聚乙烯的发展与影响

论聚乙烯的发展与影响——《高分子材料》课程大作业学院:____________________专业班级:___________________学号:____________________姓名:____________________授课教师:___________________2015年6月聚乙烯的发展及影响姓名：叶洪炬班级：机电134班学号：3130612145摘要：聚乙烯以优良的力学性能、加工性能、耐化学性等成为最主要的聚烯烃塑料品种，大量用于生产薄膜、包装和管材等．但聚乙烯的非极性和低刚性限制了其在某些领域的应用．综述了聚乙烯的化学改性、物理改性和改性新技术的新进展．化学改性包括接枝改性、共聚改性、交联改性、氯化及氯磺化改性和等离子体改性。聚乙烯按其生产方法的不同，有高压法聚乙烯、中压法聚乙烯和低压法聚乙烯三种之分。三种方法各有优缺点，在工业上并存的。关键词:聚乙烯；生产方式；一、引言聚乙烯的化学式：【-CH2-CH2-】n，简称：PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(0.91～0.96g／cm3)的产物。聚乙烯（PE）是中国通用合成树脂中应用最广泛的品种，主要用来制造薄膜、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。随着石油化工的发展，聚乙烯生产得到迅速发展，产量约占塑料总产量的1/4。中国国民经济的持续高速发展，为合成树脂工业营造了有利的发展氛围，聚乙烯（PE）产业更是以较快的速度增长。在未来几年，亚太地区的聚乙烯新项目主要位于中国、印度和韩国，中国将继续成为动力源泉。中国正成为世界上最大PE薄膜和包装袋出口国，大量供应北美、西欧和日本。另外各行业对薄膜、编织袋、管材、电缆料、中空容器、周转箱等制品需求旺盛，将带动聚乙烯消费量增长。因此中国聚乙烯产能仍将快速增长，预计到2010年中国聚乙烯产量将达到1700万吨左右，需求量将达到1414万吨，市场开发前景看好。二、聚乙烯简介2.1简介聚乙烯是以乙烯单体聚合而成的聚合物。聚乙烯乃1922年由英国ICI合成，1939年开始工业生产，在美国正式工业性生产，大战中为重要的雷达用绝缘材料和军需用品，战后，日本三井石油化学、住友化学（1958年）开始正式生产，1975年14年厂年产140.7万吨，仅次于美国。2.2性能及用途一定的物理、化学性能与高度的机械性能及优良的介电性能的良好结合，加上成型工艺性好、价格低廉等优势给聚乙烯带来了某些重要的用途，主要用在以下几个方面：（1）用于电绝缘材料由于聚乙烯的高度比学稳定性、耐湿性、高介电性能，使其成为在电工子工程方面的绝缘材料。（2）用作抵抗侵蚀化学试剂的材料可作化工结构材料，如各种零件、管子、防腐性衬里等。（3）用于包装方面聚乙烯薄片、薄膜的密度低，柔软而不必加增塑剂，抗撕强度高、不吸水、不透水及耐化学药品性，这些都是包装材料所必须的，因此聚乙烯薄膜在包装工业中有着十分广阔的市场且逐渐代替了赛璐璐。（4）经辐射处理后的聚乙烯有：不易变形；不会产生环境应力开裂；回弹性强；更优异的电绝缘性能和耐溶剂性；耐高温性等特性，所以这时的聚乙烯有着更广泛的用途。如用于电容器及变压器的绝缘材料，飞机中温度较高的部件等等。经过辐射处理的聚乙烯因交联结果而带来不易加工之弊病。三、聚乙烯的生产工艺3.1制备方法的发展1933年，英国卜内门化学工业公司发现乙烯在高压下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工业化，通称为高压法。1953年联邦德国K.齐格勒发现以TiCl4-Al(C2H5)3为催化剂,乙烯在较低压力下也可聚合。此法由联邦德国赫斯特公司于1955年投入工业化生产，通称为低压法聚乙烯。50年代初期，美国菲利浦石油公司发现以氧化铬-硅铝胶做催化剂,乙烯在中压下可聚合生成高密度聚乙烯,并于1957年实现工业化生产。60年代,加拿大杜邦公司开始以乙烯和α－烯烃用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年，美国联合碳化物公司和陶氏化学公司先后采用低压法制成低密度聚乙烯，称作线型低密度聚乙烯，其中以联合碳化物公司的气相法最为重要。线型低密度聚乙烯性能与低密度聚乙烯相似，而又兼有高密度聚乙烯的若干特性，加之生产中能量消耗低，因此发展极为迅速，成为最令人注目的新合成树脂之一。低压法的核心技术在于催化剂。德国齐格勒发明的TiCl4-Al(C2H5)3体系为聚烯烃的第一代催化剂,催化效率较低，每克钛约得数千克聚乙烯。1963年比利时索尔维公司首创以镁化合物为载体的第二代催化剂，催化效率达每克钛得数万至数十万克聚乙烯。采用第二代催化剂还可省去脱除催化剂残渣的后处理工序。以后又发展了气相法高效催化剂。1975年，意大利蒙特爱迪生集团公司研制成可省去造粒而直接生产球状聚乙烯的催化剂，被称作第三代催化剂，是高密度聚乙烯生产的又一变革。3.2生产方法分为高压法、低压法、中压法三种。高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，用此法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。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，也称为线型低密度聚乙烯。近年来，各种低压法工艺发展很快。中压法仅菲利浦公司至今仍在采用，生产的主要是高密度聚乙烯。（1）高压法用氧或过氧化物等作引发剂，使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。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。（2）低压法可以生产线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯的分子，根据反应条件，LLDPE/HDPE工艺可分为三类：气相工艺、浆液法工艺和溶液法工艺。（3）中压法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。四、聚乙烯的加工与应用4.1加工与应用可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。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。4.1.1薄膜可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工，广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。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。4.1.2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，作台板和建筑材料。4.1.3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3～4GPa）,可用作防弹背心，汽车和海上作业用的复合材料。4.1.4杂品用注射成型法生产的杂品包括日用杂品、人造花卉、周转箱、小型容器、自行车和拖拉机的零件等。制造结构件时要用高密度聚乙烯。4.2工业现状目前PE催化剂已经发展到第三代，日本三井化学和陶氏化学合作开发出新一代茂金属（Post-metallocene）催化剂。与传统茂金属和Z-N型催化剂不同，该催化剂可使极性单体如甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等与烯烃共聚，从而可用于开发具有粘结性、耐油性及气体阻隔性能的全新聚烯烃树脂。我国非常重视PE生产技术，PE生产技术创新一直被列入国家技术创新计划项目。针对国内PE生产以气相法工艺为主，产品牌号切换困难、过渡料多的问题，近年来国内PE生产企业纷纷开展了以现有聚乙烯生产技术改造为依托，气相法聚乙烯冷凝、超冷凝工艺和淤浆法聚乙烯外循环工艺的开发工作，并取得实效。目前我国Uuipol工艺的大部分生产装置已经采用国产冷凝技术进行了改扩建，产量已经超出装置原设计能力120％～200％。五、与生活的影响聚乙烯是塑料袋的主要成分，塑料袋虽然方便了大家的生活，但同时也带来了不小的危害。它的危害主要在于回收。塑料袋的回收价值低，目前大多不回收而进入环境，其对环境主要有两种危害“视觉污染”和“潜在危害”。视觉污染是“白色污染”问题最为突出的危害，在我国城市、旅游区、水体中、公路和铁路两侧均有不同存在的废塑料垃圾，这些垃圾或随风挂在树枝上飘扬，或漂浮在水面，污染环境，传播疾病，人民群众对此反应强烈。潜在危害是指废塑料制品进入自然环境后难以降解而带来的长期深层次环境问题，塑料结构稳定，不易被天然微生物菌所破坏，在自然环境中长期不分离这就意味着废塑料若不加以回收在环境中会永久的不段积累，在环境中危害有以下几个方面:1，影响工农业生长的发展。废塑料在土壤中的积累会影响农作物吸收养分和水分，导致减产；漂浮在江中的灰给水源取用带来很大困难造成泵抽空和堵塞，给工业生产和水电站造成巨大损失。2，废塑料的填埋不仅会占用大量土地，而且被占用的土地长期得不到回复，影响土地的可持续利用。参考文献[1]张志国《塑料热成型技术问答》（北京：印刷工业出版社）[2]齐贵亮《塑料成型物料配制工》（机械工业出版社）[3]聚乙烯百度百科[4]聚乙烯生产技术及其发展应用论文（）[5]聚乙烯的发展现状及前景分析（）[6]聚乙烯生产工艺（）