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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。乙烯經二級壓縮后進入反應器,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,使未反應的乙烯回收后循環使用,熔融狀的聚乙烯在加入塑料助劑后擠出造粒。
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制、乙烯聚合、聚合物的分離和造粒等。
①淤漿法 生成的聚乙烯不溶于溶劑而呈淤漿狀。淤漿法聚合條件溫和,易于操作,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、氣液分離器到粉料干燥機,然后去造粒(圖4)。生產過程中還包括溶劑回收、溶劑精制等步驟。采用不同的聚合釜串聯或并聯的組合方式,可以得到不同分子量分布的產品
聚乙烯
②溶液法 聚合在溶劑中進行,但乙烯和聚乙烯均溶于溶劑中,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,分子量分布窄,固體物含量較低。
③氣相法 乙烯在氣態下聚合, 一般采用流化床反應器。催化劑有鉻系和鈦系兩種,由貯罐定量加入到床層內,用高速乙烯循環以維持床層流態化,并排除聚合反應熱。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主要的方法,氣相法省去了溶劑回收和聚合物干燥等工序,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。
性質
1.聚乙烯有優異的化學穩定性,室溫下耐鹽酸、 、磷酸、甲酸、胺類、氫氧化鈉、氫氧化鉀等各種化學物質腐蝕,但硝酸和硫酸對聚乙烯有較強的破壞作用;
2.聚乙烯容易光氧化、熱氧化、臭氧分解,在紫外線作用下容易發生降解,炭黑對聚乙烯有優異的光屏蔽作用。受輻射后可發生交聯、斷鏈、形成不飽和基團等反映。
由乙烯均聚以及與少量α-烯烴共聚制得的乳白色、半透明的熱塑性塑料。密度0.86~0.96g/cm3,按密度區分有低密度聚乙烯(也包括線性低密度聚乙烯)、超低密度聚乙烯等。無味、。耐化學藥品,常溫下不溶于溶劑。耐低溫, 使用溫度-70~-100℃。電絕緣性好,吸水率低。物理機械性能因密度而異。工業上低密度聚乙烯主要采用高壓(110~200MPa)、高溫(150~300℃)自由基聚合。其他則用低壓配位聚合,有時同一套裝置可生產密度0.87~0.96g/cm3的聚乙烯產品,稱全密度聚乙烯工藝技術。聚乙烯可加工制成薄膜、電線電纜護套、管材、各種中空制品、注塑制品、纖維等。廣泛用于農業、包裝、電子電氣、機械、汽車、日用雜品等方面。
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