佛山市华瑞塑料材料有限公司

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聚乙烯{PE}是什么

编辑:佛山市华瑞塑料材料有限公司时间:2021-11-26

简介

聚乙烯1922年由英国ICI公司合成,1933年,英国卜内门化学工业公司发现乙烯在高压下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工业化,通称为高压法。1953年联邦德国K.齐格勒发现以TiCl4-Al(C2H5)3催化剂乙烯在较低压力下也可聚合。此法由联邦德国赫斯特公司于1955年投入工业化生产,通称为低压法聚乙烯。50年代初期,美国菲利浦石油公司发现以氧化铬-硅铝胶催化剂,乙烯在中压下可聚合生成高密度聚乙烯,并于1957年实现工业化生产。60年代,加拿大杜邦公司开始以乙烯和 α-烯烃用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年,美国联合碳化物公司陶氏化学公司先后采用低压法制成低密度聚乙烯,称作线型低密度聚乙烯,其中以联合碳化物公司的气相法较为重要。线型低密度聚乙烯性能与低密度聚乙烯相似,而又兼有高密度聚乙烯的若干特性,加之生产中能量消耗低,因此发展极为迅速,成为令人注目的新合成树脂之一。 

低压法的核心技术在于催化剂。德国齐格勒发明的TiCl4-Al(C2H5)3体系为聚烯烃的一代催化剂,催化效率较低,每克约得数千克聚乙烯。1963年比利时索尔维公司首创以镁化合物为载体的第二代催化剂,催化效率达每克钛得数万至数十万克聚乙烯。采用第二代催化剂还可省去脱除催化剂残渣的后处理工序。以后又发展了气相法高效催化剂。1975年,意大利蒙特爱迪生集团公司研制成可省去造粒而直接生产球状聚乙烯的催化剂,被称作第三代催化剂,是高密度聚乙烯生产的又一变革。

聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的,耐热老化性差于聚合物的化学结构和加工条。聚乙烯可用一般热塑性塑料的成型方法加工。用途十分广泛,主要用来制造薄膜、包装材料、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等,并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。随着石油化工的发展,聚乙烯生产得到迅速发展,产量约占塑料总产量的1/4。1983年世界聚乙烯总生产能力为24.65 Mt,在建装置能力为3.16 Mt。2011年最新统计结果,全球产能达到96 Mt,聚乙烯生产的发展趋势显示,生产消费逐步向亚洲地区转移,中国日渐成为重要的消费市场。

性能

一般特性

聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒,外观呈乳白色,有似蜡的手感,吸水率低,小于0.01%。聚乙烯膜透明,并随结晶度的提高而降低。聚乙烯膜的透水率低但透气性较大,不适于保鲜包装而适于防潮包装。易燃、氧指数为17.4,燃烧时低烟,有少量熔融落滴,火焰上黄下蓝,有石蜡气味。聚乙烯的耐水性较好。制品表面无极性,难以粘合和印刷,经表面处理有所改善。支链多其耐光降解和耐氧化能力差。

其分子量在1万~10万范围内。分子量超过10万的则为超高分子量聚乙烯。分子量越高,其物理力学性能越好,越接近工程材料的要求水平。但分子量越高,其加工的难度也随之增大。聚乙烯熔点为100~130℃其耐低温性能优良。在-60℃下仍可保持良好的力学性能,但使用温度在80~110℃。

常温下不溶于任何已知溶剂中,70℃以上可少量溶解于甲苯乙酸戊酯三氯乙烯等溶剂中。 

生产工艺

编辑 语音

聚乙烯按聚合压力可以分为高压法、中压法、低压法。

高压法用来生产低密度聚乙烯,这种方法开发得早,用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展,其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说,有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯,而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯,还可通过加共聚单体,生产中、低密度聚乙烯,也称为线型低密度聚乙烯。各种低压法工艺发展很快。 

高压法

用氧或过氧化物等作引发剂,使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。乙烯经二级压缩后进入反应器,在压力100~300 MPa、温度200~300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯,反应物经减压分离,使未反应的乙烯回收后循环使用,熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。 

所用聚合反应器有管式反应器(管长可达 2000 m)和釜式反应器两种。管式法流程的单程转化率20%~34%,单线年生产能力100 kt。釜式法流程的单程转化率20%~25%,单线年生产能力180 kt。

低压法

分淤浆法、溶液法和气相法三种,除溶液法外,聚合压力都在2 MPa以下。一般步骤有催化剂的配制、乙烯聚合、聚合物的分离和造粒等。

淤浆法:生成的聚乙烯不溶于溶剂而呈淤浆状。淤浆法聚合条件温和,易于操作,常用烷基铝活化剂氢气分子量调节剂,多采用釜式反应器。由聚合釜出来的聚合物淤浆经闪蒸釜、气液分离器到粉料干燥机,然后去造粒。生产过程中还包括溶剂回收、溶剂精制等步骤。采用不同的聚合釜串联或并联的组合方式,可以得到不同分子量分布的产品。

溶液法:聚合在溶剂中进行,但乙烯和聚乙烯均溶于溶剂中,反应体系为均相溶液。反应温度(≥140℃)、压力(4~5MPa)较高。特点是聚合时间短,生产强度大,可兼产高、中、低三种密度的聚乙烯,能较好地控制产品的性质;但溶液法所得聚合物分子量较低,分子量分布窄,固体物含量较低。 

气相法:乙烯在气态下聚合, 一般采用流化床反应器。催化剂有铬系和钛系两种,由贮罐定量加入到床层内,用高速乙烯循环以维持床层流态化,并排除聚合反应热。生成的聚乙烯从反应器底部出料。反应器的压力约2 MPa,温度85~100℃。气相法是生产线型低密度聚乙烯主要的方法,气相法省去了溶剂回收和聚合物干燥等工序,且比溶液法节省投资15%和操作成本10%。为传统高压法投资的30%,操作费的1/6。因而得到了迅速发展。但气相法在产品质量及品种上有待进一步改进。 

中压法

用负载于硅胶上的铬系催化剂,在环管反应器中,使乙烯在中压下聚合,生产高密度聚乙烯。 

加工和应用:可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工,广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。在实际生产中,为了提高聚乙烯对紫外线和氧化作用的稳定性,改善加工及使用性能,需加入少量塑料助剂。常用的紫外线吸收剂为邻羟基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等,炭黑是优良的紫外线屏蔽剂。此外,还加入抗氧剂润滑剂着色剂等,使聚乙烯的应用范围更加扩大。

应用

高压聚乙烯:一半以上用于薄膜制品,其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等 

中低、压聚乙烯:以注射成型制品及中空制品为主。

超高压聚乙烯:由于超高分子聚乙烯优异的综合性能,可作为工程塑料使用。