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　　聚乙烯(polyethylene ，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。 　　化学分类 　　聚乙烯(POLYETHYLENE，PE)是由乙烯聚合而成之聚合物，产品发展至今已有60年左右历史，全球聚乙烯产量居五大泛用树脂之首。 　　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、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。 　　低密度聚乙烯(LOW DENSITY POLYETHYLENE，LDPE)俗称高压聚乙烯，因密度较低，材质最软，主要用在塑胶袋、农业用膜等。 　　高密度聚乙烯(HIGH DENSITY POLYETHYLENE，HDPE)俗称低压聚乙烯，与LDPE及LLDPE相较，有较高之耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，此外电绝缘性和抗冲击性及耐寒性能很好，主要应用于吹塑、注塑等领域。 　　线型低密度聚乙烯(LINEAR LOW DENSITY 　　POLYETHYLENE，LLDPE)，则是乙烯与少量高级Α-烯烃在催化剂存在下聚合而成之共聚物。LLDPE外观与LDPE相似，透明性较差些，惟表面光泽好，具有低温韧性、高模量、抗弯曲和耐应力开裂性，低温下抗冲击强度较佳等优点。 　　LLDPE应用领域几乎已渗透到所有LDPE市场。现阶段LLDPE和HDPE处于生命周期的成长阶段;LDPE则在1980代末逐渐进入发展成熟期,世界上已少有LDPE设备投产。聚乙烯可用挤出、注射、模塑、吹塑和熔纺等方法成型，广泛应用于工业、农业、包装及日常工业中，在中国应用相当广泛，薄膜是其最大的用户，约消耗低密度聚乙烯77%，高密度聚乙烯的18%，另外，注塑制品、电线电缆、中空制品等都在其消费结构中占有较大的比例，在塑料工业中占有举足轻重的地位。 　　结构与特点 　　CH2=CH2+CH2=CH2+??????→―CH2―CH2―CH2―CH2?????? 　　简写：nCH2=CH2→―[CH2―CH2]n― 　　聚合压力大小：高压、中压、低压; 　　聚合实施方法：淤浆法、溶液法 、气相法; 　　产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度、超低密度; 　　产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。 　　结构 　　聚乙烯的分子是长链线型结构或支结构，为典型的结晶聚合物。在固体状态下，结晶部分与无定型共存。结晶度视加工条件和原处理条件而异，一般情况下，密度高结晶度就越大。L.DP E结晶度通常为55 %-- 6 5%，HDPF结晶度为80%-90%。图2-1示出PE结构示意图。 　　从图中可见，PE分子均有一定的支化度。而LDPE支化度高。在每1000个碳原子中含有15 ^-25个甲基侧链以及少量的和丁基侧链，由于侧链或支链降低了分子的规整度，所以，会含大量支链的PE结晶度、密度和刚性均低。HDPE的支化低，每1000个碳原子的主链上只有5-7个乙基侧链，故而结晶高，密度、刚性和硬度等性能均较好。度上依赖于聚合物的分子量、支化度和结晶度，如断裂伸长率主要取决于PE密度高和结晶度大，其力学性能就好，但延展性就差，所以，了解聚合物结构会对其结构改性和其他改性有很大帮助?一般来说H DPE拉伸强度为20一25MPa，而LDPE拉伸强度仅为10---2f5MPa。这一数值距离工程材料的拉伸强度(100 -200MPa)还相差很大的距离。 　　产品用途 　　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。 　　熔点 140℃ 　　熔化焓292.88J/g 　　加工方面 　　聚乙烯可用吹塑、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。 　　应用薄膜 　　低密度聚乙烯广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。 　　1975年以来，高密度聚乙烯薄膜也得到发展，它的强度高、耐低温、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。 　　此外，还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层，制成高分子复合材料。 　　中空制品 　　高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。如牛奶瓶、去污剂瓶; 　　管板材 　　挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设;挤出的板材可进行二次加工;也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作台板和建筑材料;防护套(例如缆索护套)。 　　纤维 　　中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。 　　研制出超高强度聚乙烯纤维(强度可达3～4GPa)，可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。 　　杂品 　　用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等;电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等;制造结构件时要用高密度聚乙烯。 　　生产方法 　　聚乙烯按聚合压力可以分为高压法、中压法、低压法;按介质来分可以分为淤浆法、溶液法、气相法。 　　分为高压法、低压法、中压法三种。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。中压法仅菲利浦公司至今仍在采用，生产的主要是高密度聚乙烯。 　　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(图3)，在压力100～300MPa、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。(见彩图) 　　所用聚合反应器有管式反应器(管长可达 　　2000m)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100kt。釜式法流程的单程转化率20%～25%，单线年生产能力180kt。 　　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2MPa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。 　　①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，常用烷基铝作活化剂，氢气作分子量调节剂，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(图4)。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。 　　②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。 　　③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(图5)。反应器的压力约2MPa，温度85～100℃。气相法是生产线型低密度聚乙烯最主要的方法，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。 　　生产工艺 　　世界上拥有聚乙烯技术的公司很多，拥有LDPE技术的有7家，LLDPE和全密度技术的企业有10家，HDPE技术的企业有12家。从技术发展情况来看，高压法生产的LDPE是PE树脂生产中技术最成熟的方法，釜式法和管式法工艺技术均已成熟，这两种生产工艺技术同时并存。国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发聚合体系，可降低反应温度和压力。 　　高压法生产LDPE将向大型化、管式化方向发展。而低压法生产HDPE和LLDPE，主要采用钛系和络系催化剂，欧洲和日本大多采用钛系催化剂，而美国大多采用络系催化剂。 　　世界上主要应用的聚乙烯生产技术共用11种，我国的PE生产工艺有8种。 　　(1)高压管式和釜式反应工艺 　　(2)三井化学低压淤液法CX工艺 　　(3)BP气相法Innovene生产工艺 　　(4)雪佛龙-菲利蒲斯公司双环管反应器LPE工艺 　　(5)北欧化工北星(Bastar)双峰工艺 　　(6)低压气相法Unipol工艺 　　(7)巴赛尔聚烯烃公司Hostalen工艺 　　(8)Sclartech溶液法生产工艺 　　催化剂技术：催化剂是PE工工艺关键部分，也是其技术开发的焦点。特别是1991年茂金属催化剂在美国实现了工业化，使得PE生产技术进入了新的发展阶段。 　　执行标准 　　GB-T1037---1988 塑料薄膜和片材透水蒸汽性试验方法杯式法 　　GB-T1040---1992 塑料拉伸性能试验方法，东方工程 一五、一五三四七七、九七八 任总 然提供 　　GB-T1842---1980 聚乙烯环境应力开裂试验方法 　　GB-T2918---1998 塑料试样状态调节和试验的标准环境 　　GB/T5470---1985 塑料冲击脆化温度试验方法 　　GB-T6672---1986 塑料薄膜和薄片厚度的确定机械测量法 　　GB-T6673---1986 塑料薄膜与片材长度和宽度的规定 　　GB-T9352---1988 热塑性塑料压塑试样的制备 　　GB-T 给水用聚乙烯(PE)管材 　　GB-T5 给水用聚乙烯(PE)管道系统 第2部分 管件
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