聚乙烯與生活

楊東昇

摘要：聚乙烯以優(yōu)良的力學(xué)性能，加工性能，耐化學(xué)性等成為最主要的聚烯烴塑料品種，大量用于生產(chǎn)薄膜，包裝和管材等。但聚乙烯的非極性和低剛性限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。綜述了聚乙烯的化學(xué)改性，物理改性和改性新技術(shù)的新發(fā)展。化學(xué)改性包括接枝改性，共聚改性，交聯(lián)改性，氯化及氯磺化改性和等離子體改性。聚乙烯按其生產(chǎn)方法的不同，有高壓法聚乙烯，中壓法聚乙烯和低壓法聚乙烯三種之分。三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在工業(yè)上并存。

關(guān)鍵詞：聚乙烯；高壓法

1.1聚乙烯簡(jiǎn)介

是以乙烯單體聚合而成的聚合物。聚乙烯乃1922年有英國ICI合成，1939年開始工業(yè)生產(chǎn)，在美國正式工業(yè)生產(chǎn)，大戰(zhàn)中為重要的雷達(dá)用絕緣材料和軍需用品。戰(zhàn)后，日本三井石油化學(xué)，住友化學(xué)開始正式生產(chǎn)，1975年年產(chǎn)140.7萬噸，僅次于美國。

1.2性能及用途

一定的物理，化學(xué)性能與高度的機(jī)械性能及優(yōu)良的介電性能的良好結(jié)合，加上成型工藝性好，價(jià)格低廉給聚乙烯帶來了某些重要的用途，主要用在以下幾個(gè)方面：

（1）用于電絕緣材料

由于聚乙烯的高度比學(xué)穩(wěn)定性，耐濕性，高介電性能，使其成為電工及無阻電工程等方面的絕緣材料。

（2）用作抵抗侵蝕化學(xué)試劑的材料

可作化學(xué)結(jié)構(gòu)材料，如各種零件，管子，防腐性襯里等。

（3）用于包裝方面

聚乙烯薄片，薄膜的密度低，柔軟而不必加增塑劑，抗撕強(qiáng)度高，不吸水，不透水及耐化學(xué)藥品性，這些都是包裝材料所必須的，因此聚乙烯薄膜在包裝工業(yè)中有著十分廣闊的市場(chǎng)。

（4）經(jīng)輻射處理后的聚乙烯有：a不易變形；b不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境應(yīng)力開裂；c回彈性強(qiáng)；d更優(yōu)異的電絕緣性能和耐溶劑性；e耐高溫性；f功率因數(shù)低諸性能，所以這時(shí)的聚乙烯有著更廣泛的用途。如用于電容器及變壓器的絕緣材料，飛機(jī)中溫度較高的部件等等。經(jīng)過輻射處理的聚乙烯因交聯(lián)結(jié)果而帶來不易加工之弊病。

2.1聚乙烯制備方法的發(fā)展

1933年，英國內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司發(fā)現(xiàn)乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法與1939年工業(yè)化，通稱為高壓法。1953年聯(lián)邦德國k.齊格勒發(fā)現(xiàn)以TiCl4-Al（C2H5）3為催化劑，乙烯在較低壓力下也可聚合。50年代初期，美國菲利普石油公司發(fā)現(xiàn)以氧化鉻-硅鋁膠為催化劑，乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯，并于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。60年代，加拿大杜邦公司開始以乙烯和a-烯烴用溶液法制成低密度聚乙烯。1977年，美國聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學(xué)公司先后采用低壓法制成低密度聚乙烯，稱作線型低密度聚乙烯，其中以聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線型低密度聚乙烯性能與低密度聚乙烯相似，而又兼有高密度聚乙烯的若干特性，加之生產(chǎn)中能量消耗低，因此發(fā)展極為迅速，成為最令人注目的新合成樹脂之一。

低壓法的核心技術(shù)在于催化劑。德國齊格勒發(fā)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(shù)千克聚乙烯。1963年比利時(shí)索爾維公司首創(chuàng)以鎂化合物為載體的第二代催化劑，催化效果達(dá)每克鈦得數(shù)萬至數(shù)十萬克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘?jiān)暮筇幚砉ば颉Ｒ院笥职l(fā)展了氣相法高效催化劑。1975年，意大利蒙特愛迪生集團(tuán)公司研制成可省去造粒而直接生產(chǎn)球狀聚乙烯的催化劑，被稱為第三代催化劑，是高密度聚乙烯生產(chǎn)的又一變革。

2.2生產(chǎn)方法

分為高壓法，低壓法，中壓法三種。高壓法用來生產(chǎn)低密度聚乙烯，這種方法開發(fā)的早，用此法生茶呢聚乙烯至今約占聚乙烯總產(chǎn)量的2/3，但隨著生產(chǎn)技術(shù)和催化劑的發(fā)展，其增長速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實(shí)施方法來說，有淤漿法，溶液法和氣相法。淤漿法主要用于生產(chǎn)高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法不僅可以生產(chǎn)高密度聚乙烯，還可通過加工聚單體，生產(chǎn)中，低密度聚乙烯，也稱為線型低密度聚乙烯。近年來，各種低壓法工業(yè)發(fā)展很快。中壓法僅菲利普公司至今仍在采用，生產(chǎn)的主要是高密度聚乙烯。

3.1生產(chǎn)工藝

高壓法生產(chǎn)LDPE將向大型化，管式化方向發(fā)展。而低壓法生產(chǎn)HDPE和LLDPE，主要采用鈦系和絡(luò)系催化劑，歐洲和日本大多采用鈦系催化劑，而美國大多采用絡(luò)系催化劑。

催化劑技術(shù)：催化劑是PE給工藝關(guān)鍵部分，也是其技術(shù)開發(fā)的焦點(diǎn)。特別是1991年茂金屬催化劑在美國實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，使得PE生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。

4.1聚乙烯的加工與應(yīng)用

可用吹塑，擠出，注射成型等方法加工，廣泛應(yīng)用于制造薄膜，中空制品，纖維和日用雜品等。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高聚乙烯對(duì)紫外線和氧化作用的穩(wěn)定性，改善加工及使用性能，需加入少量塑料助劑。炭黑是優(yōu)良的紫外線屏蔽劑。此外，還加入抗氧劑，潤滑劑，著色劑等，使聚乙烯的應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大。

4.2工業(yè)現(xiàn)狀

目前PE催化劑已經(jīng)發(fā)展到第三代，日本三井化學(xué)和陶氏化學(xué)合作開發(fā)出新一代茂金屬催化劑。與傳統(tǒng)茂金屬和Z-N型催化劑不同，該催化劑可使極性單體如甲基丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯等與烯烴共聚，從而可用于開發(fā)具有粘結(jié)性，耐油性及氣體阻隔性能的全新聚烯烴樹脂。

參考文獻(xiàn)

[1]張志國《塑料熱成型技術(shù)問答》（北京：印刷工業(yè)出版社）

[2]齊貴亮《塑料成型物料配制工》（機(jī)械工業(yè)出版社）

（作者單位：天津泰達(dá)潔凈材料有限公司）