(zhì):無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒,密度約0.920 g/cm3,熔點(diǎn)130℃~145℃。不溶于水,微溶于烴類等。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕,吸水性小,在低溫時(shí)仍能保持柔軟性,電絕緣性高。生產(chǎn)工藝:主要有高壓管式法和釜式法兩種。為降低反應(yīng)溫度和壓力,管式法工藝普遍采用低溫高活性引劑引發(fā)聚合體系,以高純度乙烯為主要原料,以丙烯、丙烷等為密度調(diào)整劑,使用高活性引發(fā)劑在約200℃~330℃、150~300MPa條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)。反應(yīng)器中引發(fā)聚合的熔融聚合物,必須要經(jīng)過高壓、中壓和低壓冷卻、分離,高壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻、分離后送入超高壓(300 MPa)壓縮機(jī)入口,中壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻、分離后送入高壓(30 MPa)壓縮機(jī)入口,而低壓循環(huán)氣體經(jīng)過冷卻、分離后送入低壓(0.5 MPa)壓縮機(jī)循環(huán)利用,而熔融聚乙烯經(jīng)過高壓、低壓分離后送入造粒機(jī),進(jìn)行水中切粒,在造粒時(shí),企業(yè)可以根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域,加入適宜的添加劑,顆粒經(jīng)包裝出廠。 用途:可以采用注塑、擠塑、吹塑等加工方法。主要用作農(nóng)膜、工業(yè)用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機(jī)械零件、日用品、建筑材料、電線、電纜絕緣、涂層和合成紙等。
LLDPE:
性質(zhì):由于LLDPE和LDPE的分子結(jié)構(gòu)明顯不同,性能也有所不同。與LDPE相比,LLDPE具有優(yōu)異的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能和電絕緣性,較高的耐熱性能、抗沖和耐穿刺性能等。生產(chǎn)工藝:LLDPE樹脂主要利用全密度聚乙烯裝置生產(chǎn),代表性的生產(chǎn)工藝為Innovene工藝和UCC的Unipol工藝。用途:通過注塑、擠出、吹塑等成型方法,生產(chǎn)薄膜、日用品、管材、電線電纜等。
HDPE:
性質(zhì):本色、圓柱狀或扁圓狀顆粒,顆粒光潔,粒子的尺寸在任意方向上應(yīng)為2 mm~5 mm,無機(jī)械雜質(zhì),具熱塑性。粉料為本白色粉末,合格品允許有微黃色。常溫下不溶于一般溶劑,但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長(zhǎng)時(shí)間接觸時(shí)能溶脹,在70℃以上時(shí)稍溶于甲苯、醋酸中。在空氣中加熱和受日光影響發(fā)生氧化作用。能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕。吸水性小,在低溫時(shí)仍能保持柔軟性,電絕緣性高。
生產(chǎn)工藝:
采用氣相法和淤漿法二種生產(chǎn)工藝。 用途:采用注塑、吹塑、擠塑、滾塑等成型方法,生產(chǎn)薄膜制品、日用品及工業(yè)用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結(jié)扎帶、繩纜、魚網(wǎng)和編織用纖維、電線電纜等。性能:
聚乙烯樹脂為無毒、無味的白色粉末或顆粒,外觀呈乳白色,有似蠟的手感,吸水率低,小于0.01%。聚乙烯膜透明,并隨結(jié)晶度的提高而降低。聚乙烯膜的透水率低但透氣性較大,不適于保鮮包裝而適于防潮包裝。易燃、氧指數(shù)為17.4,燃燒時(shí)低煙,有少量熔融落滴,火焰上黃下藍(lán),有石蠟氣味。聚乙烯的耐水性較好。制品表面無極性,難以粘合和印刷,經(jīng)表面處理有所改善。支鏈多其耐光降解和耐氧化能力差。其分子量在1萬~10萬范圍內(nèi)。分子量超過10萬的則為超高分子量聚乙烯。分子量越高,其物理力學(xué)性能越好,越接近工程材料的要求水平。但分子量越高,其加工的難度也隨之增大。聚乙烯熔點(diǎn)為100~130℃其耐低溫性能優(yōu)良。在-60℃下仍可保持良好的力學(xué)性能,但使用溫度在80~110℃。
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