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聚乙烯特性

聚乙烯无味无毒,摸起来像蜡,耐低温性能优异(最低使用温度可达-70 ~-100℃),化学稳定性好,耐大部分酸碱腐蚀(不耐氧化性酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水率低,电绝缘性能优异;然而,聚乙烯对环境应力(化学和机械作用)非常敏感,耐热老化性差。

聚乙烯的性能因品种而异,主要取决于分子结构和密度。

聚乙烯树脂的生产方法和技术

聚乙烯的生产方法:聚乙烯按聚合压力可分为高压法、中压法和低压法;按介质可分为淤浆法、溶液法和气相法。

主要生产技术:目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多,其中拥有LDPE技术的公司有7家,拥有LLDPE和全密度技术的公司有10家,拥有HDPE技术的公司有12家。从技术发展来看,高压法生产LDPE是PE树脂生产中最成熟的方法,釜式法和管式法都已成熟。目前这两种生产技术同时并存。国外公司一般采用低温高活性催化剂引发聚合体系,可以降低反应温度和压力。

高压法生产LDPE将向大型化和管式生产方向发展。而低压法生产HDPE和LLDPE主要使用钛基催化剂和复合催化剂,欧洲和日本大部分使用钛基催化剂,美国大部分使用复合催化剂。

目前世界上主要使用的聚乙烯生产技术有11种,我国有8种PE生产技术。

(1)高压管式和釜式反应过程

(2)三井化学低压污泥法的CX法

(3)BP气相创新生产工艺

(4)雪佛龙-菲利普斯双环流反应器LPE过程

(5)北欧化学工业的巴斯塔双峰过程

(6) Unipol工艺采用低压气相法

(7)巴塞尔聚烯烃公司的Hostalen工艺

(8)Sclartech解决方案生产流程

催化剂技术:催化剂是聚乙烯工艺的关键部分,是其技术发展的重点。特别是1991年,茂金属催化剂在美国实现工业化,使PE生产技术进入新的发展阶段。

目前,世界上主要的PE制造商大多涉足茂金属PE(mPE)的生产,如陶氏化学、伊士曼、旭化成、阿托菲纳、雪佛龙-菲利普斯等公司。

日本旭化成化学株式会社购买了陶氏茂金属催化剂的专利Insite,采用淤浆法生产品牌为Creolex的茂金属高密度聚乙烯(mHDPE)。由于其优越的性能,mPE1995已经商业化,全球mPE树脂的消费量每年都在翻番。预计到2010年,全球mPE产能将达到17万吨,其中ml LDPE 700万吨,MH dpe 600万吨。

目前PE催化剂已经发展到第三代,日本三井化学和陶氏化学开发了新一代后茂催化剂。与传统的茂金属和Z-N催化剂不同,该催化剂可以将甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等极性单体与烯烃聚合,因此可以用于开发全新的具有粘结性、耐油性和阻气性的聚烯烃树脂。

我国高度重视PE生产技术,PE生产技术创新已列入国家技术创新计划。针对国内PE生产以气相工艺为主,产品牌号切换困难,过渡料多等问题,近年来,国内PE生产企业依托现有聚乙烯生产技术改造,开展了气相聚乙烯缩聚、超缩聚工艺和淤浆聚乙烯外循环工艺开发,取得了实效。

目前国内Uuipol工艺生产装置大部分采用国产冷凝技术进行改扩建,产量已超过装置原设计能力120% ~ 200%。

薄膜低密度聚乙烯总产量的一半以上是通过吹塑制成薄膜的。这种薄膜具有良好的透明性和一定的拉伸强度,广泛用作各种食品、服装、药品、化肥、工业品和农膜的包装材料(见彩图)。也可通过挤出法加工成复合膜,用于包装重物。从1975开始,还开发了高密度聚乙烯薄膜,具有高强度、耐低温、耐湿性、良好的印刷适性和加工性能。线性低密度聚乙烯的最大用途是制造薄膜。其强度和韧性优于低密度聚乙烯,抗穿刺性和刚性也更好。虽然其透明性较差,但仍略好于高密度聚乙烯。此外,聚乙烯涂层可以挤压在纸张、铝箔或其他塑料薄膜上,制成聚合物复合材料。

高密度聚乙烯(HDPE)因其高强度而适用于中空产品。瓶、桶、罐、罐等容器可用吹塑成型,大型容器如油罐车、罐、储槽可用铸造成型。

聚乙烯管可用管板挤出法生产,高密度聚乙烯管强度高,适合地下敷设。挤压板可以被加工两次。高密度聚乙烯还可以通过发泡挤出和发泡注射制成低发泡塑料,用作床板和建筑材料(见建筑用高分子材料)。

纤维中国叫乙烯纤维,一般用低压聚乙烯纺成合成纤维。聚乙烯主要用于制作渔网和绳索,或纺成短纤维作絮用,也可用于工业耐酸碱织物。目前已开发出超高强度聚乙烯纤维(强度可达3 ~ 4 GPA),可用作防弹衣、汽车和海上作业的复合材料。

注塑生产的杂项产品有日用品、人造花、周转箱(见彩图)、小容器、自行车和拖拉机的零件等。制造结构部件时,应使用高密度聚乙烯。

聚乙烯改性聚乙烯的改性品种主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、交联聚乙烯和* * *混合改性品种。

氯化聚乙烯是通过用氯部分取代聚乙烯中的氢原子而获得的无规氯化物。氯化由光或过氧化物引发,工业上主要采用水悬浮法生产。由于分子量及其分布、支化度、氯化后的氯化度、氯原子分布和残余结晶度的差异,氯化聚乙烯可以从橡胶获得到硬塑料。主要用作聚氯乙烯的改性剂,提高其抗冲击性能。氯化聚乙烯本身也可用作电绝缘材料和地板材料。

氯磺化聚乙烯当聚乙烯与含有二氧化硫的氯反应时,分子中的部分氢原子被氯和少量磺酰氯(-SO2Cl)基团取代,得到氯磺化聚乙烯。主要的工业方法是悬浮法。氯磺化聚乙烯具有良好的耐臭氧性、耐化学腐蚀性、耐油性、耐热性、耐光性、耐磨性和拉伸强度。它是一种综合性能良好的弹性体,可用于制作与食品接触的设备零件。

交联聚乙烯采用辐射法(X射线、电子射线或紫外线照射等。)或化学方法(过氧化物或硅酮交联)将线性聚乙烯制成网状或体状交联聚乙烯。其中,有机硅交联法工艺简单,运行成本低,成型交联可分步进行,宜采用吹塑和注塑。交联聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性和力学性能较聚乙烯有很大提高,适用于大型管道、电缆电线、滚塑制品等。

* * *聚乙烯线性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯混合改性可用于加工薄膜等产品,产品性能优于低密度聚乙烯。聚乙烯和乙丙橡胶可以混合生产应用广泛的热塑性弹性体。

茂金属聚乙烯

茂金属聚乙烯是一种新型热塑性塑料,是20世纪90年代聚烯烃工业最重要的技术进步,是继LLDPE生产技术之后的重大创新。由于它是用茂金属(MAO)作为聚合催化剂生产的聚乙烯,其性能与用传统齐格勒-纳塔催化剂聚合的PE有显著的不同。茂金属催化剂独特的优异性能及其在茂金属聚乙烯合成中的应用引起了市场的广泛关注。许多世界著名的大型石化公司都投入了巨大的人力物力进行开发和研究,成为聚烯烃行业乃至整个塑料行业的热门话题。

早期用于乙烯聚合的茂金属催化剂只能得到分子量2 ~ 3万的蜡,催化活性不高,没有实际意义,因此没有引起重视和推广。直到1980,德国汉堡大学的Kaminsky教授发现,在甲苯溶液中,用二环戊二烯基氯化锆(CP2ZrCl2)和甲基铝氧烷(MAO)组成的* *催化剂进行乙烯聚合。该催化剂的活性高达106g-PE/g-Zr,反应速率与酶相当。MAO是由二甲基铝和水在非聚合体系条件下合成的高齐聚度甲基铝氧烷。卡明斯基教授的发现为茂金属催化剂的研究注入了活力,吸引了众多公司参与开发研究,并取得了长足的进展。1991年,美国埃克森公司首次实现茂金属催化剂在聚烯烃工业生产中的应用,生产出第一批茂金属聚乙烯(mPE),商品名为“Exact”。

在茂金属聚烯烃中,mPE发展最快,也比较成熟,主要品种有线性低密度聚乙烯(LLDPE)和极低密度聚乙烯(VLDPE)。mPE有两个系列,一个是主要针对包装领域的薄膜产品级,另一个是以辛烯-1为* * *单体的塑料体,称为POP(聚烯烃塑料)。MPE膜级具有较低的熔点和明显的熔融区,在韧性、透明性、热粘度、热封温度、低气味等方面明显优于传统聚乙烯,可用于生产重型包装袋、金属垃圾桶内胆、食品包装、拉伸膜等。

目前茂金属线性低密度聚乙烯的消费量约占线性低密度聚乙烯总消费量的15%,预计到2010年这一比例将达到22%。据统计,目前世界茂金属聚乙烯年产量约为15万吨,其中用于食品包装的产品占总消费量的36%,非食品包装占47%,其他方面(医药、汽车、建筑等。)占17%。

聚乙烯是合成树脂中产量最大、发展最快、品种开发最活跃的品种。聚乙烯能否达到高性能,很大程度上取决于催化剂的性能。茂金属催化剂具有优异的催化* * *聚合的能力,能使大多数* * *聚合物与乙烯聚合,能使极性单体催化聚合,这是传统催化剂难以实现的;在环烯烃聚合方面,传统催化剂只能是开环聚合,而茂金属催化剂可以用于双键加成聚合。

由于许多发达国家已采用茂金属线性低密度聚乙烯代替常规线性低密度聚乙烯,茂金属线性低密度聚乙烯的年均消费增长率将高于线性低密度聚乙烯,达到15%。未来,发达国家近一半的线性低密度聚乙烯产量增长将来自茂金属线性低密度聚乙烯。预计2009年美国市场对茂金属线性低密度聚乙烯的需求将增加到65438+34万吨。

聚乙烯工业的发展

聚乙烯(PE)是中国使用最广泛的合成树脂。主要用于制作薄膜、容器、管材、单丝、电线电缆、日用品等。也可用作电视、雷达的高频绝缘材料。随着石化工业的发展,聚乙烯生产发展迅速,约占塑料总产量的1/4。中国国民经济的持续快速发展为合成树脂行业创造了良好的发展氛围,聚乙烯(PE)行业正以更快的速度增长。

2008年6-6月,我国聚乙烯树脂累计产量为3520250.09吨,同比增长2.36%。2008年6月至2008年6月,中国进口初级形态乙烯聚合物2537799893.00公斤,汇款4085020175.00美元。出口初级形态乙烯聚合物97,449,745.00公斤,出口创汇65,438+052,849,306.00美元。

在2008-2011年期间,亚太地区新的聚乙烯项目主要位于中国、印度和韩国,中国将继续成为动力源。中国正在成为世界上最大的PE薄膜和包装袋出口国,向北美、西欧和日本供应大量产品。此外,薄膜、编织袋、管材、电缆料、中空容器、周转箱等产品的强劲需求将带动聚乙烯消费的增长。因此,中国聚乙烯产能将继续快速增长。预测到2010年,我国聚乙烯产量将达到17万吨左右,需求将达到1414万吨。市场发展前景看好。