高分子合成材料及聚乙烯生产工艺

高分子合成材料及聚乙烯生产工艺

随着科学技术的进步和社会经济的发展，高分子合成材料，包括合成树脂、合成纤维、合成橡胶的生产迅速发展，它们不仅是石油化工的重要产品，也是与国民经济和人民生活关系最为直接的产品。

高分子合成材料是分子量大的高分子化合物。大多数有机化合物的分子量在100~200左右，称为低分子化合物；高分子化合物的分子量通常约在10000以上。以聚乙烯为例，它是由约3000个左右乙烯分子连接而成的，分子量约84000左右。

高分子化合物是有许多低分子量的分子一个接一个联结而成的。这些用来合成高分子化合物的低分子原料，如合成聚乙烯用的乙烯，称为“单体”。这种把单体联结起来形成高分子的过程，称为“聚合”，生成的高分子化合物称为“聚合物”。一种单体的聚合称为“均聚”，生成的聚合物叫作“均聚物”。两种以上单体的聚合称为“共聚”，生成的聚合物叫作“共聚物”。

通用高分子合成材料的生产主要包括合成树脂、合成纤维、合成橡胶的生产。高分子合成材料的生产过程主要包括原料准备、单体聚合、聚合物分离及洗涤干燥等工序。

聚合反应的主要原料是单体和溶剂。在通常条件下，单体之间不容易发生聚合反应，要使聚合反应迅速反应进行，必须加入催化剂或引发剂。常用的聚合方法如下：

①本体聚合聚合在单体本体中进行，组分简单、产物纯净、操作简便。本体聚合的缺点是聚合热不易移出。采用本体聚合的有高压聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）的生产。

②溶液聚合除单体外加入溶剂，使聚合在溶液中进行。溶液聚合的体系粘度低、容易混合和传热、温度易于控制。溶液聚合的缺点是聚合度较低，产物中常含有少量溶剂。用作涂料和胶粘剂的聚丙烯酸酯，直接作纺丝液的聚丙烯腈，都可采用溶液聚合

③悬浮聚合加入分散剂使单体在水中形成悬浮液滴，聚合反应在液滴上进行。体系散热容易，产物形成颗粒小，容易分散，纯度较高。悬浮聚合的缺点是聚合产物容易粘在反应釜壁上。聚氯乙烯的聚合属于悬浮聚合。

④乳液聚合加入乳化剂使单体在水中形成额乳液，其聚合机理特殊聚合速度快，产物分子量大，体系粘度低，易于散热。乳液聚合的缺点是乳化剂不易脱除干净，影响产品性能，特别是电性能较差。乳液聚合法主要用于合成橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶等的生产。

聚乙烯（简称PE）是结构最简单、应用最广泛的热塑性材料。它是由乙烯分子打开双键形成的结构单元，通过共价键重复联结起来形成的高分子聚合物。聚乙烯是无臭、无毒的白色蜡状半透明材料，具有优良的化学稳定性和电绝缘性能，但易燃烧。聚乙烯的用途十分广泛，主要用于制造塑料薄膜、电线电缆绝缘材料及包装材料、日用品等。

聚乙烯的生产工艺分高压聚合法、中压聚合法和低压聚合法。采用不同的聚合方法生产的聚乙烯的性能，如密度、结晶度、刚性、拉伸强度、透气率等性能均会有较大的差异。

低密度聚乙烯（LDPE）密度约为910~930kg/m3,分子量为10万~50万左右，一般采用高压法生产工艺。