聚烯烃原理讲解(PPT课件)

第二节 聚 乙 烯
聚乙烯的制备
主要单体 PE的单体是乙烯。乙烯常温 下都是气体，主要从石油和天然气经裂解 分离而得，早期也有从酒精脱水制成乙烯。 乙烯单体的纯度在99%以上。乙烯 (CH2=CH2）是一种分子结构对称、无极 性（偶极矩为零）的化合物，没有诱导效 应和共轭效应，因此，只有在高温高压的 苛刻条件下才能进行自由基聚合，或在特 殊的络合引发体系作用下进行离子聚合。
CH2
CH2
butyl
CH2 n(CH2=CH2) C4H9
CH2 –CH CH2
CH
CH2 CH2 C4H9
CH2=CH2
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CH2=CH2
CH2—CH2—CH — CH2—CH2
第二章 聚烯烃
聚乙烯 聚丙稀 其它聚烯烃
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第一节 概 述 结晶性聚烯烃主要包括聚乙烯（Polyethylene ，PE） 、等规聚丙烯（lsotactic polypro pylene ，iPP）和间规 聚丙烯（Syndiotactic Polypropylene sPP）。它们是典 型的热塑性聚合物，外观呈乳白色半透明的蜡质状，无 毒无味，易燃烧，且离火后能继续燃烧，密度为0.85～ 1.00g／cm3。 英国ICI公司(Imperial Chemical Industries Ltd)1935年 第一次实验合成高压聚乙烯,并于1935年实现了工业化生 产。从实验室合成到如今经历了六十多年，其间发生了 三次重大的技术革新：第一次是在五十年代期间，采用 Ziegler—Natta型引发剂，低压合成了聚乙烯，配位聚合 得到了等规聚丙烯，并相继实现了工业化生产；第二次 是在七十年代末期，unipol气相流化床法及其制得的线形
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低密度聚乙烯（Linear Low Polyethylene，LLDPE）的 迅速发展；第三次则是在近几年以茂金属为催化剂合 成的新一代聚乙烯和聚丙烯，主要公司是美国的Exxon 、Dow，德国的BASF和日本Mitsui公司[1—5]。
聚乙烯的分类
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聚乙烯的分类
按主链的结构 按相对分子质量大小 根据密度的不同 根据乙烯单体聚合时的压力 根据引发体系
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按主链的结构
支链聚乙烯
支化度高、且支链较长的支链形结构聚乙烯
线性聚乙烯
只含有极少的短支链的线形链结构聚乙烯
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按相对分子质量大小
11万以下为中等分子量聚乙烯 11～25万为高分子量聚乙烯 5～150万为特高分子量聚乙烯 150万以上称为超高分子量聚乙烯
（UltraHigh Molecular Weight Polyethylene ，UHMWPE）
iPP） 间规聚丙烯（Syndiotactic Polypropylene ，
SPP） 无规聚丙稀（Atactic Polypropylene, aPP）
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PE和PP是大品种树脂，其产量已稳居世界树脂产 量的第一位。我国在七五和八五期间，通过技术引进和 设备改造使PE和PP的生产能力迅速提高，到1995年， PE年生产能力已达243.6万吨，其中LDPE为82.1万吨、 LLDPE为100.5万吨、HDPE为61万吨，PP的年生产能力 为142万吨[6]。
PE和PP是由C—C键组成的脂肪烃链无极性的聚合 物，耐氧化性能（尤其是PP）较差，加入抗氧剂和几种 其它助剂，便可制成塑料，其吸湿性小，具有优异的电
绝缘性能和良好的耐腐蚀性，成型加工方便。制品广泛
应用于电子电气、化学化工、仪器仪表、汽车工业、农 业等各个领域，特别是薄膜制品，如地膜、棚膜、热收
缩膜、包装用膜等，产量几乎为结晶性聚烯烃制品的一 半。PP除了用于塑料外，还可用于纤维，称为丙纶。 12
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CH2―CH2˙
+
CH2―CH2―CH2—
CH2
CH2+CH3 +
CH2―CH―CH2—CH2
+ nCH2 = CH2
CH2―CH―CH2―CH2
（CH2―CH2）n Long branched chain
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如果增长链发生大分子内转移反应，则产生短支 链，如丁基、乙基：
CH2
CH2 —CH2
随着聚乙烯工业的飞速发展，尤其是以茂金属催 化体系合成PE的工业化生产后，用一种分类法难以把它 们严格区分开来，因此，本章在综合以上分类法并结合 实际习用情况，把聚乙烯分成：LDPE、HDPE、LLDPE 、UHMWPE和茂金属聚乙烯（mPE）。
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聚丙稀的分类 等规聚丙烯（lsotactic polypropylene ，
一般引发体系
偶氮类，如偶氮二异丁腈（AIBN） 过氧类，过氧化二苯甲酰（BPO）
Zieger-Natta引发体系
茂金属引发体系
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在此值得指出的是，根据聚合压力的高低曾经是 聚乙烯分类的主要方法，因为聚合方法，即聚合压力的 高低，与聚乙烯的类别存在一一对应的联系，如高压低 密度，但现在这种对应的联系已不存在如LLDPE既可在 低压条件下生产，也可在高压条件下生产，且同一装置 能生产LLDPE、也能生产LDPE和HDPE，因此，根据聚 合压力的分类方法已经不实用了[2]。
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LDPE的聚合[7、8]
乙烯单体可在高压条件下聚合生成LDPE，这种方法又 称高压法。聚合时压力为150～250Mpa，温度范围是 180～300℃，在微量氧的存在下，乙烯单体才能发生聚 合反应。聚合机理是自由基聚合。氧分子本身不起引发 剂的作用。但它与乙烯作用可能生成乙烯过氧化氢 （CH2=CHOOH），分解后产生自由基，引发自由基聚 合。聚合反应历程遵循一般自由基聚合规律。由于聚合 温度高、链自由基活性大，易于发生链转移反应。由于 在反应体系中，一般无反应介质或链转移剂存在，只有 半单体、PE大分子和增长链，因此，向大分子或增长 链进行链转移的反应占较大比例，其结果是产生支化长 链：
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根据密度的不同 低密度聚乙烯（LDPE）
其密度范围是0.91～0.94g／cm3
高密度聚乙烯（HDPE）
其密度范围为0.94～0.99g／cm3
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根据乙烯单体聚合时的压力 低压聚乙烯
压力0.1～1.5MPa
中压聚乙烯
1.5~8Mpa
高压聚乙烯
压力为150～250Mpa
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根据引发体系