超高分子量聚乙烯的應用前景和發展方向

時間 2022-02-17 23:00:15

1樓:匿名使用者

在中國超高分子量聚乙烯管材在2023年被科學技術部國科計字(2000)056號檔案列為國家科技成果重點推廣計劃,屬化工類新材料、新產品。國家計委科技部將超高分子量聚乙烯管材列為當前優先發展的高科技產業重點領域專案。安陽超高為您解答!

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2樓:匿名使用者

前瞻產業研究院《 中國乙烯行業深度調研與投資戰略規劃分析報告前瞻》顯示,2010-2023年我國乙烯行業主要事件包括:2023年1月16日,天津石化100×104 t/a乙烯裝置產出合格產品,專案主要包括100×104 t/a乙烯和1000×104 t/a煉油。由於採用新工藝和新技術,乙烯綜合能耗和煉油綜合能耗達到國際先進水平;2023年4月20日,鎮海煉化公司100×104 t/a乙烯裂解裝置成功投產,標誌著這個目前國內單套規模最大、技術最先進、國產化率最高的乙烯工程投產成功,鎮海煉化也自此擁有2300×104 t/a**綜合加工能力和100×104 t/a乙烯生產能力,成為我國最大的煉化一體化企業;2023年11月24日,中沙(天津)石化股份****提前38天完成年產100萬噸乙烯生產計劃,超越100萬噸/年乙烯設計目標,各項技術經濟指標始終保持行業先進水平。

3樓:匿名使用者

聚乙烯的種類:

(1) ldpe:低密度聚乙烯(又稱高壓聚乙烯 )

(2) lldpe:線形低密度聚乙烯

(3) mdpe:中密度聚乙烯

(4) hdpe:高密度聚乙烯(又稱低壓聚乙烯 )

(5) uhmwpe:超高分子量聚乙烯

(6) 改性聚乙烯:氯化聚乙烯(cpe)、交聯聚乙烯(pex)

(7) 乙烯共聚物:乙烯-丙烯共聚物(塑料)、eva、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烴(如辛烯poe、環烯烴)的共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物(eaa、 emaa 、eea、ema、emma、emah)。分子量達到300萬-600萬的聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(uhmwpe)。

超高分子量聚乙烯的強度非常高,可以用來做防彈衣。

ldpe樹脂

性質:無味、無臭、無毒、表面無光澤、乳白色蠟狀顆粒,密度約0.920g/cm3,熔點130℃~145℃。

不溶於水,微溶於烴類、甲苯等。能耐大多數酸鹼的侵蝕,吸水性小,在低溫時仍能保持柔軟性,電絕緣性高。

生產工藝:主要有高壓管式法和釜式法兩種。從目前發展狀況看,為降低反應溫度和壓力,管式法工藝普遍採用低溫高活性引劑引發聚合體系,以高純度乙烯為主要原料,以丙烯/丙烷等為密度調整劑,使用高活性引發劑在約200℃~330℃、150-300mpa條件下進行聚合反應。

反應器中引發聚合的熔融聚合物,必須要經過高壓、中壓和低壓冷卻、分離,高壓迴圈氣體經過冷卻、分離後送入超高壓(300mpa)壓縮機入口,中壓迴圈氣體經過冷卻、分離後送入高壓(30mpa)壓縮機入口,而低壓迴圈氣體經過冷卻、分離後送入低壓(0.5mpa)壓縮機迴圈利用,而熔融聚乙烯經過高壓、低壓分離後送入造粒機,進行水中切粒,在造粒時,企業可以根據不同應用領域,加入適宜的新增劑,顆粒經包裝出廠。

用途:可以採用注塑、擠塑、吹塑等加工方法。主要用作農膜、工業用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機械零件、日用品、建築材料、電線、電纜絕緣、塗層和合成紙等。

lldpe樹脂

性質:由於lldpe和ldpe的分子結構明顯不同,效能也有所不同。與ldpe相比,lldpe具有優異的耐環境應力開裂效能和電絕緣性,較高的耐熱效能,抗沖和耐穿刺效能等。

生產工藝:lldpe樹脂主要利用全密度聚乙烯裝置生產,代表性的生產工藝為innovene工藝和ucc的unipol工藝。

用途:通過注塑、擠出、吹塑等成型方法,生產薄膜、日用品、管材、電線電纜等。

hdpe樹脂

性質:本色、圓柱狀或扁圓狀顆粒,顆粒光潔,粒子的尺寸在任意方向上應為2mm~5mm,無機械雜質,具熱塑性。粉料為本白色粉末,合格品允許有微黃色。

常溫下不溶於一般溶劑,但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長時間接觸時能溶脹,在70℃以上時稍溶於甲苯、醋酸中。在空氣中加熱和受日光影響發生氧化作用。能耐大多數酸鹼的侵蝕。

吸水性小,在低溫時仍能保持柔軟性,電絕緣性高。

生產工藝:採用氣相法和淤漿法二種生產工藝。其中,淤漿法環管生產工藝以菲利浦斯公司、basell公司和北歐的北星環管工藝技術為代表。釜式淤漿法則以日本三井公司cx工藝為代表。

用途:採用注塑、吹塑、擠塑、滾塑等成型方法,生產薄膜製品、日用品及工業用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結紮帶,繩纜、魚網和編織用纖維、電線電纜等。

【-ch2-ch2-】n 簡稱pe,是乙烯經聚合製得的一種熱塑性樹脂。在工業上,也包括乙烯與少量 α-烯烴的共聚物。聚乙烯無臭,無毒,手感似蠟,具有優良的耐低溫效能(最低使用溫度可達-70~-100℃),化學穩定性好,能耐大多數酸鹼的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸),常溫下不溶於一般溶劑,吸水性小,電絕緣效能優良;但聚乙烯對於環境應力(化學與機械作用)是很敏感的,耐熱老化性差。

聚乙烯的性質因品種而異,主要取決於分子結構和密度。採用不同的生產方法可得不同密度(0.91~0.

96g/cm3)的產物。聚乙烯可用一般熱塑性塑料的成型方法(見塑料加工)加工。用途十分廣泛,主要用來製造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等,並可作為電視、雷達等的高頻絕緣材料。

隨著石油化工的發展,聚乙烯生產得到迅速發展,產量約佔塑料總產量的1/4。2023年世界聚乙烯總生產能力為24.65mt,在建裝置能力為3.

16mt。

低壓法的核心技術在於催化劑。德國齊格勒發明的ticl4-al(c2h5)3體系為聚烯烴的第一代催化劑,催化效率較低,每克鈦約得數千克聚乙烯。2023年比利時索爾維公司首創以鎂化合物為載體的第二代催化劑,催化效率達每克鈦得數萬至數十萬克聚乙烯。

採用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘渣的後處理工序。以後又發展了氣相法高效催化劑。2023年,義大利蒙特愛迪生集團公司研製成可省去造粒而直接生產球狀聚乙烯的催化劑,被稱作第三代催化劑,是高密度聚乙烯生產的又一變革。

分類 有多種分類方法,主要按密度(圖1)分類:①高密度聚乙烯,是不透明的白色粉末,造粒後為乳白色顆粒,分子為線型結構,很少支化現象,是較典型的結晶高聚物。機械效能均優於低密度聚乙烯,熔點比低密度聚乙烯高,約126~136℃,其脆化溫度比低密度聚乙烯低,約-100~-140℃。

②低密度聚乙烯,是無色、半透明顆粒,分子中有長支鏈,分子間排列不緊密。③線型低密度聚乙烯,分子中一般只有短支鏈存在,機械效能介於高密度和低密度聚乙烯兩者之間,熔點比普通低密度聚乙烯高15℃,耐低溫效能也比低密度聚乙烯好,耐環境應力開裂性比普通低密度聚乙烯高數十倍。此外,按生產方法可分為低壓法聚乙烯、中壓法聚乙烯和高壓法聚乙烯(表1),聚乙烯的生產方法不同,其密度及熔體指數(表示流動性)也不同(圖2)。

按分子量可分為低分子量聚乙烯、普通分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯(表2)。

生產方法 分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產低密度聚乙烯,這種方法開發得早,用此法生產的聚乙烯至今約佔聚乙烯總產量的2/3,但隨著生產技術和催化劑的發展,其增長速度已大大落後於低壓法。低壓法就其實施方法來說,有淤漿法、溶液法和氣相法。

淤漿法主要用於生產高密度聚乙烯,而溶液法和氣相法不僅可以生產高密度聚乙烯,還可通過加共聚單體,生產中、低密度聚乙烯,也稱為線型低密度聚乙烯。近年來,各種低壓法工藝發展很快。中壓法僅菲利浦公司至今仍在採用,生產的主要是高密度聚乙烯。

高壓法 用氧或過氧化物等作引發劑,使乙烯聚合為低密度聚乙烯的方法。乙烯經二級壓縮後進入反應器(圖3),在壓力100~300mpa、溫度200~300℃及引發劑作用下聚合為聚乙烯,反應物經減壓分離,使未反應的乙烯**後迴圈使用,熔融狀的聚乙烯在加入塑料助劑後擠出造粒。(見彩圖)

所用聚合反應器有管式反應器(管長可達 2000m)和釜式反應器兩種。管式法流程的單程轉化率20%~34%,單線年生產能力100kt。釜式法流程的單程轉化率20%~25%,單線年生產能力180kt。

低壓法 分淤漿法、溶液法和氣相法三種,除溶液法外,聚合壓力都在2mpa以下。一般步驟有催化劑的配製、乙烯聚合、聚合物的分離和造粒等。

①淤漿法 生成的聚乙烯不溶於溶劑而呈淤漿狀。淤漿法聚合條件溫和,易於操作,常用烷基鋁作活化劑,氫氣作分子量調節劑,多采用釜式反應器。由聚合釜出來的聚合物淤漿經閃蒸釜、氣液分離器到粉料乾燥機,然後去造粒(圖4)。

生產過程中還包括溶劑**、溶劑精製等步驟。採用不同的聚合釜串聯或並聯的組合方式,可以得到不同分子量分佈的產品。

②溶液法 聚合在溶劑中進行,但乙烯和聚乙烯均溶於溶劑中,反應體系為均相溶液。反應溫度(≥140℃)、壓力(4~5mpa)較高。特點是聚合時間短,生產強度大,可兼產高、中、低三種密度的聚乙烯,能較好地控制產品的性質;但溶液法所得聚合物分子量較低,分子量分佈窄,固體物含量較低。

③氣相法 乙烯在氣態下聚合, 一般採用流化床反應器。催化劑有鉻系和鈦系兩種,由貯罐定量加入到床層內,用高速乙烯迴圈以維持床層流態化,並排除聚合反應熱。生成的聚乙烯從反應器底部出料(圖5)。

反應器的壓力約2mpa,溫度85~100℃ 。氣相法是生產線型低密度聚乙烯最主要的方法,氣相法省去了溶劑**和聚合物乾燥等工序,且比溶液法節省投資15%和操作成本10%。為傳統高壓法投資的30%,操作費的1/6。

因而得到了迅速發展。但氣相法在產品質量及品種上有待進一步改進。

加工和應用 可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工,廣泛應用於製造薄膜、中空製品、纖維和日用雜品等。在實際生產中,為了提高聚乙烯對紫外線和氧化作用的穩定性,改善加工及使用效能,需加入少量塑料助劑。常用的紫外線吸收劑為鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等,炭黑是優良的紫外線遮蔽劑。

此外,還加入抗氧劑、潤滑劑、著色劑等,使聚乙烯的應用範圍更加擴大。

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