高密度聚乙烯

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聚乙烯英文名称: 简称PE,是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂 热塑性树脂。 聚乙烯英文名称:polyethylene ,简称 ,是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。 在工业上, 手感似蜡,具有优 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 -烯烃的共聚物。聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡 良的耐低温性能(最低使用温度可达 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 化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵 良的耐低温性能 最低使用温度可达 ~ ℃ 化学稳定性好 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 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。 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。 化学与机械作用)是很敏感的 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(0.91~ 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 ~ 0.96 g/cm)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 热塑性塑料的成型方法 加工。 )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 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, 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, 绝缘材料。 石油化工的发展 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1/4。1983年世界聚乙烯总生产能力为 年世界聚乙烯总生产能力为24.65Mt,在建装置能 产量约占塑料总产量的 。 年世界聚乙烯总生产能力为 , 力为3.16Mt。 力为 。 聚乙烯(PE)塑料一种 我们常常提的方便袋就是聚乙烯 塑料一种,我们常常提的方便袋就是聚乙烯 聚乙烯 塑料一种 我们常常提的方便袋就是聚乙烯(PE).聚乙烯是最结构简单 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–CH2–单元连接而成的。聚 单元连接而成的。 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 乙烯是通过乙烯( 的加成聚合而成的。 乙烯是通过乙烯( CH2=CH2 )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(15-30大气压 有机化合物催化条件 大气压)有机化合物催化条件 聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。在中等压力 大气压 下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯 聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯 下进行 聚合而成的是高密度聚乙烯 。 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(100-300MPa), 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(190–210C),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 高温 ,过氧化物催化条件下自由基聚合, (LDPE),它是支化结构的。 ,它是支化结构的。
wk.baidu.com 一、合成工艺
HDPE的生产技术有3种 1、浆液聚合法 2、气相聚合法 3、溶液聚合法
1、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HDPE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Hostalen、 Phillips、Irmovene S、Equistar、Borieas、cx、 Equistar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2种。
高密度聚乙烯 (HDPE)简介 )
英文名称为“ 是一种结晶度高、 英文名称为“High Density Polyethylene”,简称为“HDPE”。HDPE是一种结晶度高、非极 ,简称为“ 。 是一种结晶度高 性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优 的外表呈乳白色, 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, 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 化剂(浓硝酸),芳香烃(二甲苯) 四氯化碳)。该聚合物不吸湿并具有好的防水 ),芳香烃 )。 蒸汽性,可用于包装用途。 具有很好的电性能, 蒸汽性,可用于包装用途。HDPE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 具有很好的电性能 特别是绝缘介电强度高, 低温度下均如此。 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-40F低温度下均如此 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-40F低温度下均如此。 HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态 是一种结晶度高、 是一种结晶度高 非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳 白色,在微薄截面呈一定 的外表呈乳 白色, 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 具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。 程度的半透明状。PE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) ),芳香烃 四氯化碳)。 )。该聚 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。HDPE具有很好的电性能,特别是绝缘介 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, 具有很好的电性能 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 40F低温度下均如此。各种等级 低温度下均如此。 的独有特性是四种基本变量的适当结合: 低温度下均如此 各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合:密度、分子量、 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。 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HDPE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 品级; 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、 熔点约为130℃,相对密度为 粒,熔点约为 ℃ 相对密度为0.941~0.960。它具有良好的耐热性和耐寒性,化学稳定性好, 。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。 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 220~260℃。对于分子较大的材料,建议熔化温度范围在 ℃ 对于分子较大的材料,建议熔化温度范围在200~250℃之间。高密度聚乙烯是种白 ℃之间。 色粉末火颗粒状产品,无毒、无味,密度在0.940~0.976 g/cm3范围内;结晶度为 %~ %, 范围内; %~90%, 色粉末火颗粒状产品,无毒、无味,密度在 ~ 范围内 结晶度为80%~ 软化点为125~135℃,使用温度可达 软化点为 ~ ℃ 使用温度可达100℃;硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯;耐 ℃ 硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯; 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, 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; 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 吸水性低;耐老化性能差,耐环境开裂性不如低密度聚乙烯, 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。 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 薄膜在受力情况下的热变形温度较低,
(1)搅拌釜式浆液聚合 搅拌釜式浆液聚合
搅拌釜式浆液聚合典型代表为Basell公司的 公司的Hostalen技术和三井油化公司的 技术, 技术和三井油化公司的CX技术 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, Hos.talen技术采用 技术采用Hoeehst公司首创的搅拌釜工艺,使用双反应器,可以进行串联和并 公司首创的搅拌釜工艺, . 技术采用 公司首创的搅拌釜工艺 使用双反应器, 联使用,该工艺中,聚合反应溶剂为正已烷,催化剂为高活性z—N催化剂,乙烯和氢气混 催化剂, 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 合后进入第一反应器,与催化剂混合发生聚合反应, 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80℃ 聚合压力小于10 烷中,聚合温度约为 ℃ ,聚合压力小于 bar,此工艺可以生产产品密度范围为 , 0.942~0.965 g/cm3,熔融指数范围为 .2~80,共聚单体为丙稀和丁烯一 ,生产 . ~ . / ,熔融指数范围为0. ~ ,共聚单体为丙稀和丁烯一1, 传统HDPE和双峰 和双峰HDPE,高密度管材性能优异,适合制作受压管材,达到 传统 和双峰 ,高密度管材性能优异,适合制作受压管材,达到PE100+。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; 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, 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。 一丁烯; 度要求不高;共聚单体采用丙烯,1一丁烯;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。 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。 工艺流程为:将聚合乙烯(乙烯99.9%,乙烷 工艺流程为:将聚合乙烯(乙烯 ,乙烷0.1%)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、 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90℃,压力为 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 ℃ 1.8MPa,反应可分两步在两个聚合釜中进行,生产的浓度为 ,反应可分两步在两个聚合釜中进行,生产的浓度为34%(质量分数)的淤浆固体, (质量分数)的淤浆固体, 单体转化率可达97%。聚合物从第二反应器流出闪蒸至压力 单体转化率可达 。聚合物从第二反应器流出闪蒸至压力0.14MPa,闪蒸出来的未反应 , 的乙烯、排出物中的乙烷及2%的环己烷稀释剂经两次压缩冷却到 的环己烷稀释剂经两次压缩冷却到2.5MPa,去气提塔将乙 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 , 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, 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5%(质量分数)左右。 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、 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。 送到混炼工段加入各种添加剂,然后造粒。
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