分為高壓法(由高壓工藝從乙烯合成,其合成壓力100~300MPa,溫度為150~275℃,0.05%~0.1%的氧或過氧化物作為催化劑;合成或在攪拌罐中間歇發生,或在管式反應器中連續發生)、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產低密度聚乙烯,這種方法開發得早,用此法生產的聚乙烯至今約占聚乙烯總產量的2/3,但隨著生產技術和催化劑的發展,其增長速度已大大落後於低壓法。低壓法就其實施方法來說,有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法主要用於生產高密度聚乙烯,而溶液法和氣相法不僅可以生產高密度聚乙烯,還可通過加***聚單體,生產中、低密度聚 聚乙烯乙烯,也稱為線型低密度聚乙烯。近年來,各種低壓法工藝發展很快。中壓法僅菲利浦公司至今仍在采用,生產的主要是高密度聚乙烯。
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聚乙烯特性
聚乙烯無臭,無毒,手感似蠟,具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70~-100℃),化學穩定性好,能耐大多數酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸),常溫下不溶於壹般溶劑,吸水性小,但由於其為線性分子可緩慢溶於某些有機溶劑,且不發生溶脹,電絕緣性能優良;但聚乙烯對於環境應力(化學與機械作用)是很敏感的,耐熱老化性差。
聚乙烯的性質因品種而異,主要取決於分子結構和密度。
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種類
(1) LDPE:低密度聚乙烯、高壓聚乙烯
(2)LLDPE:線形低密度聚乙烯
(3)MDPE:中密度聚乙烯、雙峰樹脂
(4)HDPE:高密度聚乙烯、低壓聚乙烯
(5)UHMWPE:超高分子量聚乙烯
(6)改性聚乙烯:CPE、交聯聚乙烯(PEX)
(7)乙烯***聚物:乙烯-丙烯***聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯***聚物、乙烯-其它烯烴(如辛烯POE、環烯烴)的***聚物、乙烯-不飽和酯***聚物(EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH)
分子量達到3,000,000-6,000,000的線性聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的強度非常高,可以用來做防彈衣。
主要方法: 聚乙烯液相法(又分為溶液法和淤漿法)和氣相法(物料在反應器中的相態類型)。我國主要采用齊格勒催化劑的淤漿法。
條件與過程描述:純度99%以上的乙烯在催化劑四氯化鈦和壹氯二乙基鋁存在下,在壓力0.1-0.5MPa和溫度65-75℃的汽油中聚合得到HDPE的淤漿。經醇解破壞殘余的催化劑、中和、水洗,並回收汽油和未聚合的乙烯,經幹燥、造粒得到產品。
化學名稱:聚乙烯
英文名稱:Polyethylene(簡稱PE)
比重:0.94-0.96克/立方厘米成型收縮率:1.5-3.6% 成型溫度:140-220℃
特點:耐腐蝕性,電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優良,可以氯化,化學交聯、輻照交聯改性,可用玻璃纖維增強。低壓聚乙烯的熔點,剛性,硬度和強度較高,吸水性小,有良好的電性能和耐輻射性;高壓聚乙烯的柔軟性,伸長率,沖擊強度和滲透性較好;超高分子量聚乙烯沖擊強度高,耐疲勞,耐磨. 低壓聚乙烯適於制作耐腐蝕零件和絕緣零件;高壓聚乙烯適於制作薄膜等;超高分子量聚乙烯適於制作減震,耐磨及傳動零件。
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成型特性
1.結晶料,吸濕小,不須充分幹燥,流動性極好流動性對壓力敏感,成型時宜用高壓註射,料溫均勻,填充速度快,保壓充分.不宜用直接澆口,以防收縮不均,內應力增大。註意選擇澆口位置,防止產生縮孔和變形.
2.收縮範圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲。冷卻速度宜慢,模具設冷料穴,並有冷卻系統.
3.加熱時間不宜過長,否則會發生分解。
4.軟質塑件有較淺的側凹槽時,可強行脫模.
5.可能發生融體破裂,不宜與有機溶劑接觸,以防開裂
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聚乙烯類產品
產品類別
聚乙烯(PE)是通用合成樹脂中產量最大的品種,主要包括低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及壹些具有特殊性能的產品。
聚乙烯物理性能
聚乙烯為白色蠟狀半透明材料,柔而韌,比水輕,無毒,具有優越的介電性能。易燃燒且離火後繼續燃燒。透水率低,對有機蒸汽透過率則較大。聚乙烯的透明度隨結晶度增加而下降在壹定結晶度下,透明度隨分子量增大而提高。高密度聚乙烯熔點範圍為132-135oC,低密度聚乙烯熔點較低(112oC)且範圍寬。
常溫下不溶於任何已知溶劑中,70oC以上可少量溶解於甲苯、乙酸戊 聚乙烯酯、三氯乙烯
等溶劑中
聚乙烯化學性能
聚乙烯有優異的化學穩定性,室溫下耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類、氫氧化鈉、氫氧化鉀等各種化學物質,硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作用。聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解,在紫外線作用下容易發生降解,碳黑對聚乙烯有優異的光屏蔽作用。受輻射後可發生交聯、斷鏈、形成不飽和基團等反映。
各類聚乙烯產品用途
高壓聚乙烯:壹半以上用於薄膜制品,其次是管材、註射成型制品、電線包裹層等
中低、壓聚乙烯:以註射成型制品及中空制品為主。
超高壓聚乙烯:由於超高分子聚乙烯優異的綜合性能,可作為工程塑料使用。
熔點 140攝氏度
熔化焓292.88J/g
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不同密度的聚乙烯
概況
LDPE是低密度聚乙烯的英文縮寫,即低密度高壓聚乙烯
HDPE是高密度聚乙烯的英文縮寫,即高密度低壓聚乙烯。
二者密度不同,壹般密度大於0.94的為HDPE,小於0.925的為LDPE,在此之間的為MDPE(中密度聚乙烯)。
LDPE(低密度高壓聚乙烯): 感官鑒別:手感柔軟:白色透明,但透明度壹般,燃燒鑒別:燃燒火焰上黃下藍;燃燒時無煙,有石蠟的氣味,熔融滴落,易拉絲
HDPE(高密度聚乙烯):HDPE是壹種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈壹定程度的半透明狀。PE具有優良的耐大多數生活和工業用化學品的特性。某些種類的化學品會產生化學腐蝕,例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸),芳香烴(二甲苯)和鹵化烴 (四氯化碳)。該聚合物不吸濕並具有好的防水蒸汽性,可用於包裝用途。HDPE具有很好的電性能,特別是絕緣介電強度高,使其很適用於電線電纜。中到高分子量等級具有極好的抗沖擊性,在常溫甚至在-40℃低溫度下均如此。
低密度聚乙烯( LDPE)
通常用高壓法(147.17-196.2MPa)生產,故又稱為高壓聚乙烯。由於用高壓法生產的聚乙烯分子鏈中含有較多的長短支鏈(每1000個碳鏈原子中含有的支鏈平均數21),所以結晶度較低(45%-65%),密度較小(0.910-0.925),質輕,柔性,耐低溫性、耐沖擊性較好。LDPE廣泛用於生產薄膜、管材(軟)、電纜絕緣層和護套、人造革等。
高密度聚乙烯(HDPE)
主要是采用低壓生產,故又稱低壓聚乙烯。HDPE分子中支鏈少,結晶度高(85%-90%),密度高(0.941-0.965),具有較高的使用溫度,硬度、力學強度和耐化學藥品性較好。 聚乙烯適用於中空吹塑、註塑和擠出各種制品(硬),如各種容器、網、打包帶,並可用作電纜覆層、管材、異型材、片材等。
聚乙烯樹脂分類及性能
聚乙烯的種類:
(1) LDPE:低密度聚乙烯(又稱高壓聚乙烯)
(2) LLDPE:線形低密度聚乙烯
(3) MDPE:中密度聚乙烯
(4) HDPE:高密度聚乙烯(又稱低壓聚乙烯)
(5) UHMWPE:超高分子量聚乙烯
(6) 改性聚乙烯:氯化聚乙烯(CPE)、交聯聚乙烯(PEX)
(7) 乙烯***聚物:乙烯-丙烯***聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯***聚物、乙烯-其它烯烴(如辛烯POE、環烯烴)的***聚物、乙烯-不飽和酯***聚物(EAA、EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH)。分子量達到300萬-600萬的聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的強度非常高,可以用來做防彈衣。
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LDPE樹脂
性質:無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒,密度約0.920g/cm3,熔點130℃~145℃。不溶於水,微溶於烴類、甲苯等。能耐大多數酸堿的侵蝕,吸水性小,在低溫時仍能保持柔軟性,電絕緣性高。
生產工藝:主要有高壓管式法和釜式法兩種。從目前發展狀況看,為降低反應溫度和壓力,管式法工藝普遍采用低溫高活性引劑引發聚合體系,以高純度乙烯為主要原料,以丙烯/丙烷等為密度調整劑,使用高活性引發劑在約200℃~330℃、150-300MPa條件下進行聚合反應。反應器中引發聚合的熔融聚合物,必須要經過高壓、中壓和低壓冷卻、分離,高壓循環氣體經過冷卻、分離後送入超高壓(300MPa)壓縮機入口,中壓循環氣體經過冷卻、分離後送入高壓(30MPa)壓縮機入口,而低壓循環氣體經過冷卻、分離後送入低壓(0.5MPa)壓縮機循環利用,而熔融聚乙烯經過高壓、低壓分離後送入造粒機,進行水中切粒,在造粒時,企業可以根據不同應用領域,加入適宜的添加劑,顆粒經包裝出廠。
用途:可以采用註塑、擠塑、吹塑等加工方法。主要用作農膜、工業用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機械零件、日用品、建築材料、電線、電纜絕緣、塗層和合成紙等。
力學性能
聚乙烯的力學性能壹般,拉伸強度較低,抗蠕變性不好,耐沖擊性好。沖擊強度LDPE>LLDPE>HDPE,其他力學性能LDPE<LLDPE<HDPE。主要受密度、結晶度和相對分子質量的影響,隨著這幾項指標的提高,其力學性能增大。耐環境應力開裂性不好,但當相對分子質量增加時,有所改善。耐穿刺性好,其中LLDPE最好。
熱學性能
聚乙烯的耐熱性不高,隨相對分子質量和結晶度的提高有所改善。耐低溫性能好,脆性溫度壹般可達-50℃以下;並隨相對分子質量的增大,最低可達-140℃。聚乙烯的線膨脹系數大,最高可達(20~24)×10-5/K。熱導率較高。
電學性能
因聚乙烯無極性,所以具有介電損耗低、介電強度大的電性能優異,即可以做調頻絕緣材料、耐電暈性塑料,又可以做高壓絕緣材料。
環境性能
聚乙烯屬於烷烴惰性聚合物,具有良好的化學穩定性。在常溫下耐酸、堿、鹽類水溶液的腐蝕,但不耐強氧化劑如發煙硫酸、濃硝酸和鉻酸等。聚乙烯在60℃以下不溶於壹般溶劑,但與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等長期接觸會溶脹或龜裂。溫度超過60℃後,可少量溶於甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松節油、礦物油
及石蠟中;溫度高於100℃,可溶於四氫化萘。
由於聚乙烯分子中含有少量雙鍵和醚鍵,其耐候性不好,日曬、雨淋都會引
起老化,需要加入抗氧劑和光穩定劑改善。
加工特性
因LDPE、HDPE的流動性好,加工溫度低,粘度大小適中,分解溫度低,在惰性氣體中高溫度300℃不分解,所以是壹種加工性能很好的塑料。但LLDPE的粘度稍高,需要增加電機功率20%~30%;易發生熔體破裂,需增加口模間隙和加入加工助劑;加工溫度稍高,可達200~215℃。聚乙烯的吸水率低,加工前不
需要幹燥處理。
聚乙烯熔體屬於非牛頓流體,粘度隨溫度的變化波動較小,而剪切速率的增加下降快,並呈線性關系,其中以LLDPE的下降最慢。
聚乙烯制品在冷卻過程中容易結晶,因此,在加工過程中應註意模溫。以控制制品的結晶度,使之具有不同的性能。聚乙烯的成型收縮率大,在設計模具時壹定要考慮。
聚乙烯的熔體流動速率與制品種類的關系如下表所示
聚乙烯熔體流動速率與制品種類的關系
用途 熔體流動速率,g/10min
LDPE LLDPE HDPE
吹塑薄膜
重包裝薄膜
擠出平膜
單絲、扁絲
管材、型材
中空吹塑容器
電纜絕緣層
註塑制品
塗覆
旋轉成型 0.3~8.0
0.1~1.0
1.4 ~2.5
-
0.1 ~5.0
0.3 ~0.5
0.2 ~0.4
1.5 ~50
20 ~200
0.75 ~20 0.3 ~3.3
0.1 ~1.6
2.5 ~4.0
1.0 ~2.0
0.2 ~2.0
0.3 ~1.0
0.4 ~1.0
2.3 ~50
3.3 ~11
1.0 ~25 0.5 ~8.0
3.0 ~6.
-
0.25 ~1.2
0.1 ~5.0
0.2 ~1.5
0.5 ~8.0
2.0 ~20
5.0 ~10
3.0 ~20
聚乙烯的用途
用途 占樹脂的比例 制品
薄膜類制品 LDPE的50%
HDPE的10%
LLDPE的70% 用於食品、日用品、蔬菜、收縮、自粘、垃圾等輕質包裝膜,地膜、棚膜、保鮮膜等。
重包裝膜,撕裂膜、背心袋等。
包裝膜,垃圾袋、保鮮袋、超薄地膜等。
註塑制品 HDPE的30%
LDPE的10%
LLDPE的10% 日用品如:盆、筒、簍、盒等,周圍箱、瓦楞箱、暖瓶殼、杯、臺、玩具等。
中空制品 以HDPE為主 用於裝食品油、酒類、汽油及化學試劑的桶,玩具
管材類制品 以HDPE為主 給水、輸氣、灌溉、穿線、吸管、筆芯、用的管材,化妝品、藥品、鞋油、牙膏等用的管材。
絲類制品 圓絲用HDPE
扁絲用HDPE和LLDPE 漁網、纜繩、工業濾網、民用紗窗等。
紡織袋、布、撕裂膜。
電纜制品 以LDPE為主 電纜絕緣和保護材料
其他制品 HDPE、LLDPE
LDPE 打包帶
型材
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生產方法
分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產低密度聚乙烯,這種方法開發得早,用此法生產的聚乙烯至今約占聚乙烯總產量的2/3,但隨著生產技術和催化劑的發展,其增長速度已大大落後於低壓法。低壓法就其實施方法來說,有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法主要用於生產高密度聚乙烯,而溶液法和氣相法不僅可以生產高密度聚乙烯,還可通過加***聚單體,生產中、低密度聚乙烯,也稱為線型低密度聚乙烯。近年來,各種低壓法工藝發展很快。中壓法僅菲利浦公司至今仍在采用,生產的主要是高密度聚乙烯。
高壓法 用氧或過氧化物等作引發劑,使乙烯聚合為低密度聚乙烯的方法。乙烯經二級壓縮後進入反應器(圖3),在壓力100~300MPa、溫度200~300℃及引發劑作用下聚合為聚乙烯,反應物經減壓分離,使未反應的乙烯回收後循環使用,熔融狀的聚乙烯在加入塑料助劑後擠出造粒。(見彩圖)
所用聚合反應器有管式反應器(管長可達 2000m)和釜式反應器兩種。管式法流程的單程轉化率20%~34%,單線年生產能力100kt。釜式法流程的單程轉化率20%~25%,單線年生產能力180kt。
低壓法 分淤漿法、溶液法和氣相法三種,除溶液法外,聚合壓力都在2MPa以下。壹般步驟有催化劑的配制、乙烯聚合、聚合物的分離和造粒等。
①淤漿法 生成的聚乙烯不溶於溶劑而呈淤漿狀。淤漿法聚合條件溫和,易於操作,常用烷基鋁作活化劑,氫氣作分子量調節劑,多采用釜式反應器。由聚合釜出來的聚合物淤漿經閃蒸釜、氣液分離器到粉料幹燥機,然後去造粒(圖4)。生產過程中還包括溶劑回收、溶劑精制等步驟。采用不同的聚合釜串聯或並聯的組合方式,可以得到不同分子量分布的產品。
②溶液法 聚合在溶劑中進行,但乙烯和聚乙烯均溶於溶劑中,反應體系為均相溶液。反應溫度(≥140℃)、壓力(4~5MPa)較高。特點是聚合時間短,生產強度大,可兼產高、中、低三種密度的聚乙烯,能較好地控制產品的性質;但溶液法所得聚合物分子量較低,分子量分布窄,固體物含量較低。
③氣相法 乙烯在氣態下聚合, 壹般采用流化床反應器。催化劑有鉻系和鈦系兩種,由貯罐定量加入到床層內,用高速乙烯循環以維持床層流態化,並排除聚合反應熱。生成的聚乙烯從反應器底部出料(圖5)。反應器的壓力約2MPa,溫度85~100℃。氣相法是生產線型低密度聚乙烯 聚乙烯最主要的方法,氣相法省去了溶劑回收和聚合物幹燥等工序,且比溶液法節省投資15%和操作成本10%。為傳統高壓法投資的30%,操作費的1/6。因而得到了迅速發展。但氣相法在產品質量及品種上有待進壹步改進。
中壓法 用負載於矽膠上的鉻系催化劑,在環管反應器中,使乙烯在中壓下聚合,生產高密度聚乙烯。
加工和應用 可用吹塑、擠出、註射成型等方法加工,廣泛應用於制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。在實際生產中,為了提高聚乙烯對紫外線和氧化作用的穩定性,改善加工及使用性能,需加入少量塑料助劑。常用的紫外線吸收劑為鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等,炭黑是優良的紫外線屏蔽劑。此外,還加入抗氧劑、潤滑劑、著色劑等,使聚乙烯的應用範圍更加擴大。
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聚乙烯樹脂生產方法及工藝
聚乙烯生產方法:聚乙烯按聚合壓力可以分為高壓法、中壓法、低壓法;按介質來分可以分為淤漿法、溶液法、氣相法。
主要生產工藝:目前世界上擁有聚乙烯技術的公司很多,擁有LDPE技術的有7家,LLDPE和全密度技術的企業有10家,HDPE技術的企業有12家。從技術發展情況來看,高壓法生產的LDPE是PE樹脂生產中技術最成熟的方法,釜式法和管式法工藝技術均已成熟,目前這兩種生產工藝技術同時並存。國外各公司普遍采用低溫高活性催化劑引發聚合體系,可降低反應溫度和壓力。
高壓法生產LDPE將向大型化、管式化方向發展。而低壓法生產HDPE和LLDPE,主要采用鈦系和絡系催化劑,歐洲和日本大多采用鈦系催化劑,而美國大多采用絡系催化劑。
目前世界上主要應用的聚乙烯生產技術***用11種,我國的PE生產工藝有8種。
(1)高壓管式和釜式反應工藝
(2)三井化學低壓淤液法CX工藝
(3)BP氣相法Innovene生產工藝
(4)雪佛龍-菲利蒲斯公司雙環管反應器LPE工藝
(5)北歐化工北星(Bastar)雙峰工藝
(6)低壓氣相法Unipol工藝
(7)巴賽爾聚烯烴公司Hostalen工藝
(8)Sclartech溶液法生產工藝
催化劑技術:催化劑是PE工工藝關鍵部分,也是其技術開發的焦點。特別是1991年茂金屬催化劑在美國實現了工業化,使得PE生產技術進入了新的發展階段。
編輯本段
國內外聚乙烯工業現狀
目前世界各大PE生產企業大都已涉足茂金屬PE(mPE)生產領域,如陶氏化學、伊士曼、旭化成、阿托菲納、雪佛龍-菲利浦斯等公司。
日本旭化成化學購買陶氏化學的茂金屬催化劑專利Insite,采用淤漿法生產工藝生產茂金屬高密度聚乙烯(mHDPE),牌號為Creolex。由於性能優越,mPE1995年進入商業化發展以來,全球mPE樹脂的消費量每年翻壹番。預計到2010年,全球mPE產能將達到1700萬噸,其中:mLLDPE為7 聚乙烯00萬噸、mHDPE為600萬噸。
目前PE催化劑已經發展到第三代,日本三井化學和陶氏化學合作開發出新壹代茂金屬(Post-metallocene)催化劑。與傳統茂金屬和Z-N型催化劑不同,該催化劑可使極性單體如甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等與烯烴***聚,從而可用於開發具有粘結性、耐油性及氣體阻隔性能的全新聚烯烴樹脂。
我國非常重視PE生產技術,PE生產技術創新壹直被列入國家技術創新計劃項目。針對國內PE生產以氣相法工藝為主,產品牌號切換困難、過渡料多的問題,近年來國內PE生產企業紛紛開展了以現有聚乙烯生產技術改造為依托,氣相法聚乙烯冷凝、超冷凝工藝和淤漿法聚乙烯外循環工藝的開發工作,並取得實效。
目前我國Uuipol工藝的大部分生產裝置已經采用國產冷凝技術進行了改擴建,產量已經超出裝置原設計能力120%~200%。
薄膜 低密度聚乙烯總產量的壹半以上經吹塑制成薄膜,這種薄膜有良好的透明性和壹定的抗拉強度,廣泛用作各種食品、衣物、醫藥、化肥、工業品的包裝材料以及農用薄膜(見彩圖)。也可用擠出法加工成復合薄膜用於包裝重物。1975年以來,高密度聚乙烯薄膜也得到發展,它的強度高、耐低溫、防潮,並有良好的印刷性和可加工性。線型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜,其強度、韌性均優於低密度聚乙烯,耐刺穿性和剛性也較好,透明性雖較差,仍稍優於高密度聚乙烯。此外,還可以在紙、鋁箔或其他塑料薄膜上擠出塗布聚乙烯塗層,制成高分子復合材料。
中空制品 高密度聚乙烯強度較高,適宜作中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器,或用澆鑄法制成槽車罐和貯罐等大型容器。
管板材 擠出法可生產聚乙烯管材,高密度聚乙烯管強度較高,適於地下鋪設。擠出的板材可進行二次加工。也可用發泡擠出和發泡註射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料,作臺板和建築材料(見建築用高分子材料)。
纖維 中國稱為乙綸,壹般采用低壓聚乙烯作原料,紡制成合成纖維。乙綸主要用於生產漁網和繩索,或紡成短纖維後用作絮片,也可用於工業耐酸堿織物。目前已研制出超高強度聚乙烯纖維(強度可達3~4GPa),可用作防彈背心,汽車和海上作業用的復合材料。
雜品 用註射成型法生產的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉箱(見彩圖)、小型容器、自行車和拖拉機的零件等。制造結構件時要用高密度聚乙烯。
聚乙烯改性 聚乙烯的改性品種主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、交聯聚乙烯和***混改性品種。
氯化聚乙烯 以氯部分取代聚乙烯中的氫原子而得到的無規氯化物。氯化是在光或過氧化物的引發下進行的,工業上主要采用水相懸浮法來生產。由於原料聚乙烯的分子量及其分布、支化度及氯化後的氯化度、氯原子分布和殘存結晶度的不同,可得到從橡膠狀到硬質塑料狀的氯化聚乙烯。主要用途是作聚氯乙烯的改性劑,以改善聚氯乙烯抗沖擊性能。氯化聚乙烯本身還可作為電絕緣材料和地面材料。
氯磺化聚乙烯 當聚乙烯與含有二氧化硫的氯作用時,分子中的部分氫原子被氯和少量的磺酰氯(-SO2Cl)基團取代,就得到氯磺化聚乙烯。主要的工業制法為懸浮法。氯磺化聚乙烯耐臭氧、耐化學腐蝕、耐油、耐熱、耐光、耐磨和抗拉強度較好,是壹種綜合性能良好的彈性體,可用以制作接觸食品的設備部件。
交聯聚乙烯 采用輻射法(X射線、電子射線或紫外線照射等)或化學法(過氧化物或有機矽交聯)使線型聚乙烯成為網狀或體型的交聯聚乙烯。其中有機矽交聯法工藝簡單,操作費用低,且成型與交聯可分步進行,宜采用吹塑和註射成型。交聯聚乙烯的耐熱性、耐環境應力開裂性及機械性能均比聚乙烯有較大提高,適於作大型管材、電纜電線以及滾塑制品等。
聚乙烯的***混改性 將線型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯摻混後,就可用於加工薄膜及其他制品,產品性能比低密度聚乙烯好。聚乙烯和乙丙橡膠***混可制得用途廣泛的熱塑性彈性體。
茂金屬聚乙烯
茂金屬聚乙烯是壹種新穎熱塑性塑料,是90年代聚烯烴工業最重要的技術進展,是繼LLDPE生產技術後的壹項重要革新。由於它是使用茂金屬(MAO) 為聚合催化劑生產出來的聚乙烯,因此,在性能上與傳統的Ziegler-Natta催化劑聚合而成的PE有顯著的不同。茂金屬催化劑用於合成茂金屬聚乙烯獨特的優良性能和應用,引起了市場的普遍關註,許多世界著名大型石化公司投入巨大人力、物力競相開發和研究,成為聚烯烴工業乃至整個塑料工業的熱門話題。
早期,茂金屬催化劑用於乙烯聚合只能得到分子量為2~3萬的蠟狀物,而且催化活性不高,沒有實用意義,因而沒有引起重視和推廣。直到1980年,德國漢堡大學Kaminsky教授發現用二茂基氯鋯(CP2ZrCl2)和甲基鋁氧烷(MAO)組合的***催化劑在甲苯溶液中進行乙烯聚合,催化劑活性能高達106g-PE/g-Zr,反應速度與酶反應速度相當。MAO是二甲基鋁和水在聚合體系以外條件下合成的高齊聚度甲基鋁氧烷。Kaminsky教授的發現給茂金屬催化劑研究註入了活力,吸引了眾多公司參與開發和研究,並取得了相當大的進展。1991年美國埃克森(Exxon)公司首次實現了茂金屬催化劑用於聚烯烴工業化生產,生產出第壹批茂金屬聚乙烯(mPE),其商品名是“Exact”。
茂金屬聚烯烴中以mPE的發展最快和較成熟,主要品種為線型低密度聚乙烯(LLDPE)和甚低密度聚乙烯(VLDPE)。mPE有兩個系列,壹類是以包裝領域為主要目標的薄膜用品級,另壹類是以辛烯-1為***聚單體的塑性體,稱為POP(Polyolefine Plastmer)。mPE薄膜品級具有較低的熔點和明顯的熔區,並且在韌性、透明度、熱粘性、熱封溫度、低氣味方面等明顯優於傳統聚乙烯,可用於生產重包裝袋、金屬垃圾箱內襯、食品包裝、拉伸薄膜等。
目前,茂金屬線型低密度聚乙烯消費量占線型低密度聚乙烯總消費量的15%左右,預計到2010年這壹比例將達到22%。據統計,目前世界上茂金屬聚乙烯年產量約為1500多萬噸,其中用於食品包裝領域的產品約占總消費量的36%,非食品包裝約占47%,其他方面(醫藥、汽車和建築等)約占17%。
聚乙烯在合成樹脂中產量最大、發展最快、品種開發最活躍,能否實現聚乙烯的高性能化,很大程度上取決於催化劑的性能。茂金屬催化劑具有優異的催化***聚能力,它能使大多數***聚體與乙烯***聚,並且能夠使極性單體催化聚合,而使用傳統催化劑很難實現;在環烯聚合方面,傳統催化劑只能開環聚合,而用茂金屬催化劑能雙鍵加成聚合。