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    什么是聚乙烯(PE)?

    发表时间: 2023-09-25 作者: PET

产品说明

  聚乙烯 - 简称PE 英文名称:Polyethylene聚乙烯(PE)是五大合成树脂之一,是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。聚乙烯大致上可以分为线性低密度聚乙烯(LLDPE )、低密度聚乙烯(LDPE )、HDPE(HDPE )三大类。

  高密度, 英文名称为“High DensityPolyethylene”,简称为“HDPE”。HDPE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。HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃。虽然HDPE在1956年就已推出,但这种塑料还没达到成熟水平。这种通用材料还在不断开发其新的用途和市场。

  HDPE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,在微薄截面呈某些特定的程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生非物理性腐蚀,例如腐蚀性氧化剂(浓硝酸),芳香烃(二甲苯)和卤化烃 (四氯化碳)。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性,可用于包装用途。HDPE具有非常好的电性能,特别是绝缘介电强度高,使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性,在常温甚至在-40F低温度下均如此。各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合:密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用来生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级;在性能上达到最佳的平衡。

  这是决定HDPE特性的主要变量,虽然被提到的4种变量确实起到相互影响作用。乙烯是聚乙烯主要的组成原材料,少数的其它共聚单体,如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯,也经常用于改进聚合物性能,对HDPE,以上少数单体的含量一般不超过1%-2%。共聚单体的加入轻微地减小了聚合物的结晶度。这种改变一般由密度来衡量,密度与结晶率呈线性关系。美国一般分类按ASTMD1248规定, HDPE的密度在 0.940g/。C以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度范围0.926~0.940g/CC。其它分类法有时把MDPE归类于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的刚度,良好的防渗透性和最高的熔点,但一般具有很差抗环境应力开裂(ESCR)。ESCR是PE抗由机械或化学应力所引起的开裂性的能力。更高的密度一般改进了机械强度性,例如拉伸强度、刚度和硬度;热性能如软化点温度和热变形温度;防渗透性,如透气性或水蒸气透过性。较低的密度改进其冲击强度和E-SCR。聚合物密度主要是受共聚单体加入的影响,但较少程度也受分子量影响。高分子量百分数使密度略有降低。例如,在一个较宽分子量范围内均聚物具有不一样的密度。

  PE最通常的生产方法是通过淤浆或气相加工法,也有少数用溶液相加工生产。所有这些工艺流程都是由乙烯单体、a-烯烃单体、催化剂体系(可能是不止一种化合物)和很多类型的烃类稀释剂参与的放热反应。氢气和一些催化剂用来控制分子量。淤浆反应器一般为搅拌釜或是一种更常用的大型环形反应器,在其中料浆能循环搅拌。当乙烯和共聚单体(根据自身的需求)和催化剂一接触,就会形成聚乙烯颗粒。除去稀释剂后,聚乙烯颗粒或粉粒燥并按剂量加入添加剂,就生产出粒料。带有双螺杆挤出机的大型反应器的现代化生产线磅以上。新的催化剂的开发为改进新等级HDPE的性能作出贡献。两种最常用的催化剂种类是菲利浦的铬氧化物为基础的催化剂和钛化合物一烷基铝催化剂。菲利浦型催化剂生产的HDPE有 中宽度分子量分布;钛一烷基铝催化剂 生产的分子量分布窄。用复式反应器生产窄MDW的聚合物所用催化剂也可用于生产宽MDW品级。举例来说,生产显著不同分子量产 品的两个串联反应器可以生产出双峰分子量聚合物,这种聚合物具有全宽域的分子量分布。

  较高的分子量导致较高的聚合物粘度,不过粘度也与测试所用的温度和剪切速率有关。用流变或分子量测量对材料的分子量进行表征。HDPE的品级一般具有的分子量范围是40 000~300 000,重均分子量大致与熔融指数范围相对应,即从100~ 0.029/10min。通常地,更高的MW(更低的熔融指数MI)增强了熔体强度、更好韧性和ESCR,但是更高MW使工艺流程更难或且需要更高的压力或温度。分子量分布(MWD):PE的WD依据使用的催化剂和工艺流程而有从窄到宽的不同。最常用的MWD测量指数是不匀度指数(HI),它等于重均分子量(MW)除以数均分子量(Mn)。所有HDPE品级的这个指数范围是430。窄MWD提供了在模塑过程中的低翘曲性和高冲击性。中到宽MWD提供了对多数挤塑过程的可加工性。宽MWD也可改进熔体强度和抗蠕变性。

  PE可用很宽的不同加工法制造。以乙烯为主要的组成原材料,丙烯、1-丁烯、己烯为共聚体,在催化剂的作用下,采用淤浆聚合或气相聚合工艺,所得到的聚合物经闪蒸、分离、干燥、造粒等工序,获得颗粒均匀的成品。包括诸如片材挤塑、薄膜挤出、管材或型材挤塑,吹塑、注塑和滚塑。

  ▲挤塑:用于挤塑生产的品级一般具有小于1的熔体指数和中宽到宽的MWD。在工艺流程中,低的MI可获得适宜的熔体强度。更宽MWD品级更适于挤塑,因为它们具有更高的生产速度,较低的模口压力而且熔体断裂趋势减少。

  PE有许多挤塑用途,如电线、电缆、软管、管材和型材。管材应用场景范围从用于天然气小截面黄管到48in直径用于工业和城市管道的厚壁黑管。大直径中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管线的替代物增长迅速。

  板材和热成型:许多大型野餐型冷藏箱的热成型衬里是由PE制成的,具有韧性、重量轻和耐用性。其它片材和热成型产品有挡泥板、槽罐衬里、盘盆防护罩、运输箱和罐。一种大量的增长迅速的片材应用是地膜或池底村里,这是基于MDPE具有韧性、耐化学性和不渗透性。

  ▲吹塑:在美国销售的 HDPE1/3以上用于吹塑用途。这些范围从装漂白剂、机油、洗涤剂、牛奶和蒸馏水的瓶子到大型冰箱、汽车燃料箱和筒罐。吹塑品级的特性指标,如熔体强度、ES-CR和韧性,与用于片材和热成型应用级相似,故相似品级可以采用。

  注射-吹塑通常用来制造更小的容器(小于16oz),用于包装药品、洗发液和化妆品。这种工艺流程的一个优点是生产瓶子自动去边角,不需象一般吹塑加工那样的后期修整步骤。尽管有某些窄MWD品级用于改进表面光洁度,通常用中宽到宽MWD品级。

  ▲注塑:HDPE有数不清的应用,范围从可重复使用的薄壁饮料杯到5-gsl罐,消费国内生产的HDPE的1/5。注塑品级一般熔体指数5~10,有具有韧性较低流动性品级和具有可加工性的较高流动性品级。用途包括日用品和食品薄壁包装物;有韧性、耐用的食品和涂料罐;高抗环境应力开裂应用,如小型发动机燃料箱和90-gal垃圾罐。

  ▲滚塑:采用这种加工法的材料一般被粉碎成粉末料,使其在热循环中熔融并流动。滚塑使用两类PE:通用和可交联类。通用级MDPE/HDPE通常的密度范围从 0.935到 0.945g/CC,具有窄MWD,使产品具有高冲击性和最小的翘曲,其熔体指数范围一般为38。更高MI品级通常不适用,因为它们不具备滚塑制品希望的冲击性和抗环境应力开裂性。

  高性能滚塑应用系利用其化学可交联品级的独特性能。这些品级在模塑周期的第一段,流动性好,而后交联以形成其卓越的抗环境应力开裂性、韧性。耐磨性和耐气候性。可交联PE唯一适用于大型容器,范围从500-gal运输各种化学品储罐到20,000-gal农用储箱。

  ▲薄膜:PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平挤加工法。大多数PE用于薄膜,通用低密度PE(LDPE)或线性低密PE(LLDPE)都可用。HDPE薄膜级通常用于要求优越的拉伸性和极好的防渗性的地方。例如,HDPE膜常用于商品袋、杂货袋和食物包装。

  高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒,熔点约为130℃,相对密度为0.941~0.960。它拥有非常良好的耐热性和耐寒性,化学稳定性高,还具有较高的刚性和韧性,机械强度好。介电性能,耐环境应力开裂性亦较好。

  HDPE是塑料回收市场增长最快的一部分。这主要因为其易再加工,有最小限度的降解特性和其在包装用途的大量应用。主要的回收利用是将25%的回收材料,例如后消费回收物(PCR),与纯HDPE经再加工后用来制造不与食物接触的瓶子。

  一种塑料材料,他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、热风焊、热焊接等。

  LDPE是作薄膜产品,适宜于制薄膜、重包装膜、电缆绝缘层材料、吹注塑及发泡制品。

  如农业用薄膜、地面覆盖薄膜、农膜、蔬菜大棚膜等;包装用膜如糖果、蔬菜、冷冻食品等包装;液体包装用吹塑薄膜(牛奶、 酱油、果汁。豆腐、豆奶);重包装袋,收缩包装薄膜,弹性薄膜,内衬薄膜;建筑用薄膜,普通工业包装薄膜和食品袋等。 LDPE还用于注塑制品,如小型容器、盖子、日用制品、塑料花、注塑一拉伸一吹 塑容器。医疗器具,药品和食品包装材料、挤塑的管材、板材,电线电缆包覆,异型材、热成型等制品;吹塑中空成型制品,如食品容器有奶制品和果酱类,药物、化妆品、化工产品容器、槽罐等。

  低密度聚乙烯按聚合方法,可分为高压法和低压法。按照反应器类型可分为釜式法和管式法。以乙烯为原料,送入反应器,在引发剂的作用下以高压压缩进行聚合反应,从反应器出来的物料,经分离器除去未反应的乙烯之后,经熔融挤出造粒,干燥、掺合,送去包装。

  低密度聚乙烯为乳白色圆珠形颗粒。无毒、无味、无臭,表面无光泽。密度为0.916~0.930g/cm3。性质较柔软,拥有非常良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性(可耐-70℃),但机械强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。分子结构不够规整,结晶度(55%~65%)低,结晶熔点(108~126℃)也较低。

  (LLDPE),是乙烯与少量高级-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0.915~0.940克/立方厘米之间。但按ASTM的D-1248-84规定,0.926~0.940克/立方厘米的密度范围属中密度聚乙烯(MDPE)。新一代LLDPE将其密度扩大至塑性体(0.890~0.915克/立方厘米)和弹性体(0.890克/立方厘米)。但美国塑料工业协会(SPI)和美国塑料工业委员会(APC)只将LLDPE的范围扩大至塑性体,不包括弹性体。上世纪80年代,Union Carbide和Dow Chemical公司将其早期销售的塑性体和弹性体称之为非常低密度的聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)树脂。常规LLDPE的分子结构以其线性主链为特征,只有少量或没有长支链,但包含一些短支链。没有长支链使聚合物的结晶性较高。通常,LLDPE树脂用密度和熔体指数来表征。密度由聚合物链聚单体的浓度决定。共聚单体的浓度决定了聚合物中的短支链量。短支链的长度则取决于共聚单体的类型。共聚单体浓度越高,树脂的密度越低。此外,熔体指数是树脂平均分子量的反映,主要由反应温度(溶液法)和加入链转移剂(气相法)来决定。平均分子量与分子量分布无关,后者主要受催化剂类型影响。LLDPE在20世纪70年代由UnionCarbide公司工业化,它代表了聚乙烯催化剂和工艺技术的重大变革,使聚乙烯的产品范围显著扩大。LLDPE用配位催化剂代替自由基引发剂,以及用较低成本的低压气相聚合取代成本比较高的高压反应器,在比较短的时间内,便以其优异的性能和较低的成本,在许多领域已替代了LDPE。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。

  LLDPE产品无毒、无味、无臭,呈乳白色颗粒。与LDPE相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点,还拥有非常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。

  2005年,我国LLDPE产量为188万吨,约占PE总产量的35.5%;消费量355万吨,约占PE总消费量的33.8%。预计未来2~3年内,LLDPE消费量将保持8%左右的速度继续增长。按照当前市场行情报价12000元/吨计算,我国LLDPE的市场规模已超越了400亿元。

  线形低密度聚乙烯由于较高的抗张强度、较好的抗穿刺和抗撕裂性能,大多数都用在制造薄膜。

  按共聚单体类型,LLDPE主要划分为3种共聚物:C4(丁烯-1)、C6(己烯-1)和C8(辛烯-1)。其中,丁烯共聚物是全球生产量最大的LLDPE树脂,而己烯共聚物则是目前增长最快的LLDPE品种。在LLDPE树脂中,共聚单体的典型用量为5%~10%重量分数,平均用量大约为7%。茂金属基的LLDPE塑性体(mLLDPE)具有传统LLDPE 3倍多的平均共聚单体含量。图表1显示的是引用自外刊的10年间世界3种共聚单体LLDPE的产量。

  在1984年末,当时的联碳公司引入了己烯共聚LLDPE的生产,紧随其后的是Exxon、Mobil等公司。Dow Chemical(陶氏化学公司)在其低压溶液工艺中几乎全部采用辛烯作为共聚单体,加拿大NOVA(诺瓦化工)也在其中压溶液工艺中大部分采用辛烯。辛烯共聚LLDPE树脂具有略好的强度、抗撕裂性能和加工性能,而己烯共聚和辛烯共聚树脂的性能差别不大。目前己烯LLDPE树脂的生产商主要有ExxonMobil Chemical(埃克森美孚化工公司)、Eastman Chemical(伊士曼化学公司)、Equistar(等星公司)和ChevronPhillips(雪佛龙菲利普斯化学公司)等。此外,DowChemical(陶氏化学公司)、Basell(巴塞尔公司)、Innovene(亿诺公司)、SamsungTotal(三星道达尔公司)等也生产己烯LLDPE。

  与通常使用的丁烯共聚单体相比,以己烯和辛烯作为共聚单体生产的LLDPE具有更为优良的性能。LLDPE树脂的最大用途在于薄膜的生产,以长链-烯烃(如己烯、辛烯)作为共聚单体生产的LLDPE树脂制成的薄膜及制品在拉伸强度、冲击强度、撕裂强度、耐穿刺性、耐环境应力开裂性等许多方面均优于用丁烯作为共聚单体生产的LLDPE树脂。自20世纪90年代以来,国外的PE制造商及用户均趋向于用己烯及辛烯替代丁烯。据悉,用辛烯作共聚单体,树脂性能不一定可以比己烯共聚有更进一步的改善,且价格反而贵些,因此目前国外主要LLDPE生产商使用己烯来替代丁烯的趋势更为明显。

  目前,由于国内尚无大规模生产己烯、辛烯,且进口价格较贵,因此,现今国内生产的LLDPE树脂主要用丁烯作为共聚单体。国内有些企业在引进LLDPE生产装置时虽有用己烯作共聚单体的牌号,但终因国内无己烯生产而不得不放弃,仅在开车考核时进口少量己烯。我国进口的高档LLDPE多为此类产品。预计今后对以1-己烯为单体的LLDPE需求将有较大增长。

  目前,PE制品减少相关成本大多采用PE与塑料填充母料混合使用,相当于用填充母料代替部分PE原料,省下两者差价部分。填充母料一般都会采用“凯杰”的较多。

  凯杰塑料23年填充母料研发生产经验,填充母料系统解决方案汇集于此。如果您想了解透明填充母料、吹膜填充母料、增韧填充母料、中空填充母料等信息,欢迎咨询在线客服,如果您不想打字,请直接拨打全国咨询电话,我们将竭诚为您服务!