高分子——聚乙烯

聚乙烯及其先进生产技术的进展

摘要：聚乙烯（PE）是通用合成树脂中应用最广泛的品种，聚乙烯是由乙烯单体聚合而成的，它综合性能好，产量大，应用广泛，价格低廉。本文从聚乙烯的结构性能等介绍了它无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电

绝缘性能优良等优良的性能，来说明聚乙烯在人们生活中有着不可估量的地位。然后进一步论述了聚乙烯目前的先进技术如冷凝及超冷凝技术、不造粒技术、共聚技术、反应器新配置技术、双峰技术等。并在最后得出了聚乙烯将在未来有着更为广泛的应用。

1. 引言：

聚乙烯（PE）是结晶热塑性树脂。它由乙烯单体自由基聚合而成的的高分子聚合物，分子式为：-[-CH2—CH2-]n-。聚乙烯的合成原料为石油，乙烯是通过石油裂解而得到的。由于世界上石油资源十分丰富，因此聚乙烯的产量自二十世纪六十年代中期以来一直高居首位，约占世界塑料产量的

1/3。

1933年有人将乙烯与苯甲醛在高压下加热，以研究高压

条件对化学的影响，在乙烯压力为1400的大气压，受热温度为170℃的条件下，反应结束后，热压釜器壁上附有固体蜡状物，这是第一次发现的固体聚乙烯。后来进过改进后，在高压条件下由乙烯聚合获得聚乙烯。1939年开始工业生产，广泛的用于电器工业、化学工业、食品工业、机器制造业以及农业等方面。乙烯在高压下可聚合生成聚乙烯的方法通称为高压法

1953年联邦德国K.齐格勒发现以TiCl4-Al(C2H5)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。

由于各种不同的方法的出现，合成的聚乙烯不仅密度不同而且物理-机械性能也不同。所以生产方法的不同也使得聚乙烯塑料有了各种不同的品种，它们有着不同的用途。

根据合成的方法的不同，可分为：

按聚合压力大小：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；

产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。

等等不同的产品。

2. 聚乙烯的结构

聚乙烯的结构式为：

CH2=CH2+CH2=CH2+······→—CH2—CH2—CH2—C H2······

简写：nCH2=CH2→—[CH2—CH2]—

由聚乙烯的结构式可以看出，聚乙烯为线性聚合物，具有同烷烃相似的结构，属于高分子长链脂肪烃。又因为—C—C —链是柔性链，切实且是线性长链，所以聚乙烯是柔性很好的热塑性聚合物。分子对称且无极性基团存在，又使得它的分子作用力比较小。聚乙烯分子链的空间排列成平面锯齿形，其键角为109.3°。分子链具有良好的柔顺性与规整性，是的聚乙烯的分子链可以反复折叠并整齐堆砌排列形成结晶。

根据红外光谱的研究发现，聚乙烯的分子链中含有支链，用不同的方法的合成的聚乙烯含有的支链的多少有较大的

不同。像有的含有较多的长支链的聚乙烯，会使得其自身的

熔点、屈服点、表面硬度和拉伸模量比较低。而且聚乙烯中的长支链的的存在会影响其流动性。未支化的聚合物与相同分子量的长链支化的聚合物相比较，后者的熔体粘度比前者低。

从X射线及电子显微镜的观察中，可以知道，在乙烯分子中，既有结晶结构，又有无定形结构相互穿插。这对其力学性能有有着重大的影响。晶体含量降低时，聚乙烯呈现较大的柔性和弹性，有利于在低温下加工成型。但是其密度、硬度、拉伸强度等会降低。而晶体含量的增加，情况则会相反。聚乙烯的结晶度大小，除了合成方法的不同而不一样外，还受到温度、冷却速度等的影响。

我们可以知道，聚乙烯的分子链的不同、分子量的不同、晶体的不同都会使得聚乙烯产生不同的性能。从而使得聚乙烯的产品更加的丰富！

3. 聚乙烯的性能

聚乙烯的外观呈乳白色的蜡状固体，其密度因合成的方法不同而异，聚乙烯块状料是白透明或不透明的薄膜是透明的，并随结晶的提高而下降。聚乙烯膜的透水率低但是透气性比较大，适合用于防潮包装。聚乙烯是最易燃烧的塑料品种之一。

它分为低分子量和高分子量两种，低分子量的一般呈液体状，无色、无味，不溶于水，密度为0．92克／厘米3，可做

润滑油和涂料；高分子量的一般呈固体状，乳白色，热塑性大，手摸有蜡感，密度在0．92～0．96克／厘米3之间。它耐腐蚀，绝缘性能好。高密度的聚乙烯具有刚性、硬度和机械强度大的特性，可以做容器、管道，也可以做高频的电绝缘材料，用于雷达和电视。它不溶于水，吸水性很小，就是对一些化学溶剂，如甲苯、醋酸等，也只有在70℃以上温度时才略有溶解。但是微粒状的聚乙烯，可以在15℃～40℃之间随温度的变化熔化或凝固，温度升高时熔化，吸收热量；温度降低时凝固，放出热量。又因为它吸水量很小，不易潮湿，有绝缘性能，因此是很好的建筑材料。

可以系统的概述为：

（1）力学性能

（2）

（3）热性能

（4）

（5）耐化学药品性

（6）

（7）电性能

（8）

（9）环境性能

而以上这五点聚乙烯的性能都取决与聚乙烯本身的结构性能，以及它的合成方法。