聚烯烃原理讲解

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1、第二章聚烯烃聚乙烯聚丙稀其它聚烯烃第一节概述结晶性聚烯烃主要包括聚乙烯（Polyethylene，PE）、等规聚丙烯（lsotacticpolypropylene，iPP）和间规聚丙烯（SyndiotacticPolypropylenesPP）。它们是典型的热塑性聚合物，外观呈乳白色半透明的蜡质状，无毒无味，易燃烧，且离火后能继续燃烧，密度为0.85～1.00g／cm3。英国ICI公司(ImperialChemicalIndustriesLtd)1935年第一次实验合成高压聚乙烯,并于1935年实现了工业化生产。从实验室合成到如今经历了六十多年，其间发生了三次重大的技术革新：第一次是在五

2、十年代期间，采用Ziegler—Natta型引发剂，低压合成了聚乙烯，配位聚合得到了等规聚丙烯，并相继实现了工业化生产；第二次是在七十年代末期，unipol气相流化床法及其制得的线形低密度聚乙烯（LinearLowPolyethylene，LLDPE）的迅速发展；第三次则是在近几年以茂金属为催化剂合成的新一代聚乙烯和聚丙烯，主要公司是美国的Exxon、Dow，德国的BASF和日本Mitsui公司[1—5]。聚乙烯的分类聚乙烯的分类按主链的结构按相对分子质量大小根据密度的不同根据乙烯单体聚合时的压力根据引发体系按主链的结构支链聚乙烯支化度高、且支链较长的支链形结构聚乙烯线性聚乙烯只含有极少

3、的短支链的线形链结构聚乙烯按相对分子质量大小11万以下为中等分子量聚乙烯11～25万为高分子量聚乙烯5～150万为特高分子量聚乙烯150万以上称为超高分子量聚乙烯（UltraHighMolecularWeightPolyethylene，UHMWPE）根据密度的不同低密度聚乙烯（LDPE）其密度范围是0.91～0.94g／cm3高密度聚乙烯（HDPE）其密度范围为0.94～0.99g／cm3根据乙烯单体聚合时的压力低压聚乙烯压力0.1～1.5MPa中压聚乙烯1.5~8Mpa高压聚乙烯压力为150～250Mpa根据引发体系一般引发体系偶氮类，如偶氮二异丁腈（AIBN）过氧类，过氧化二苯甲酰

4、（BPO）Zieger-Natta引发体系茂金属引发体系在此值得指出的是，根据聚合压力的高低曾经是聚乙烯分类的主要方法，因为聚合方法，即聚合压力的高低，与聚乙烯的类别存在一一对应的联系，如高压低密度，但现在这种对应的联系已不存在如LLDPE既可在低压条件下生产，也可在高压条件下生产，且同一装置能生产LLDPE、也能生产LDPE和HDPE，因此，根据聚合压力的分类方法已经不实用了[2]。随着聚乙烯工业的飞速发展，尤其是以茂金属催化体系合成PE的工业化生产后，用一种分类法难以把它们严格区分开来，因此，本章在综合以上分类法并结合实际习用情况，把聚乙烯分成：LDPE、HDPE、LLDPE、UHM

5、WPE和茂金属聚乙烯（mPE）。聚丙稀的分类等规聚丙烯（lsotacticpolypropylene，iPP）间规聚丙烯（SyndiotacticPolypropylene，SPP）无规聚丙稀（AtacticPolypropylene,aPP）PE和PP是大品种树脂，其产量已稳居世界树脂产量的第一位。我国在七五和八五期间，通过技术引进和设备改造使PE和PP的生产能力迅速提高，到1995年，PE年生产能力已达243.6万吨，其中LDPE为82.1万吨、LLDPE为100.5万吨、HDPE为61万吨，PP的年生产能力为142万吨[6]。PE和PP是由C—C键组成的脂肪烃链无极性的聚合物，耐氧

6、化性能（尤其是PP）较差，加入抗氧剂和几种其它助剂，便可制成塑料，其吸湿性小，具有优异的电绝缘性能和良好的耐腐蚀性，成型加工方便。制品广泛应用于电子电气、化学化工、仪器仪表、汽车工业、农业等各个领域，特别是薄膜制品，如地膜、棚膜、热收缩膜、包装用膜等，产量几乎为结晶性聚烯烃制品的一半。PP除了用于塑料外，还可用于纤维，称为丙纶。第二节聚乙烯聚乙烯的制备主要单体PE的单体是乙烯。乙烯常温下都是气体，主要从石油和天然气经裂解分离而得，早期也有从酒精脱水制成乙烯。乙烯单体的纯度在99%以上。乙烯(CH2=CH2）是一种分子结构对称、无极性（偶极矩为零）的化合物，没有诱导效应和共轭效应，因此，只

7、有在高温高压的苛刻条件下才能进行自由基聚合，或在特殊的络合引发体系作用下进行离子聚合。LDPE的聚合[7、8]乙烯单体可在高压条件下聚合生成LDPE，这种方法又称高压法。聚合时压力为150～250Mpa，温度范围是180～300℃，在微量氧的存在下，乙烯单体才能发生聚合反应。聚合机理是自由基聚合。氧分子本身不起引发剂的作用。但它与乙烯作用可能生成乙烯过氧化氢（CH2=CHOOH），分解后产生自由基，引发自由基聚合。聚合反应历程遵循一