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聚乙烯材料介绍
日期:
2021-03-16
浏览:
3794
简介
:
聚乙烯(polyethylene ,简称PE)是
乙烯
经聚合制得的一种
热塑性树脂
。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TiCl
4
-Al(C
2
H
5
)
3
为
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
为
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
和
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
公司的气相法最为重要。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,成为最令人注目的新
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TiCl
4
-Al(C
2
H
5
)
3
体系为
聚烯烃
的第一代
催化剂
,催化效率较低,每克
钛
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,中国日渐成为最重要的消费市场。
分类
:
聚乙烯依聚合方法、分子量高低、链结构之不同,分
高密度聚乙烯
(HDPE)、
低密度聚乙烯
(LDPE)及
线性低密度聚乙烯
(LLDPE)。
LDPE
:
性质:无味、无臭、无毒、表面无光泽、乳白色蜡状颗粒,密度约0.920 g/cm
3
,熔点130℃~145℃。不溶于水,微溶于
烃类
等。能耐大多数酸碱的侵蚀,吸水性小,在低温时仍能保持柔软性,电绝缘性高。生产工艺:主要有高压管式法和釜式法两种。为降低反应温度和压力,管式法工艺普遍采用低温高活性引剂引发聚合体系,以高纯度乙烯为主要原料,以
丙烯
、
丙烷
等为密度调整剂,使用高活性引发剂在约200℃~330℃、150~300MPa条件下进行
聚合反应
。反应器中引发聚合的熔融聚合物,必须要经过高压、中压和低压冷却、分离,高压循环气体经过冷却、分离后送入超高压(300 MPa)压缩机入口,中压循环气体经过冷却、分离后送入高压(30 MPa)压缩机入口,而低压循环气体经过冷却、分离后送入低压(0.5 MPa)压缩机循环利用,而熔融聚乙烯经过高压、低压分离后送入
造粒机
,进行水中切粒,在造粒时,企业可以根据不同应用领域,加入适宜的添加剂,颗粒经包装出厂。
用途:可以采用注塑、挤塑、吹塑等加工方法。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、涂层和
合成纸
等。
LLDPE
:
性质:由于LLDPE和LDPE的分子结构明显不同,性能也有所不同。与LDPE相比,LLDPE具有优异的耐环境应力开裂性能和电绝缘性,较高的耐热性能、抗冲和耐穿刺性能等。生产工艺:LLDPE树脂主要利用全密度聚乙烯装置生产,代表性的生产工艺为Innovene工艺和UCC的Unipol工艺。用途:通过注塑、挤出、吹塑等成型方法,生产薄膜、日用品、管材、电线电缆等。
HDPE
:
性质:本色、圆柱状或扁圆状颗粒,颗粒光洁,粒子的尺寸在任意方向上应为2 mm~5 mm,无机械杂质,具热塑性。粉料为本白色粉末,合格品允许有微黄色。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,在低温时仍能保持柔软性,电绝缘性高。
生产工艺:
采用气相法和淤浆法二种生产工艺。
用途:采用注塑、
吹塑
、
挤塑
、
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、
鱼网
和编织用纤维、电线电缆等。
性能
:
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℃。
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