PE、PVC、PS等的性能及聚合方法
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☆聚合主要工艺条件
乙烯纯度
纯度≥99.9%，其他聚合级乙烯气体的规格要求如下：
乙烯含量，%
≥99.9
CO2，
0.5
甲烷，乙烷，cm3/cm3
50
H2
0.5
氧， cm3/cm3
0.1
S（按H2S计），
0.1
CO， cm3/cm3
0.5
H2O，
0.1
乙炔， cm3/cm3
0.5
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
8.1 聚乙烯树脂（PE）及塑料
按压力分三种生产方法 中压法
各有优缺点 工业上并存
低压法
高压法
按聚合压力分类 1 高压聚乙烯——低密度聚乙烯（LDPE） 2 中压聚乙烯——高密度聚乙烯（HDPE） 3 低压聚乙烯——高密度聚乙烯（HDPE）
按密度大小分类
1 低密度聚乙烯（LDPE）：0.910~0.925 g/cm3 2 低密度聚乙烯（MDPE）： 3 高密度聚乙烯（HDPE）：0.941~0.965g/cm3 4 线性低密度聚乙烯（LLDPE）
一般通过熔融指数（MI）法测定，其对 应关系如下：
熔融 指数
20.9 6.4
数均相对 分子质量
24000 28000
熔融 指数
1.8 0.25
数均相对 分子质量
32000 48000
熔融 指数
0.005 0.001
数均相对 分子质量
53000 7600
二、聚乙烯生产工艺
(一）乙烯高压聚合生产工艺
3.乙烯高压 聚合生产 工艺流程
按分子量大小分类
1 1000~1200 —— 低分子量聚乙烯 2 11万以下 —— 中分子量聚乙烯 3 11~25万 —— 高分子量聚乙烯 4 25~150万 —— 特高分子量聚乙烯 5 150万以上 —— 超高分子量聚乙烯
聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较
比较项目
高压法
操作条件
聚合压力， MPa
第9章 通用塑料
学习目的与要求 掌握PE、PMMA、PVC、PS、ABS树脂、 酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等生产 工艺技术、结构、性能及应用。
§9-1 聚乙烯树脂及塑料
概况
聚乙烯（polyethylene）是由乙烯单体经自由基聚合或配位聚合 而获得的高聚物，简称PE。产量居居世界首位，占总树脂量的 20%左右。2000年国内总产量48Mt，其中国内生产能力3.23Mt， 实际生产2.75Mt。
★乙烯的结构与性质 乙烯CH2＝CH2，是最简单的烯烃。常温常压是略带芳香气味的无色可烯气 体。几乎不溶于水，化学性质活泼。物理参数如下：
相对分子质量 熔点， ℃ 沸点，℃
相对密度（液体，-103.8 ℃ ） 临界温度，℃
28.05 －169.4 －103.8 0.5699
9.90
临界压力，MPa 自然点，℃
接近100 配位离子型 液相悬浮聚合 复杂 介于两者之间 居中（0.9260.940） 基本与低压法相同 基本与低压法相同 低 高
低压法 ＜2 60 齐格勒-纳塔引发剂
接近100 配位离子型 液相悬浮聚合 复杂 大分子排列整齐 高（0.941-0.970） 产品含有引发剂残基 78℃，较硬
低 高
一、主要原料
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（7）聚合转化率与产率
乙烯单程聚合转化率为16%27%，未反应单体经冷却循环 使用，总产率为95%。
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（8）聚合产物的相对分子质量测定
相对分子质量范围10000-50000，重 均相对分子质量控制在100000以上。
聚合
压缩
生产过程（四个工段）
分离
掺合
二、聚乙烯生产工艺
(一）乙烯高压聚合生产工艺
3.乙烯高压 聚合生产 工艺流程
优点： 流程比较简单，
产品性能良好，用途 。 缺点：
对设备和自动化 要求高。
乙烯 一次压缩 二次压缩 气相聚合 高压分离器 低压分离器
引发剂
挤出切粒 PE粒状树脂
聚乙烯树脂（PE）及塑料
聚合热，kJ/mol 爆炸极限，%
4.97 537 95 3.02-34
★乙烯的主要生产方法 乙烯的主要生产方法
液化天然气、液化石油气分离 石脑油、轻柴油、重油、原油裂解气分离 焦炉煤气分离 乙醇催化脱水
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
1.聚合原理
聚合 机理
自由基聚合反应
百度文库
聚合
方法 气相本体聚合
2.聚合主要 工艺条件
（1）乙烯纯度
纯度≥99.9%
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
(2)引发剂
氧： 用量0.003%～0.007% ；
有机过氧化物： 溶解在液体石蜡中，配 制成1%-25%的溶液。
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
聚合温度，℃
引发剂
98.1-245.2
150-330
微量氧或有机过氧化 物
转化率，%
16-27
反应机理
自由基型
实施方法
气相本体聚合
工艺流程
简单
结构性能
大分子支化程度 相对密度 纯度 热变形温度，℃
高 低（0.910-0.925） 高 50℃ ，较软
建设投资
高
操作费用
低
中压法 2-7 125-150 金属氧化物
引发剂 微量氧或有机过氧化物
产物
低密度聚乙烯（反应温度高，易发生向大分子链的转移而 形成长支链和短支链产物，造成产物结晶度低、密度小）
二、聚乙烯生产工艺
★乙烯高压聚合生产工艺
是在微量氧或有机过氧化物存在下，将乙烯压缩到14.7245.2MPa压力下，在150-290 ℃的条件下，乙烯经自由基聚合 反应转变为聚乙烯的聚合方法。
（3）相对分子质量调节剂 活性：丙烯＞丙烷＞乙烷
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（4）添加剂
抗氧剂 4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚
润滑剂 可用油酸酰胺或硬脂酸铵、油酸铵、亚
麻仁油酸三者的混合物。 开口剂
用高分散的硅胶、铝胶或其混合物。 抗静电剂
以上添加剂的种类和用量根据生产的聚 乙烯牌号和用途加于聚乙烯树酯中。
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（5）聚合温度
取决于引发剂的种类。 氧：＞230℃ 有机过氧化物：150℃
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（6）聚合压力
108-245MPa，高低取决于 聚乙烯生产牌号，压力越大 产物相对分子质量越大。
乙烯纯度
纯度≥99.9%，其他聚合级乙烯气体的规格要求如下：
乙烯含量，%
≥99.9
CO2，
0.5
甲烷，乙烷，cm3/cm3
50
H2
0.5
氧， cm3/cm3
0.1
S（按H2S计），
0.1
CO， cm3/cm3
0.5
H2O，
0.1
乙炔， cm3/cm3
0.5
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
8.1 聚乙烯树脂（PE）及塑料
按压力分三种生产方法 中压法
各有优缺点 工业上并存
低压法
高压法
按聚合压力分类 1 高压聚乙烯——低密度聚乙烯（LDPE） 2 中压聚乙烯——高密度聚乙烯（HDPE） 3 低压聚乙烯——高密度聚乙烯（HDPE）
按密度大小分类
1 低密度聚乙烯（LDPE）：0.910~0.925 g/cm3 2 低密度聚乙烯（MDPE）： 3 高密度聚乙烯（HDPE）：0.941~0.965g/cm3 4 线性低密度聚乙烯（LLDPE）
一般通过熔融指数（MI）法测定，其对 应关系如下：
熔融 指数
20.9 6.4
数均相对 分子质量
24000 28000
熔融 指数
1.8 0.25
数均相对 分子质量
32000 48000
熔融 指数
0.005 0.001
数均相对 分子质量
53000 7600
二、聚乙烯生产工艺
(一）乙烯高压聚合生产工艺
3.乙烯高压 聚合生产 工艺流程
按分子量大小分类
1 1000~1200 —— 低分子量聚乙烯 2 11万以下 —— 中分子量聚乙烯 3 11~25万 —— 高分子量聚乙烯 4 25~150万 —— 特高分子量聚乙烯 5 150万以上 —— 超高分子量聚乙烯
聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较
比较项目
高压法
操作条件
聚合压力， MPa
第9章 通用塑料
学习目的与要求 掌握PE、PMMA、PVC、PS、ABS树脂、 酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等生产 工艺技术、结构、性能及应用。
§9-1 聚乙烯树脂及塑料
概况
聚乙烯（polyethylene）是由乙烯单体经自由基聚合或配位聚合 而获得的高聚物，简称PE。产量居居世界首位，占总树脂量的 20%左右。2000年国内总产量48Mt，其中国内生产能力3.23Mt， 实际生产2.75Mt。
★乙烯的结构与性质 乙烯CH2＝CH2，是最简单的烯烃。常温常压是略带芳香气味的无色可烯气 体。几乎不溶于水，化学性质活泼。物理参数如下：
相对分子质量 熔点， ℃ 沸点，℃
相对密度（液体，-103.8 ℃ ） 临界温度，℃
28.05 －169.4 －103.8 0.5699
9.90
临界压力，MPa 自然点，℃
接近100 配位离子型 液相悬浮聚合 复杂 介于两者之间 居中（0.9260.940） 基本与低压法相同 基本与低压法相同 低 高
低压法 ＜2 60 齐格勒-纳塔引发剂
接近100 配位离子型 液相悬浮聚合 复杂 大分子排列整齐 高（0.941-0.970） 产品含有引发剂残基 78℃，较硬
低 高
一、主要原料
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（7）聚合转化率与产率
乙烯单程聚合转化率为16%27%，未反应单体经冷却循环 使用，总产率为95%。
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（8）聚合产物的相对分子质量测定
相对分子质量范围10000-50000，重 均相对分子质量控制在100000以上。
聚合
压缩
生产过程（四个工段）
分离
掺合
二、聚乙烯生产工艺
(一）乙烯高压聚合生产工艺
3.乙烯高压 聚合生产 工艺流程
优点： 流程比较简单，
产品性能良好，用途 。 缺点：
对设备和自动化 要求高。
乙烯 一次压缩 二次压缩 气相聚合 高压分离器 低压分离器
引发剂
挤出切粒 PE粒状树脂
聚乙烯树脂（PE）及塑料
聚合热，kJ/mol 爆炸极限，%
4.97 537 95 3.02-34
★乙烯的主要生产方法 乙烯的主要生产方法
液化天然气、液化石油气分离 石脑油、轻柴油、重油、原油裂解气分离 焦炉煤气分离 乙醇催化脱水
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
1.聚合原理
聚合 机理
自由基聚合反应
百度文库
聚合
方法 气相本体聚合
2.聚合主要 工艺条件
（1）乙烯纯度
纯度≥99.9%
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
(2)引发剂
氧： 用量0.003%～0.007% ；
有机过氧化物： 溶解在液体石蜡中，配 制成1%-25%的溶液。
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
聚合温度，℃
引发剂
98.1-245.2
150-330
微量氧或有机过氧化 物
转化率，%
16-27
反应机理
自由基型
实施方法
气相本体聚合
工艺流程
简单
结构性能
大分子支化程度 相对密度 纯度 热变形温度，℃
高 低（0.910-0.925） 高 50℃ ，较软
建设投资
高
操作费用
低
中压法 2-7 125-150 金属氧化物
引发剂 微量氧或有机过氧化物
产物
低密度聚乙烯（反应温度高，易发生向大分子链的转移而 形成长支链和短支链产物，造成产物结晶度低、密度小）
二、聚乙烯生产工艺
★乙烯高压聚合生产工艺
是在微量氧或有机过氧化物存在下，将乙烯压缩到14.7245.2MPa压力下，在150-290 ℃的条件下，乙烯经自由基聚合 反应转变为聚乙烯的聚合方法。
（3）相对分子质量调节剂 活性：丙烯＞丙烷＞乙烷
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（4）添加剂
抗氧剂 4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚
润滑剂 可用油酸酰胺或硬脂酸铵、油酸铵、亚
麻仁油酸三者的混合物。 开口剂
用高分散的硅胶、铝胶或其混合物。 抗静电剂
以上添加剂的种类和用量根据生产的聚 乙烯牌号和用途加于聚乙烯树酯中。
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（5）聚合温度
取决于引发剂的种类。 氧：＞230℃ 有机过氧化物：150℃
二、聚乙烯生产工艺 (一）乙烯高压聚合生产工艺
2.聚合主要 工艺条件
（6）聚合压力
108-245MPa，高低取决于 聚乙烯生产牌号，压力越大 产物相对分子质量越大。