高密度聚乙烯

高密度聚乙烯 （）简介
? 英文名称为“ ”，简称为“”。是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态的外表呈乳白色， 在微薄截面呈一定程度的半透明wenku.baidu.com。具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种 类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四 氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。具有很好的电性能，特 别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常 温甚至在低温度下均如此。
一、合成工艺
? 的生产技术有种 ? 、浆液聚合法 ? 、气相聚合法 ? 、溶液聚合法
、浆液聚合法
? 淤浆法技术是将乙烯与脂肪烃溶剂混合，生产的聚合 物悬浮于溶剂中，生产过程中压力、温度较低，浆液 聚合是生产主要方法，浆液法工业化时间早，工艺技 术成熟，使用浆液法生产技术主要有、、 、、、、等， 浆液法根据反应器形式可以分为搅拌釜式和环管反应 器种。
? 又称为中压溶液法是溶液法的一种类型，这里还包括绝热低压法和冷却低压法。中 压溶液法的乙烯单体转化率可高达，用环己烷作为乙烯稀释剂。三乙基铝，四氧化 钛和氧氨化钒为催化剂。反应器为搅拌釜式反应器，反应器压力为，温度为℃。从 反应釜出来的物料去分离器进行闪蒸，闪蒸压力至，其中的溶剂和残余乙烯被蒸发 并从聚合物中分离出来。再经过第二次闪蒸分离，闪蒸压力至，这些蒸汽的热量在 回收后冷却至℃，经压缩机送往气体塔。气体塔中轻组分从塔顶压缩机至乙烯分馏 塔。气提塔的釜液送往重质尾馏分分馏塔分离重馏分作废物处理，塔顶馏分连同乙 烯分馏塔塔底部分液一块去催化剂制备。另外，被闪蒸分离出来的（质量分数）聚 合物混炼熔融挤出做后处理。
聚乙烯
聚乙烯英文名称： ，简称，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 ( 最低使用温度可达～℃), 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。 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。聚乙烯的性质因 品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(～ 3）的 产物。聚乙烯可用一般热塑性塑料的成型方法( 见塑料加工)加工。用途十分广泛，主 要用来制造薄膜、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。年世界聚乙烯总生产能力为，在建装置能力为。
? 其工艺流程为：新鲜的聚合级乙烯在干燥后将配制分子量调节剂氢，防冻剂和循环 稀释剂异丁烷混合后送入多环管连续流程反应器中，并将催化剂补充异丁烷充入反 应器内。反应温度为摄氏度，压力为。聚合物和稀释剂余浆借助轴流泵在的速度下 通过环管反应器。反应器夹套中的水冷却控制反应温度，聚合物固体由环管反应器 中竖式沉降口排出。从而使淤浆浓度可达到，转化率为 —。聚合物排出后去闪蒸将 异丁烷及残余单体排出到稀释剂回收装置中。其他固体聚合物与添加剂混合并造粒。
聚乙烯() 塑料一种,我们常常提的方便袋就是聚乙烯(). 聚乙烯是最结构简单的高分 子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的–– 单元连接而成的。聚乙烯是通过 乙烯（ ）的加成聚合而成的。 聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力( 大气压)有机化合物催化条件下进行 聚合而成的是高密度聚乙烯() 。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很 长，分子量高达几十万。如果是在高压力() ，高温(–)，过氧化物催化条件下自由基聚 合，生产出的则是低密度聚乙烯() ，它是支化结构的。
? 是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态的外表呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透 明状。具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀， 例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并 具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很 适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在低温度下均如此。各 种等级的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的 催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的品级；在性能上达 到最佳的平衡。高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为℃，相对密度为。它 具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性 能，耐环境应力开裂性亦较好。熔化温度℃。对于分子较大的材料，建议熔化温度范围在℃之 间。高密度聚乙烯是种白色粉末火颗粒状产品，无毒、无味，密度在～ 范围内；结晶度为％～ ％，软化点为～℃，使用温度可达℃；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、 电绝缘性、韧性及耐寒性均较好，但与低密度绝缘性比较略差些；化学稳定性好，在室温条件 下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸 水性低；耐老化性能差，耐环境开裂性不如低密度聚乙烯，特别是热氧化作用会使其性能下降， 所以，树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受 力情况下的热变形温度较低，这一点应用时要注意
、气相聚合法
? 气相聚合法（气相流化床法）工艺典型代表为化学公司的技术和公司的技术技术工艺采用低压 气相流化床反应器，采用／催化剂及铬系催化剂，净化的原料注入反应器，在催化剂贮作用下 产生聚合反应，反应在～。【．压力为． 下进行，乙烯单程转化率约为％ ～％ ，反应热的撤 除主要通过循环物流的冷却，生产产品范围为．～，密度范围为．～． ／。气相流化床聚合 反应工艺的特点是：操作压力低，温度低；可生产全密度聚乙烯；催化剂体系包括钛系、铬系； 茂金属催化剂；对原料纯度要求高，所有原料均要精制；不需用溶剂，能耗低，维修和运行费 用低。生产工艺是：干燥的单体与氢气一道加到反应器系统中，原料加进一个大循环蒸汽流回 路，并通过气体分配由进入大型流化床反应器的底部，根据设计反应器原料有乙烯（乙烯含量 为，为乙烷）、氢、乙烷和氮。这一原料气组成生产出来额产品具有的熔体指数和3的密度。 催化剂由三氯化钛和四氢呋喃为促进剂的二氧化镁混合物，助催化剂为三乙基铝。催化剂以固 态形式同氮气一道从不痛反应器部位进入器内。操作温度为℃，具体温度根据产品牌号定。反 应器操作压力为，反应气体从反应的顶部出来经旋风分离器讲含有固体物末的催化剂分离出来 送回反应器去。然后从旋风分离器出来的气体经压缩和循环冷却器后循环至反应器底部。反应 器排料通过一气闸系统间歇地将产品颗粒送到料罐。进入出料罐的部分气体经上部的缓冲罐、 过滤器、气体冷却器、分离罐进入压缩机循环系统。聚合物从出料罐下部出来进入吹洗罐及后 处理系统中去。后处理系统包括向聚合物加入各种添加剂、熔融、造粒及包装。
()搅拌釜式浆液聚合
? 搅拌釜式浆液聚合典型代表为公司的技术和三井油化公司的技术，．技术采用公司首创的 搅拌釜工艺，使用双反应器，可以进行串联和并联使用，该工艺中，聚合反应溶剂为正已 烷，催化剂为高活性—催化剂，乙烯和氢气混合后进入第一反应器，与催化剂混合发生聚 合反应，反应器内聚合物以淤浆形式悬浮在己烷中，聚合温度约为℃ ，聚合压力小于 ， 此工艺可以生产产品密度范围为．～． ／，熔融指数范围为．～，共聚单体为丙稀和丁烯 一，生产传统和双峰，高密度管材性能优异，适合制作受压管材，达到。淤浆法釜式反应 器连续聚合工艺的特点是：操作压力和操作温度低；双釜反应器可通过采用并联及串联不 同的形式生产单峰及双峰产品；工艺操作弹性高，产品牌号转换快，对原料纯度要求不高； 共聚单体采用丙烯，一丁烯；采用已烷作溶剂，回收单元简单。目前该方法被世界上许多 生产厂家采用。该工艺的特点是聚合在惰性烃稀释剂中进行的。
二、结构特点
? 的分子链结构简单对称，只含有极少量的短支链，简单对称的主链结构有 利于结晶，因而结晶度最高，密度也最高。结晶度和晶粒尺寸都相对较大， 例如，晶粒尺寸在—微米。因此的结晶熔点最高，强度和硬度也最高。
? 既包括乙烯的均聚物，也包括乙烯和少量烯烃的共聚物。工业生产的的相 对分子质量范围很宽，从几百的聚乙烯蜡到几百万的超高相对分子质量聚 乙烯（），不同树脂的熔体指数范围是从以上到小于。代表相对分子质量 分布的的范围也很宽，从注塑级的窄相对分子自古跨步法分布的树脂（） 到一些宽相对分子质量分布的薄膜级树脂（＞）。
、溶液聚合法
? 溶液聚合法将乙烯溶解于溶剂中，反应生成的聚合物溶解于溶剂中，典型代表为公 司的工艺， 化学公司的 工艺和公司的工艺。工艺为溶液聚合工艺，乙烯原料经过 分子筛脱出杂质后，与溶剂及共聚单体进行混合后进人反应器，在催化剂作用下产 生聚合反应，聚合反应在温度～。【，压力 条件下进行，通过多反应器、高强度混 合，高效／催化剂的作用下，控制产品的结构，生产产品范围为．～，密度范围 为．～． ／。溶液聚合反应工艺的特点是：原料要求较低，不需要特殊的精制；反 应器停留时间短，聚合反应速度快产品切换快；采用溶剂，反应稳定，反应器不结 垢；装置开停工易于操作；转化率高，乙烯的单程转化率为％ ，总利用率为．％。 未反应的乙烯返回到乙烯装置精制。
()环管反应器浆液聚合
? 环管反应器工艺的典型代表是公司的工艺和公司的 工艺。工艺以异丁烷为稀释剂， 采用铬系催化剂，催化剂在使用前要进行活化，活化后的催化剂粉末在氮气保护下 与高纯度的异丁烷形成催化剂淤浆，然后进入环管反应器，原料乙烯单体经过精制 后，与氢气、共聚单体己烯一进行预混合然后注入环管反应器，乙烯在催化剂的作 用下生成聚乙烯。轴流泵保持反应器内物料的高速流动和非常均匀地混合，反应热 由夹套冷却水均匀地撤出。本工艺生产范围为． — ，密度． —． ／。环管反应器 工艺的特点是：设备较少，流程短，投资成本低；不产生蜡和齐聚物，不粘壁；粉 料形状好，易于输送；反应热依靠反应器夹套冷却水取出，撤热容易，调整方便； 原料要求较高，需净化；共聚单体采用己烯；采用异丁烷作溶剂，易于脱出残留溶 剂。
? 工艺流程为：将聚合乙烯（乙烯，乙烷）送入干燥器后与由正己烷组成的循环稀释剂一起 再进入釜式反应器，催化剂采用载体上含有钛和锰、三乙基铝为助催化剂的牌号。加入少 量的氢控制分子量，聚合反应形成的是聚乙烯颗粒，反应温度为℃，压力为，反应可分两 步在两个聚合釜中进行，生产的浓度为（质量分数）的淤浆固体，单体转化率可达。聚合 物从第二反应器流出闪蒸至压力，闪蒸出来的未反应的乙烯、排出物中的乙烷及的环己烷 稀释剂经两次压缩冷却到，去气提塔将乙烷回收去再循环中。闪蒸后留下来的淤浆经离心 分离回收大部分稀释剂，固体滤饼送至干燥器中将挥发组分含量降至（质量分数）左右。 该干燥器是以氮气保护做闭合循环进行操作的。干燥出来的聚合物粉末送至流化床干燥将 所有烃稀释剂除去、干燥后聚合物颗粒送到混炼工段加入各种添加剂，然后造粒。
、种技术比较
? 浆液法工艺生产成熟，产品性能优异，双峰产品具有良好的力学 性能，便于加工，在薄膜、管道吹塑成型、注射成型、电线电缆 等领域均有广泛的用途，可以做出高强度级别的管材牌号，但此 方法工艺流程长，有溶剂回收单元，还产生部分低聚物蜡。溶液 法工艺生产的生产流程较长，高温高压，生产产品及投资方面均 不具有优势；气相法工艺生产的产品在高强度薄膜和通讯电缆料 方面有一定特色，投资方面具有优势；从世界高密度聚乙烯的生 产看，淤浆法装置具有一定优势，特别是吹塑、薄膜和管材等产 品性能优异，近年世界新建的装置中，约有％的能力采用该工艺。 尽管气相法装置在注塑料生产中具有成本较低的优势，但在中空、 管材等产品上却不具有竞争力。特别是在双峰产品中，淤浆法成 功实现了商业化，而气相法仍在研究之中。