PE聚乙烯摘要.pptVIP

第二章 聚乙烯（PE） 一、聚乙烯的概述 1. 定义 聚乙烯是指由乙烯单体聚合而成的聚合物。 PE分子式为 。 聚乙烯的合成原料为石油，乙烯单体是通过石油裂解而得到的。 由于世界上石油资源非常丰富，因此聚乙烯的产量自20世纪60年代中期以来一直高居首位，约占世界塑料总量的1/3。 特点： 聚乙烯是一种质量轻、无毒、具有优良的耐化学腐蚀性、优良的电绝缘性以及耐低温性的热塑性聚合物，而且易于加工成型 因此它被广泛地应用于电器工业、化学工业、食品工业、机器制造业及农业等方面。 乙烯的聚合按压力来分有： 低压法、中压法、高压法，其所得聚合物相应地称为低压聚乙烯、中压聚乙烯、高压聚乙烯； 若按聚合机理可分为游离基型（高压法）和离子型（低压或中压法）聚合。 还可根据密度分为：高密度聚乙烯HDPE、中密度聚乙烯MDPE、低密度聚乙烯LDPE。 按分子量的不同，聚乙烯可分为四类： 1）11万以下为中等分子量聚乙烯； 2）11～25万为高分子量聚乙烯； 3）25～150万为特高分子量聚乙烯； 4）150万以上为超高分子量聚乙烯UHMWPE 2．发展历史 最早出现的是高压法合成的 (LDPE)，是英国帝国化学公司ICI在1933年发明的，在1939年开始工业化生产，随后在世界范围内得到迅速发展。 1953年德国化学家齐格勒(Ziegler)用低压合成了 (HDPE), 1957年投入工业化生产。 同时投产的还有美国菲利浦石油化学公司创造的中压法HDPE。 此后，聚乙烯家族不断有新品种问世，如超高分子量聚乙烯、交联聚乙烯(X-PE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)等。这些品种具有各自不同的结构，在性能和应用方面具有明显的差别。 二、聚乙烯的聚合 1 主要原料 现在，大量的乙烯来自石油和天然气，其中的乙烷、丙烷等高温裂解时，能得到高产率的乙烯。 乙烯CH2＝CH2是一种具有分子结构对称，无极性（偶极矩为0.00），分子中的双键，不易打开聚合的化合物。 要聚合，条件比较苛刻，在高温高压条件下，或特殊催化剂存在下，方能聚合。 乙烯在外界试剂进攻下，乙烯分子中的二个碳原子之间共用电子对，易发生均裂和异裂， 均裂为游离基型聚合； 异裂为离子型聚合。 这是由我们选用的催化剂类型和工艺条件而定。 乙烯在常温下为无色易燃的气体，不论加到多高压力都不易液化，故不能采用液相聚合，只能用气相（本体）或非均相的溶液聚合。 2 聚合 （1）高压法（游离基型） 乙烯高压聚合时，用于产生游离基的引发剂是有机或无机过氧化合物。 由于这些引发剂产生的游离基寿命都比较短 因此，必须把乙烯高度压缩，使得其密度增至0.5g/cm3，近似于不能再压缩的液体，缩短了乙烯分子间的距离，从而增加了游离基或活性增长链和乙烯分子的碰撞几率，才利于聚合反应。 乙烯在高温、高压下聚合，容易发生链转移，使聚乙烯分子中，含有多种不同形式的长短支链，形成分支较多的线型大分子： 高压PE与中、低压PE相比，分子缺乏规整性，结晶度低（55～65％），无定形度高，密度低（0.91～0.93g/cm3），分子量低，一般为2.5万左左。 高压PE机械强度差、柔性好、易透湿、透气、软化点低、易加工、产物纯粹、电性能好、透明性好、耐溶剂性差。 主要用于电线电缆绝缘和被覆、注射件、农用和食品以及工业包装薄膜。 为了降低乙烯聚合的压力，减少能耗，后来又在20世纪70年代出现了低压法（LLDPE）制造。 LLDPE是乙烯与少量的a-烯烃(丙烯，1一丁烯，2一己烯，1一辛烯等均可)在复合催化剂CrO3 +TiC14+无机氧化物载体存在下，在75～90℃及1.4～2.1MPa（低压）条件下进行配位聚合得到的共聚物。 共聚物中a－烯烃的含量较小，一般为7％～9％。 LLDPE由于其分子链中含有第二种单体，使分子链节组成不规则，因此LLDPE比一般的HDPE结晶度低， 又由于采用了配位聚合，使分子链的支化程度又比一般的LDPE支化度大大减少，仅含有短支链，不含长支链， 其分子结构的规整性介于LDPE与HDPE之间， 密度和结晶度也介于两者之间，要更接近于HDPE。 在同一密度下 LLDPE的熔点和刚性比 LDPE高，这是因为 LLDPE的短链分支较少，能形成较大的完整晶体； 在相同的熔融指数和密度时，LLDPE的抗冲强度、伸长率、耐环境应力开裂性远比 LDPE为好； LLDPE的抗穿刺性是聚乙烯中最好的，特别适宜制薄膜；在薄膜性能相同时，LLDPE可比LDPE减薄20。 LLDPE与LDPE相比，分子量大，分子量分布范围窄， LLDPE与HDPE比较，分子量小，分子链短，分支多。 LLDPE是由线型链上带有多种短链分支构成。其性能较LDPE为好。 （2） 中压法（菲利浦法）