
聚乙烯化学式
医学综合笔试-工作原则
2023年3月16日发(作者:熙兰雅)塑料简介
聚合物(polymer),又可称为高分子或巨分子(macromolecules),也是一般
所俗称的“塑料”(plastics)或“树脂”(resin)。所谓“塑料”,其实它是合
成树脂中的一种,形状跟天然树脂中的松树脂相似,但因又经过化学的力量来合
成,而被称之为“塑料”。根据美国材料试验协会所下的定义,“塑料”是一
种以高分子量有机物质为主要成分的材料,它在加工完成时呈现固态形状,在制
造以及加工过程中,可以藉[流动](flow)来成型。
塑料是以树脂为主要成分,适当加入各类添加剂,可用塑化、烧结或溶液等
方法成型,并能在常温下保持成型形状的一类高分子材料。
塑料与树脂的主要区别为:树脂是纯聚合物,而塑料是以树脂为主要成分并
混合其它成分的聚合物制品,当塑料由纯树脂制成时两个概念通用。
由以上说明,我们可以得到以下几项了解:
1.它是高分子有机化合物;
2.它可以多种型态存在例如液体固体胶体溶液等;
3.它可以成形(moldable);
4.种类繁多因为不同的单体组成所以造成不同之塑料;
5.用途广泛产品呈现多样化;
6.具有不同的性质;
7.可以用不同的加工方法(processingmethod)。
塑料、合成橡胶(弹性体)、合成纤维统称为三大合成高分子材料,但现在
三者的区分界限已经越来越不明显了。在20世纪80年代,塑料和橡胶之间产生
了热塑性弹性体;而PA、PET、PP在塑料和纤维中都是重要的品种,目前从树脂
上已区分不出是塑料还是纤维,只能看其具体用途,比如PA用于塑料制品就属
于塑料类,而用于纤维制品则属于纤维类。
塑料的发展史
塑料制品在日常生活中太普遍了,大家对塑料一词熟悉得不能再熟悉了。从
字面上理解,塑料指所有可以塑造的材料。但我们所说的塑料,单指人工合成的
塑料(又称合成树脂),是用人工方法合成的高分子物质。
最早的改性塑料是用硝酸处理过的纤维素,称为硝酸纤维素,俗称“赛璐
珞”。在19世纪,台球都是用象牙做的,数量自然非常有限。于是有人悬赏1
万美元征求制造台球的替代材料。1869年,美国的海厄特(,1837-1920)
把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热,然后在常压下硬化成型制出了
廉价台球,赢得了这笔奖金。这种由纤维素制得的材料就是“赛璐珞”。“赛璐
珞”是人类历史上第一种合成塑料,它是一种坚韧材料,具有很大的抗张强度,
耐水,耐油、耐酸。从此,“赛璐珞”被用来制造各种物品,从儿童玩具到衬衫
领子中都有“赛璐珞”。它还被用来做胶状银化合物的片基,这就是第一张实用
照相底片。不过,由于“赛璐珞”中含硝酸根,所以它有一个很大的缺点,就是
极易着火引起火灾。
“赛璐珞”是由天然的纤维素加工而成的,并不是完全人工合成的塑料。人
类历史上第一种完全人工合成的塑料是酚醛树脂(又称贝克兰塑料),由美国人
贝克兰(LeoBaekeland)在1909年用苯酚和甲醛制造的。
酚醛树脂是通过缩合反应制备的,属于热固性塑料。其制备过程共分两步:
第一步先做成线型聚合度较低的化合物;第二步用高温处理,转变为体型聚合度
很高的高分子化合物。
20世纪40年代乙烯类单体的自由基引发聚合迅速发展,实现工业化的包括
氯乙烯、聚苯乙烯和有机玻璃等,这是合成高分子蓬勃发展的时期。进入50年
代,从石油裂解而得的α-烯烃主要包括乙烯与丙烯,德国人齐格勒(Karl
Ziegler)与意大利人纳塔(GiulioNatta)分别发明用金属络合催化剂合成低压
聚乙烯与聚丙烯的方法,前者1952年工业化,后者1957年工业化,这是高分子
化学的历史性发展,因为可以由石油为原料又能建立年产10万吨的大厂,他们
二人后来都获得了1963年的诺贝尔化学奖。
60年代,由于要飞往月球而出现高温高分子的研究热。耐高温的定义是材
料能够在氮气中、500℃环境中能使用一个月;在空气中,300℃环境下能使用一
个月。其结果主要分为两大类,一类是芳香聚酰胺例如苯二胺与间苯二酰缩聚得
到的Nomex,这在当时曾被作为太空服的原料。还有对苯二胺与对苯二酰氯缩聚
得到的Kevlar,它属于耐高温的高分子液晶,现在用于超音速飞机的复合材料
中。另一类是杂环高分子,例如聚芳亚酰胺和作为高温粘合剂的聚苯并咪唑,为
现在宇航飞行所需的材料打下了基础。
塑料的种类很多。除了酚醛树脂和聚乙烯外,还有聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
我们常见的有机玻璃,其实也是塑料的一种。它的透明度比普通玻璃还高,有韧
性,不易破碎,枪弹打上去也只能穿一个洞。因此,它是制作飞机舷窗的绝好材
料。
塑料有三个最主要的优点。第一,塑料比较轻:这是相对于金属和有机玻璃
而言的,轻的原因不是因为它是高分子化合物,而是因为它们是有机化合物,即
由碳、氢、氧、氮等较轻的元素组成的。第二,塑料易于加工:塑料具有可塑性,
即在加热或加压后变形,在降温或压力消失后维持原形不变;可以通过挤出,注
射等方式加工成各自形状的产品。第三,塑料不会腐烂也不会生锈;但是,这一
性质也给人类带来一个严重的问题:由于塑料不易腐烂,大量的塑料废弃无法被
自然界吸收、分解,从而造成一定程度的环境污染。
由于这些优良性能,塑料这一新型材料的发展十分迅速。特别是石油化学
工业的发展,为塑料生产开辟了广阔的原料来源。从1947年到1967年的20年
间,美国的塑料产量从60多万吨增至600多万吨。目前,其产量按体积已远远
钢铁。钢铁生产已有两千多年的历史,而塑料问世不过百余年,足可见塑料工业
发展速度之惊人。
自20世纪初到20世纪70年代,塑料品种的增长速度很快,每年都有几十
个新品种诞生。但到此后,塑料新品种的开发速度放慢,几年才有一个新品种诞
生;但已有塑料品种的产量却增长迅速,已有几十年保持双位数的增长。近年来
重点已从开发树脂新品种向对原有树脂改性的方向转变。对原有树脂的改性,可
获得全新的性能,并且降低材料的成本。
塑料成型概述
塑料制品的生产是一种复杂而又繁重的过程,其目的是根据各种塑料的固有
性能,利用一切可以实施的方法,使其成为具有一定形状而又有使用价值的物件
或者定型材料。除了加工技术外,生产成本和制品的质量都应该列为重点考虑的
因素。
塑料制品生产系统主要是由成型、机械加工、修饰和装配四个连续过程组成
的。
成型是将各种形态的塑料(粉料、粒料、溶液或分散体)制成所需形状的制
品或坯件的过程,它在四个过程中最为重要,是一切塑料制品或型材生产的必须
过程。成型的种类很多,诸如各种模塑、层压以及压延等。
其它三个过程,通常都是根据制品的要求来取舍的,也就是说,不是每种制
品都须完整地经过这三个过程。
机械加工指的是在成型后的工件上钻孔、切螺纹、车削或铣削等过程,它是
用来完成成型过程中所不能完成或完成得不够准确的一些工作。
修饰的目的是美化塑料制品的表面外观,另外也有一些其它目的,比如,为
提高塑料制品的介电性能就要求具有高度光滑的表面。
装配是将各个已经完成的部件连接或配套以使其成为一个完整制品的过程。
机械加工、修饰、装配这三种过程有时统称为加工。从对比的角度来说,加
工过程常居于次要地位。
塑料定义
1.塑料是以树脂为主要成分,在一定温度和压力下塑造成一定形状,并在常
温下能保持既定形状的有机高分子材料。树脂是指受热时通常有转化或熔融范
围,转化时受外力作用具有流动性,常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物,
它是塑料最基本的,也是最重要的成分。广义地讲,在塑料工业中作为塑料基本
材料的任何聚合物都可称为树脂。
2.塑料是指以树脂(或在加工过程中用单体直接聚合)为主要成分,以增塑
剂、填充剂、润滑剂,着色剂等添加剂为辅助成分,在加工过程中能流动成型的
材料。
塑料主要有以下特性:
①大多数塑料质轻,化学稳定性好,不会锈蚀;
②耐冲击性好;
③具有较好的透明性和耐磨耗性;
④绝缘性好,导热性低;
⑤一般成型性、着色性好,加工成本低;
⑥大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧;
⑦尺寸稳定性差,容易变形;
⑧多数塑料耐低温性差,低温下变脆;
⑨容易老化;
⑩某些塑料易溶于溶剂。
塑料的分类
聚合物是由许多较小而结构简单的小分子(monomer),藉共价键来组合而成
的。塑料的种类近上万种,目前比较流行的分类方法有以下几种:
1.按塑料的用途分类:
①通用塑料(UniversalPlastics):一般指产量大、用途广、成型性好、
价廉的一类塑料,其产量可占整个树脂的90%以上。具体品种包括:聚乙烯(PE)、
聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、酚醛树脂(PF)、环氧树脂(EP)、氨基树脂、不
饱和聚脂等。通用塑料主要用于包装、建筑、农业及日用等领域。
②泛用工程塑料(EngineeringPlastics):一般指力学性能较好(增强后拉
伸强度大于100MPa),有良好的机械性能和尺寸稳定性,抗蠕变性好,在高(增
强后HDT大于150℃)、低温下仍能保持其优良性能,可以作为工程结构件的一
类塑料,其用量只占整个树脂的5%左右;它们具有接近金属的性能,可用于结
构制品如机械、电子、汽车、航空和航天等高性能领域。其品种包括五大类:聚
酰胺(PA)、聚酯类(聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT和聚对苯二甲酸乙二醇酯PET)、
聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)。
③特种塑料:一般指具有独特性能(比如耐热、阻隔、导电等)、价格高、
产量少、应用范围窄,用于特殊要求的一类塑料。其品种有聚苯硫醚(PPS)、
聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等氟塑料、
聚醚醚酮(PEEK)„„
2.按塑料的物理化学性能分类:
①热塑性塑料(Thermoplastics):指加热后会熔化,可流动至模具冷却
后成型,再加热后又会熔化的塑料,即可运用加热及冷却,使其产生“可逆变化”
(液态←→固态),是所谓的物理变化。热塑性塑料指在特定温度范围内能反复加
热软化和冷却硬化,成型后再加热可重新软化加工,而其化学组成没有变化的一
类塑料。其树脂在加工前后都为线形结构,具有可熔、可溶的特点。树脂在加工
过程中不发生化学变化,只发生物理变化。这类树脂的品种很多,如聚乙烯、聚
丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛„„,用量占95%以上。
②热固性塑料(Thermosetplastics):指的是加热后,会使分子构造结合
成网状型态,一但结合成网状聚合体,即使再加热也不会软化,显示出所谓的[非
可逆变化],是分子构造发生变化(化学变化)所致;热固性塑料指在受热或其它
条件下能成型固化为不熔不溶性物料,成型后不能再重新加热软化而重复加工的
一类塑料。树脂在加工前为线形预聚体,加工中发生化学交联反应,使制品内部
形成三维网状结构,具有不溶、不熔的特点。其种类有酚醛树脂、氨基树脂、环
氧树脂、不饱和树脂、氰酸树脂、呋喃树脂、烯丙基树脂、醇酸树脂等,总共不
到10个品种。热固性塑料在早期发展很快,所占比例大;但随着热塑性塑料品
种的不断增多,性能不断提高,热塑性塑料的应用比例越来越大,已达到95%以
上。不过热固性塑料在价格和某些特殊应用领域仍有其独特的优势。
3.按树脂的结构分类,此分类是按树脂大分子链上官能团的特性而分类,
一般可分成如下几类:
①聚烯烃类,指大分子主、侧链上都为烃类结构的一类树脂及其共聚物,包
括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、聚甲基-1-戊烯、
乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。
②乙烯基类,指大分子主链为烃类结构、而侧链为非烷烃取代基的一类树脂
及其共聚物,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟乙烯及全氟乙烯等。
③聚酰胺类,指大分子链中含有酰胺基团的一类树脂,包括PA6、PA66、
PA610、PA46、PA1010、PA11、PA12及PI等。
④聚酯类,指大分子链中含有酯基结构的一类树脂,包括的种类很多,有
PET、PBT、UP、PMMA、PC、POM、PAR、PSF、PES、PPO及PPS等。
⑤其它种类还有纤维素类、聚氨酯类、酚醛类、氨基树脂类、环氧树脂类等
等。
4.按所含树脂的种类分类:
①单一树脂,指塑料中仅含有一种树脂品种;
②塑料合金,指塑料中含有两种或两种以上树脂的品种。塑料合金最初作为
塑料的改性品种而开发,但因其具有优异的性能,目前已逐渐成为独立的一类品
种。常见的塑料合金有:PPO/HIPS、PPO/PA、PC/ABS、PC/PBT、PVC/ABS等。
5.按塑料成型方法分类:
①模压塑料:供模压用的树脂混合料。如一般热固性塑料。
②层压塑料:指浸有树脂的纤维织物,可经叠合、热压结合而成为整体材料。
③注射、挤出和吹塑塑料:一般是指能在料筒温度下熔融、流动,在模具中
迅速硬化的树脂混合科。如一般热塑性塑料。
④浇铸塑料:能在无压或稍加压力的情况下,倾注于模具中能硬化成一定形
状制品的液态树脂混合料。如MC尼龙。
⑤反应注射模塑料:一般是指液态原材料,加压注入模腔内,使其反应固化
制得成品。如聚氨脂类。
6.按塑料半制品和制品分类:
①模塑粉:又称塑料粉,主要由热固性树脂(如酚醛)和填料等经充分混合、
按压、粉碎而得。如酚醛塑料粉。
②增强塑料:加有增强材料而某些力学性能比原树脂有较大提高的一类塑
料。
③泡沫塑料:整体内合有无数微孔的塑料。
④薄膜:一般指厚度在0.25mm以下的平整而柔软的塑料制品。
塑料的分类图,请看下一篇文章。
上节讲述了塑料的分类;
两张关于塑胶、塑料的分类图如下,请点击看大图:
聚乙烯PE
聚乙烯英文名为:Polythylene或Polythene,简称PE。
聚乙烯PE为乳白色半透明至不透明的热塑性树脂。按密度的大小可分为:
⑪低密度聚乙烯(LDPE),密度为0.910~0.925g/cm
3
,因其为高压法(ICI)聚合所得的聚乙烯,
也称为高压聚乙烯;
⑫高密度聚乙烯(HDPE),密度为0.941~0.965g/cm
3
;因其为低压聚合(齐格勒法)所得的聚
乙烯,也称为低压聚乙烯,也可以采用中压法(菲利普法)制得,密度在0.965g/cm
3
以上;
⑬中密度聚乙烯(MDPE),密度为0.916~0.940g/cm
3
;
⑭此外还有线型低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE),甚低密度聚乙烯(VLDPE)
等。
当前,世界聚烯烃聚合物的产量有35000万吨,其中聚乙烯占65%,而占总塑料产量的30%以上。
为最大的通用塑料产品之一。聚乙烯的各种性能与其密度、分子量分布和熔融指数有着密切的关系。一般
说来,它的物理机械性能优良,可用多种加工方法和成型设备生产不同用途的制件。但不同的聚乙烯品种
应用的领域也有所不同。
聚乙烯PE的分子结构式和简要特性见表1:
表1:聚乙烯PE的分子式及特性
结构式
-[-CH
2
-CH
2
-]-
n
比重
LDPE:0.910~0.925
MDPE:0.926~0.940
HDPE:0.941~0.965
优点
⒈柔软、无毒
⒉易染色
⒊耐冲击(-40℃~90℃)
⒋耐湿性
⒌耐化学性
缺点
⒈热膨胀系数高
⒉不易粘合
⒊耐高温性差
⒋机械强度不高
用途家庭日用品、绝缘体、容器、塑胶管、塑胶布、薄膜等
1.低密度聚乙烯
低密度聚乙烯分子链上有长短支链,结晶度较低,分子量一般在5~50万,一种乳白色呈半透明的腊
状固体树脂,无毒,软化点较低,柔韧性好,抗冲击韧性,耐低温性很好,可在-60℃~-80℃下工作,电
绝缘性优秀。LDPE的机械强度较差,耐热性不高,抗环境应力开裂性、粘附性、印刷性较差,需经过表
面处理改善其性能。LDPE的吸水性很低,几乎不吸水,化学稳定性优秀,如对酸、碱、盐、有机溶剂都
较稳定。对二氧化碳、有机臭气渗透性大,但对水蒸气、空气渗透性差。易燃烧,燃烧有石蜡味,在日光
和热作用下容易老化降解而变色。
LDPE主要的用途是用于薄膜产品,如农业用薄膜、地面覆盖薄膜,农膜,蔬菜大棚膜;包装用膜如
糖果、蔬菜、冷冻食品等包装;液体包装用如吹塑薄膜;重包装袋,收缩包装袋、一般工业包装薄膜和食
品袋等等。还可用于注塑制品;挤塑管材、电线电缆;吹塑中空容器。
LDPE适合热塑性成型加工的各种成型工艺,成型加工性好,如注塑、挤塑、吹塑、旋转成型、涂覆、
发泡工艺、热成型、热封焊、热焊接等。
2.中密度聚乙烯
中密度聚乙烯(MDPE),密度在0.916~0.940g/cm
3
,结晶度75%,刚性、耐磨性,透气性介于
LDPE和HDPE之间,拉伸强度较HDPE差。MDPE用途不如LDPE和HDPE广泛,适合挤塑管材,蒸
煮袋的内衬薄膜和包装等制品。
3.高密度聚乙烯
高密度聚乙烯(HDPE)呈乳白色半透明的蜡状固体,HDPE支链化程度最小,分子能紧密地堆砌,
故密度大,结晶度高。HDPE有较高的耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性,电绝缘性、抗
冲击性及耐寒性都很好。HDPE在强度和老化性能优于PP,工作温度比PVC、LDPE高。HDPE吸水性极
微小,无毒,化学稳定性极佳,薄膜对水蒸气、空气的渗透性小。
高密度聚乙烯(HDPE)主要用途分为:
注塑制品:有周转箱、瓶盖、桶类、帽、食品容器、盘、
垃圾箱、盒,以及塑料花。
吹塑制品:中空成型制品,如各种系列吹塑桶、容器、瓶
类、盛放清洁剂、化学品、化妆品等,汽油箱、日用品等。
还有吹膜制品如食品包装袋,杂品购物袋,化肥内衬薄膜
等。
挤塑制品:管材、管件主要用在煤气输送,公共用水和化
学品输送,如建材排水管、煤气管、热水管等;片材主要
用于座椅、手提箱、搬运容器等。
旋转成型:注塑制品如大型容器、储藏罐、桶、箱等。
HDPE适合热塑性成型加工的各种成型工艺,成型加工性好,如注塑、挤塑、吹塑、旋转成型、涂覆、
发泡工艺、热成型、热封焊、热焊接等。
4.线型低密度聚乙烯
线型低密度聚乙烯(LLDPE)实际上是乙烯与少量高级烯烃在催化剂下于高压或低压下聚合而成的共
聚物。是聚乙烯的第三大类品种。线型低密度聚乙烯(LLDPE)具有HDPE的高度支化聚合物链组成的具
有低密度的聚乙烯。在LLDPE中,存在短侧基的线型分子链,使其结晶度低,密度小。LLDPE透明性较
差,表面光泽好,主链上有短支链,分子量分布窄,具有低温韧性,高模量、抗弯曲和耐应力开裂性,低
温下抗冲击性比LDPE有较大的提高。
LLDPE适合于注塑、挤塑、吹塑、旋转成型、热熔焊接、涂覆等成型加工。加工性能良好,主要用于
薄膜,有良好的撕裂强度,穿刺强度、拉伸强度、抗冲击性、耐热性、耐低温性都很好,可以用于各类各
种的包装。LLDPE的另一种用途是可在掺混料,国内外各树脂生产厂家都有专用掺混料牌号。还有其他用
途是管材、注塑容器、型材、旋转成型的容器制品,纸、布、织物涂覆制品、瓦楞板、军用帐篷等;一般
日用品、打包带、编织袋、绝缘制品等。
目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多,拥有LDPE技术的有7家,LLDPE和全密度技术的企业有
10家,HDPE技术的企业有12家。从技术发展情况看,高压法生产LDPE是PE树脂生产中技术最成熟
的方法,釜式法和管式法工艺技术均已成熟,目前这两种生产工艺技术并存。发达国家普遍采用管式法生
产工艺。此外,国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发聚合体系,可降低反应温度和压力。高压法生
产LDPE将向大型化、管式化方向发展。低压法生产HDPE和LLDPE,主要采用钛系和络系催化剂,欧
洲和日本多采用齐格勒型钛系催化剂,而美国多采用络系催化剂。目前世界上主要应用的聚乙烯生产技术
用11种,现简单介绍如下:
(1)巴塞尔公司气相法Spherilene工艺:生产线性PE可从很低密度PE(ULDPE)到LLDPE,也
可生产HDPE等。采用齐格勒-纳塔型钛基催化剂和Spherilene气相法工艺。在轻质惰性烃类存在下,催
化剂和进料先进行本体预聚合,在缓和条件下发生本体聚合。浆液进入第一台气相反应器,采用循环气体
回路冷却器散热,再进入二台气相反应器。生产产品密度从ULDPE(小于900kg/m
3
)到HDPE(大于
960kg/m3
),熔体流动速率(MFR)从0.01~100。因采用二台气相反应器,故可生产双峰级和特种聚
合物。Spherilene工艺1992年推向市场以来,现已拥有生产能力180万吨/年。六套生产装置(美国1
套、韩国2套、巴西2套、印度1套)己投入运转,另有二套(印度和伊朗各1套)在建设中,单线生产
能力可从10万吨/年~30万吨/年。目前,中国没有这类技术的生产装置。
(2)北欧化工公司北星(Bastar)工艺:北星PE工艺可生产双峰和单峰LLDPE、MDPE(中密度
PE)和HDPE。采用串联的回路、气相低压法反应器。PE密度为918~970kg/m3
,熔融指数0.1~100。
采用Z-N催化剂或SSC(单活性中心)催化剂。催化剂与丙烷稀释剂混入进入紧凑的预聚合反应器,同
时送入共催化剂、乙烯、共聚单体和氢气。预聚合的浆液再进入第二台较大的浆液回路反应器,在超临界
条件(75~100℃、5.5~6.5MPa)下操作。可生产双峰级产品。经闪蒸后的聚合物进一步送入流化床气
相反应器,无需加入新催化剂,可得到均聚物,气相反应落操作条件为:75~100℃、2.0MPa。第一套
工业化装置于1995年在芬兰投运,阿布扎比建设的二条生产线(45万吨/年双峰级产品)于2001年下
半年投运。第5套25万吨/年装置(第二套双峰级)也在中国上海石化公司建成,成为中国最大的PE装
置,该工艺单线最大的设计能力可达30万吨/年。
(3)BP公司气相法Innovene工艺:可生产LLDPE和HDPE产品,采用Z-N钛基、铬基或茂金
属催化剂。铬催化剂可生产宽分子量分布的产品,齐格勒-纳塔(Z-N)催化剂生产窄分子量分布的产品。
床层反应器操作条件缓和,为75~100℃和2.0MPa。可采用丁烯或已烯为共聚单体。己有30套生产线
投入运转、设计或建设中。能力范围为5万~35万吨/年。Technip公司与BP公司合作,在欧洲、前苏
联、南美、中国和马来西亚拥介BP公司生产聚乙烯的Innovene工艺。BP公司InnovenePE能力现已
超过800万吨/年,包括伊朗BandarIman、苏格兰格兰杰默斯、印度尼西亚梅拉克和马来西亚克尔蒂
赫等的PE装置。中国独山子石化公司LLDPE/HDPE装置的二次扩建也采用Innovene工艺,从12万吨
/年扩增到20万吨/年。赛科新建的60万吨聚乙烯将采用该技术。
(4)埃克森美孚公司管式和釜式反应工艺:采用高压自由基工艺生产LDPE均聚物和EVA(乙烯醋
酸乙烯)共聚物。采用大规模管式反应器(能力13万~35万吨/年)和搅拌釜式反应器(能力约10万吨
/年)。管式反应器操作压力高达300MPa,釜式反应器低于200MPa。高压工艺的优点是缩短停留时间,
相同的反应器可从生产均聚物切换至共聚物。均聚物聚合物密度为912~935kg/m
3
,熔融指数为0.2~
150。醋酸乙烯含量可高达30%。生产每吨聚合物的物耗、能耗为:乙烯1.008吨,电力800kwh,蒸
汽0.35t,氮气5m
3
。已有23套高压法反应器投运,产能为170万吨/年。生产均聚物和各种共聚物。
目前燕山新建的20万吨/年LDPE装置即采用该公司的管式法技术。
(5)三井化学公司低压浆液法CX工艺:可生产HDPE和MDPE,采用低压浆液法CX工艺。可生
产双峰分子量分布的产品。乙烯、氢气、共聚单体和超高活性催化剂进入反应器,在浆液状态下发生聚合
反应,聚合物性质自动控制系统可有效地控制产品质量,超高活性催化剂无需从产品中脱除。从浆液中分
离出来的90%的溶剂,无需作任何处理就可直接循环至反应器。可生产窄或宽分子量分布的产品,密度为
930~970kg/m3
,熔融指数0.01~50。生产每吨产品的物耗、能耗为:乙烯和共聚单体1010kg,电
力305kwh,蒸汽340kg,冷却水190t,氮气30m
3
。已有35条生产线投运或建设中,总能力360
万吨/年。国内目前由于该技术的企业主要有大庆的22万吨装置、扬子和燕山的14万吨装置,兰州的7
万吨装置。
(6)雪佛龙-菲利浦斯公司双回路反应器LPE工艺:用菲利浦斯石油公司LPE工艺生产线性聚乙烯
(LPE)。采用极高活性催化剂在回路反应器和异丁烷浆液中进行聚合。产品熔融指数和分子量分布可由
催化剂、操作条件和氢气来调节控制。共聚单体可用丁烯-1、已烯-1、辛烯-1等。高活性催化剂使之无需
脱除催化剂,聚合时无石蜡或其他副产物生成,大大减少了对环境的逸散污染。乙烯、异丁烷、共聚单体
和催化剂连续进入回路反应器,在低于100℃和约4.0MPa下发生反应,停留时间约1小时。乙烯单程转
化率超过97%。生产每吨产品的物耗、能耗为:乙烯1.007吨,催化剂和化学品2~10美元(对于不同
产品),电力350kwh,蒸汽0.25t,冷却水185t,氮气30m
3
。已有82条生产线投运和建设,占世
界PE能力34%。上海金菲公司的13.5万吨装置就是采用该技术。茂名新建的35万吨/年的新装置也可
能采用该技术。
(7)Univation技术公司低压气相法Unipol工艺:用低压、气压UnipolPE工艺生产LLDPE~HDPE。
采用浆液催化剂和气相、流化床反应器。用常规的和茂金属催化剂无需脱除催化剂步骤。投资和操作费用
较低,对环境污染较少。乙烯、共聚单体和催化剂进入流化床反应器,操作条件为约100℃和2.5MPa。
产品密度为915~970kg/m
3
,熔融指数0.1~200。根据催化剂类型可调节窄或宽分子量分布。已有89
条生产线投运或建设。单线能力可为4万~45万吨/年。目前国内采用该技术的装置较多,主要为茂名、
吉化、扬子、天津、中原、广州、大庆、齐鲁等。
(8)Stamicarbon公司COMPACT工艺:该工艺采用先进的Z-N催化剂利用COMPACTSolution
技术生产密度为900~970kg/m
3
的PE。采用搅拌釜式反应器,聚合温度200℃。氢用于控制聚合物分
子量。无需脱除催化剂步骤。生产每吨产品的物耗、能耗为:乙烯和共聚单体1.016t,电力500kwh,
蒸汽400kg,冷却水230m
3
,低压蒸汽(产出)330kg。有5套装置投运,总能力65万吨/年。
(9)巴塞尔聚烯烃公司Hostalen工艺:用搅拌釜的Hostalen工艺生产HDPE。采用并联或串联的
二台反应器进行浆液聚合。生产每吨产品的物耗、能耗为:乙烯和共聚单体1.015t,蒸汽400kg,电力
350kwh,冷却水165m3
。已有31条生产线运转或设计中,生产能力近340万吨/年。目前在国内采用
该技术的装置为辽化公司,生产能力只有4万吨。该技术目前单线最大生产能力可达到35万吨/年,可生
产包括双峰在内的几乎所有产品,其中其薄膜、中空和管材等产品在世界上具有一定的知名度。
(10)埃尼化学公司高压法工艺:采用高压法釜式或管式工艺生产LDPE和EVA。LDPE密度为918~
935kg/m3
,EVA中VAM(醋酸乙烯单体)含量可从3%~40%。己有24条生产线运转或设计中,单
线能力可高达20万吨/年。目前该装置投资费用和能耗相对较高,新建装置一般不采用该技术。
(11)Stamicarbon公司高压法工艺:利用高压管式反应器生产LDPE和EVA共聚体。生产每吨产
量的物耗、能耗为:乙烯1.005t,电力800kwh,高压蒸汽230kg,冷却水120m
3
,低压蒸汽(产出)
650kg。1996年起,已有单线能力15万~30万吨/年装置多套投运,总能力超过180万吨/年。
聚乙烯是由乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物,英文名为:Polythylene
或Polythene,简称PE,俗称软胶。PE的合成原料来自石油,其产量从1965年
超过PVC后就一直排第一。
聚乙烯的发展很快,其中最早工业化的品种是LDPE,在1951年首次实现万
吨级工业规模生产。当前,世界聚烯烃聚合物的产量有35000万吨,其中聚乙烯
占65%,而占总塑料产量的30%以上,为最大的通用塑料产品之一。聚乙烯的各
种性能与其密度、分子量分布和熔融指数有着密切的关系。一般说来,它的物理
机械性能优良,可用多种加工方法和成型设备生产不同用途的制件。但不同的聚
乙烯品种应用的领域也有所不同。
聚乙烯PE为乳白色半透明至不透明的热塑性树脂。按其密度的大小可分为
以下几种:
①低密度聚乙烯(LDPE),密度为0.910~0.925g/cm3,因其为高压法(ICI)
聚合所得的聚乙烯,也称为高压聚乙烯。
②高密度聚乙烯(HDPE),密度为0.941~0.965g/cm3,因其为低压聚合(齐
格勒法)所得的聚乙烯,也称为低压聚乙烯;也可以采用中压法(菲利普法)制
得,密度在0.965g/cm3以上。
③中密度聚乙烯(MDPE),密度为0.916~0.940g/cm3。
④此外还有线型低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、
茂金属聚乙烯、甚低密度聚乙烯(VLDPE)等。
⑤改性品种有乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、氯化聚乙烯(CPE)等。
塑胶材料主要应用于以下领域:
⒈包装材料:这是塑料的最大用途,占到整个树脂的20%以上,主要有以下
产品类别:
⑪薄膜:轻重包装膜、阻隔膜、热收缩膜、自粘膜、防锈膜、撕裂膜、气垫
膜等;
⑫包装瓶:各类食品、饮料、化妆品、药品、化学试剂用的包装瓶;
⑬包装盒:食品盒,五金、工艺品、文教用品等所用的盒类包装;
⑭包装箱:啤酒箱、周转箱、工具箱、瓦楞箱等;
⑮杯子:饮料杯、牛奶杯、酸奶杯等;
⑯包装袋:胶袋、编织袋等。
⒉日用品:
⑪日杂用品,如桌椅、凳子、箱包、盆、桶、盒、盘等;
⑫厨房用品,各类餐具,如碗、碟、盘、刀叉、勺,菜板等;
⑬服装用品,如人造革、鞋底、纽扣、发夹、拉链、雨衣等;
⑭文体用品,如文具盒、笔、尺子、球类制品等。
⒊农业上的应用:
包括各类农地膜、大棚膜、滴灌管、喷雾器、渔网等。
⒋工业上的应用:
⑪电子电气,比如高、中、低压绝缘电缆、各类连接器、接插件、继电器、
电容器、开关、接线盒等;
⑫机械制品,如各种外壳、齿轮、轴承、拉杆、链条、密封件等;
⑬汽车配件,如仪表盘、保险杠、方向盘、油箱、输油管、烟灰缸等。
⒌建筑上的应用:
⑪管材管件:上水管、下水管、穿线管、输气管、球阀、三通等;
⑫型材:门窗、家具、楼梯扶手、装饰条等;
⑬板材:装饰板、天花板、地板、铝塑复合板、阳光板、隔热板等;
⑭其它:地毯、壁纸、人造大理石、防水卷材等。
⒍其它方面的应用:
⑪医学方面:医疗器械如注射器、输液管、输液瓶、输液袋等,人造器官如
人造骨、气管、血管等;
⑫光学方面:光学透镜、反光材料、太阳能材料、光纤材料、光盘等;
⑬航空航天:用于高速飞行器外表的耐烧蚀材料、隔热材料,飞机的机身、
尾翼、垂直翼等高强度结构材料。
热固性塑料:ThermosettingPlastics
热固性塑料是指树脂在加工工程中发生化学变化,分子结构从加工前的线形
结构转变为网状结构,经过成型后再重新加热也不能熔融软化流动的一类聚合
物。
热固性塑料在性能上和热塑性塑料有很多不同之处:它具有强度高、耐蠕变
性好、耐热温度高、加工尺寸精度高,以及耐电弧性好等优点。热固性塑料的缺
点是加工较为困难,常用的加工是压制和层压,另外还开发出了注射与挤出成型,
但是比热塑性塑料的加工更加难易控制。
热固性塑料的品种较少,主要有酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和树
脂、呋喃树脂、氰酸酯树脂、烯丙基树脂和醇酸树脂等。
热固性塑料主要应用于电器绝缘、日用、机械、建筑和玻璃钢等领域。
1.酚醛树脂(PF):酚醛树脂是历史上最长的塑料品种之一,俗称胶木或电
木,外观呈黄褐色或黑色,是热固性塑料的典型代表。酚醛树脂成型时常使用各
种填充材料,根据所用填充材料的不同,成品性能也有所不同,酚醛树脂作为成
型材料,主要用在需要耐热性的领域,但也作为粘接剂用于胶合板、砂轮和刹车
片。
2.脲醛树脂(UF):脲醛树脂是可用作模压料、粘接剂等的无色塑料,由尿
素和甲醛制备。脲醛树脂模压料填加有纤维素。而且硬度、机械强度优良。另一
方面,有发脆、具有吸水性、尺寸稳定性不良的缺点,甚至静置也往往产生裂纹。
脲醛树脂可制造餐具、瓶盖等日用品和机械零部件,还可做粘接剂。
3.三聚氰胺-甲醛树脂(MF):三聚氰胺-甲醛树脂又称蜜胺、密胺密、
美耐皿。这种塑料弥补了脲醛树脂不耐水的缺点,但价格比脲醛树脂高。由于
三聚氰胺-甲醛树脂与脲醛树脂一样无色透明,成型色彩鲜艳,又由于具有耐热
性、表面硬度大、机械特性、电学性能良好、耐水性、耐溶剂性和耐化学药剂性
优越,所以可用于餐具、各种日用品(包括家具)、工业用品的领域。
4.不饱和聚酯树脂(UF):不饱和聚酯树脂是具有不同粘度的淡黄或琥珀色
的透明液体。因为不饱和聚酯树脂强度不高,故常加入玻璃纤维等增强材料使用,
产品俗称"玻璃钢"。不饱和聚酯树脂固化前呈液体状,而且不加压也
可成型,甚至可在常温下固化,因而可用各种加工方法加工成制品。
5.环氧树脂(EP):环氧树脂是用固化剂固化的热固性塑料。它的粘接性极
好,电学性质优良,机械性质也良好。环氧树脂的主要用途是作金属防蚀涂料和
粘接剂,常用于印刷线路板和电子元件的封铸。