聚乙烯的应用

目录摘要-------------------------------------------------------3第一章聚乙烯的结构和性质---------------------------------31.1聚乙烯的结构---------------------------------------31.2聚乙烯的性质---------------------------------------3第二章聚乙烯的分类----------------------------------------42.1高密度聚乙烯---------------------------------------42.2中密度聚乙烯---------------------------------------42.3低密度聚乙烯---------------------------------------5第三章聚乙烯的生产方法------------------------------------53.1高压法---------------------------------------------53.2中压法---------------------------------------------63.3低压法---------------------------------------------6第四章聚乙烯的应用----------------------------------------64.1聚乙烯在薄膜、中空制品、纤维等方面的应用-------------74.2氯化聚乙烯的应用及发展----------------------------84.3化聚乙烯的应用及发展------------------------------84.4交联聚乙烯的应用及发展----------------------------9参考文献-------------------------------------------------9致谢------------------------------------------------------10-2-【内容摘要】聚乙烯无臭，无毒，化学稳定性好，也称为线型低密度聚乙烯。主要品种有低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯（HDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）等。在薄膜、中空制品、纤维等方面的应用非常广泛，是目前全球产量和消耗量最大的五大合成树脂之首。【关键词】聚乙烯特性应用发展第一章聚乙烯的结构和性质聚乙烯是最简单的高分子化合物，是应用最广泛的高分子材料之一，其用途取决于结构和性质。1.1聚乙烯的结构聚乙烯是由n个乙烯(CH2=CH2)加成聚合而成，其反应式如下：—CH2—CH2—nnCH2=CH2聚乙烯催化剂1.2聚乙烯的性质聚乙烯(PE)为无色透明的固体（见下图），其手感似蜡，无臭，无毒，是塑料-3-聚乙烯的一种，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70℃～-100℃)、电绝缘性和化学稳定性，但耐热、抗老化性差，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，但可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀。聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)很敏感，其性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法，可得到不同密度的产物，密度为0.91～0.96g/cm3。第二章聚乙烯的分类根据其密度的不同，可将聚乙烯分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯。2.1高密度聚乙烯高密度聚乙烯（HDPE,HighDensityPolyethylene）又称低压聚乙烯，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，在微薄截面呈一定程度的半透明状。HDPE属环保材质，加热达到熔点，即可回收再利用。他在低压下生产，因含有较多长键，故密度较高，且具有良好的电性能和拒缘介电强度，主要用于制造各种注塑、吹塑、电线电缆和挤出成型制品。2.2中密度聚乙烯-4-中密度聚乙烯(MDPE)密度在0.926g/cm3～0.940g/cm3，结晶度约为70％～75％，软化温度为110℃～115℃，是在合成过程中用α烯烃共聚，控制密度而成，一般烯烃用量为5％(质量分数)左右。其分子结构为支链数介于高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之间的线型高分子结构，故除具备高、低密度聚乙烯的性能以外，且有优良的耐热、刚性和抗应力开裂性。MDPE最适宜的制作方法有高速吹塑成型，制造瓶类，高速自动包裹用薄膜以及各种注射成型制品和旋转成型制品，如桶、罐。也可用挤出、注射、吹塑、滚塑、旋转、粉末成型等加工方法。其特点是具有良好的耐环境应力开裂性及强度的长期保持性，故广泛应用于管材、薄膜、中空容器等。2.3低密度聚乙烯低密度聚乙烯（LLDPE，英文：LinearLowDensityPolyethylene）也称线性低密度聚乙烯，是乙烯与少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，密度处于0.915～0.940g/cm3之间。LLDPE产品无毒、无味、呈乳白色颗粒。与LDPE产品相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，且具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。低密度聚乙烯通常使用高温高压下的自由基聚合生成，由于在反应过程中的链转移反应，在分子链上生出许多支链，这些支链妨碍了分子链整齐排布，因此密度较低，在高溫下容易产生致癌物质，故保鲜膜不宜进入微波炉中。目前LLDPE几乎渗透到所有的传统聚乙烯市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆等。图1低密度聚乙烯应用-5-第三章聚乙烯的的生产方法根据压力的不同，聚乙烯的生产可分为高压法、低压法、中压法三种。3.1高压法高压法用于生产低密度聚乙烯，是用氧或过氧化物等作引发剂，使乙烯聚合为低密度聚乙烯。乙烯经二级压缩后进入反应器在压力100～300MPa、温度200℃～300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯，反应物经减压分离，使未反应的乙烯回收后循环使用，熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。此方法开发早，生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3，但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速度已大大落后于低压法。3.2中压法中压法是用负载于硅胶上的铬系催化剂，在环管反应器中，使乙烯在中压下聚合，生产高密度聚乙烯。3.3低压法低压法的实施方法有淤浆法、溶液法和气相法，除溶液法外，聚合压力都在2MPa以下。淤浆法生成的聚乙烯不溶于溶剂而呈淤浆状。淤浆法聚合条件温和，易于操作，常用烷基铝作活化剂，氢气作分子量调节剂，多采用釜式反应器。由聚合釜出来的聚合物淤浆经闪蒸釜、气液分离器到粉料干燥机，最后造粒。溶液法聚合在溶剂中进行，且乙烯和聚乙烯均溶于溶剂中,反应体系为均相溶液，反应温度(≥140℃)、压力(4MPa～5MPa)较高。其优点是聚合时间短，生产强度大，可兼产高、中、低三种密度的聚乙烯，能较好地控制产品的性质；其缺点是所得聚合物分子量较低，分子量分布窄，固体物含量较低。气相法乙烯在气态下聚合，一般采用流化床反应器。反应器的压力约2MPa，温度85℃～100℃。催化剂有铬系和钛系两种，由贮罐定量加入到床层内，用高速乙烯循环以维持床层流态化，并排除聚合反应热，生成的聚乙烯从反应器底部出-6-料。气相法是生产线型低密度聚乙烯最主要的方法，但在产品质量及品种上还有待进一步改进。第四章聚乙烯的应用及发展聚乙烯主要用于制造薄膜、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，人们常说的方便袋也是用聚乙烯材料制成的。4.1聚乙烯在薄膜、中空制品、纤维等方面的应用及发展聚乙烯可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，在薄膜、中空制品、纤维等方面的应用非常广泛。在实际生产中，为了提高聚乙烯对紫外线和氧化作用的稳定性，改善加工及使用性能，需加入少量塑料助剂。常用的紫外线吸收剂为邻羟基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等，炭黑是优良的紫外线屏蔽剂。此外，还加入抗氧剂、润滑剂、着色剂等，使聚乙烯的应用范围更加扩大。薄膜低密度聚乙烯总产量的一半以上经吹塑制成薄膜，这种薄膜有良好的透明性和一定的抗拉强度，广泛用作各种食品、衣物、医药、化肥、工业品的包装材料以及农用薄膜。也可用挤出法加工成复合薄膜用于包装重物。此外，还可以在纸、铝箔或其他塑料薄膜上挤出涂布聚乙烯涂层，制成高分子复合材料。中空制品高密度聚乙烯强度较高，适宜作中空制品。可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用浇铸法制成槽车罐和贮罐等大型容器。管板材挤出法可生产聚乙烯管材，高密度聚乙烯管强度较高，适于地下铺设。挤出的板材可进行二次加工，也可用发泡挤出和发泡注射法将高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作台板和建筑。-7-图2聚乙烯的纤维产品纤维中国称为乙纶，一般采用低压聚乙烯作原料，纺制成合成纤维。乙纶主要用于生产渔网和绳索，或纺成短纤维后用作絮片，也可用于工业耐酸碱织物。目前已研制出超高强度聚乙烯纤维（强度可达3GPa～4Gpa），可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。聚乙烯的改性品种主要有氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯和交联聚乙烯。广泛应用于电气、医学、农业等方面。4.2氯化聚乙烯的应用及发展氯化聚乙烯简称CPE或CM。其为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，有优秀的耐热氧老化、耐臭氧老化、耐酸碱、耐化学药品性能。它含有氯元素，加工性能好，具有极佳的耐油性、阻燃性能及着色性能。且不含重金属及PAHS，完全符合环保要求。同时具有高填充性能，可制得符合各种不同性能要求的产品。CPE作为一种新型的高分子材料，在塑料、建材、电气、医学、农业、橡胶、油漆、颜料、轮船、造纸、纺织。包装、涂料、钢材等方面具有广泛的应用。目前，我国生产的CPE90％用于PVC的改性，约10％用于电线、电缆及ABS的改性。由于建筑业的迅猛发展，带动了塑料建材业的迅速发展。但从该行业的国内整体生产水平而言，还存在企业规模小、生产厂家多、生产工艺落后等问题。随着我国经济的进一步发展，CPE应用领域的不断扩大，以及我国加人WTO后带来的产品出口机会，都为我国CPE生产企业的结构调整及发展提供了一定的空间。4.3氯磺化聚乙烯的应用及发展氯磺化聚乙烯的英文名称是chlorosulfonatedPolyethylene，别名又称海泊隆hypalon。为白色或黄色弹性体，能溶解于芳香烃及氯代烃不溶于脂肪及醇中，在酮和醚中只能溶胀不能溶解，有优异的耐臭氧性、耐老化性能、耐热性、耐低温性、耐油性、耐燃性、耐磨性、耐电绝缘性、耐大气老化性、耐化学腐蚀性等。CSM在工业上用于制造具有特殊性能的管子、运输带、密封件等制品。在电线电缆、防水卷材、汽车工业等领域也已得到广泛应用，成为常用的特种橡胶。CSM可与其它橡胶进行共混改性。CSM与氟橡胶共混，可改善共混胶料的加工性-8-能；CSM与乙丙橡胶共混，可改善硫化胶的物理机械性能和热物理特征；在EVA聚合物中加CSM和异戊胶共混可制造耐滑、耐磨、耐油的性能；CSM与PVC、PU在挤出机中掺混后硫化可制造改善耐油、耐臭氧的硫化胶。目前，国内生产企业尚使用污染环境的四氯化碳溶液法，在环保和生产能力上都不能满足市场需求。只有不断加快环保工艺的研发、加大应用研究力度，加大在汽车领域的应用开发力度，才能在产品品牌上实现系列化、专用化、精细化、高纯化，才能满足现代人在物质及生活方面的需求。4.4交联聚乙烯的应用及发展图3交联聚乙烯用于采暖交联聚乙烯泡沫无毒无臭，具有优异的耐低温性、耐候性、耐磨性、绝缘性、耐化学药品性和隔热、漂浮、缓冲性能。交联聚乙烯泡沫塑料用途广泛，在建筑领域，可用作屋顶隔热缓冲材料，防冻片材、缓冲材料等；在工业领域，可作为冷库的隔热材料、管道的保温材料等；在汽车领域，可作为汽车内顶饰、行李箱、地垫、隔热垫、侧围板、车门防水帘等；在包装领域可作为家用电器、医疗器械、玻璃器皿、水果等缓冲保护材料；在农业上可作为室温保温