吹塑中空HDPE埃克森美孚AA45-004註塑級耐高溫註塑級聚乙烯

PE塑料

(聚乙烯)

英文名稱:Polyethylene

比重:0.94-0.96克/立方厘米 成型收縮率:1.5-3.6% 成型溫度:140-220℃ 乾燥條件:吸水率低，加工前可不用乾燥處理。

物料性能 耐腐蝕性，電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優良，可以氯化，輻照改性，可用玻璃纖維增強.低壓聚乙烯的熔點，鋼性，硬度和強度成型性能 1.結晶料，吸濕小，不須充分乾燥，流動性極好，流動性對壓力敏感，成型時宜用高壓註射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分.不宜用直接澆口，以防收縮不均，內應力增大.註意選擇澆口位置，防止產生縮孔和變形.

⒉收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲.冷卻速度宜慢，模具設冷料穴，並有冷卻系統.

⒊加熱時間不宜過長，否則會發生分解，灼傷.

⒋軟質塑件有較淺的側凹槽時，可強行脫模.

⒌可能發生融體破裂，不宜與有機溶劑接觸，以防開裂.

低密度聚乙烯(又稱高壓聚乙烯)

線形低密度聚乙烯

中密度聚乙烯

高密度聚乙烯(又稱低壓聚乙烯)

超高分子量聚乙烯

氯化聚乙烯(CPE)、交聯聚乙烯(PEX)

乙烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烴(如辛烯POE、環烯烴)的共聚物、乙烯-不飽和酯共聚物(EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH)。分子量達到300萬-600萬的聚乙烯稱為超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。超高分子量聚乙烯的強度非常高，可以用來做防彈衣。

無味、無臭、無毒、表麵無光澤、乳白色蠟狀顆粒，密度為0.910~0.925g/cm;熔點130℃~145℃。不溶於水，微溶於烴類、甲苯等。能耐大多數酸堿的侵蝕，吸水性小，在低溫時仍能保持柔軟性，電絕緣性高。

主要有高壓管式法和釜式法兩種。從目前發展狀況看，為降低反應溫度和壓力，管式法工藝普遍采用低溫高活性引劑引發聚合體系，以高純度乙烯為主要原料，以丙烯/丙烷等為密度調整劑，使用高活性引發劑在約200℃~330℃、150-300MPa條件下進行聚合反應。反應器中引發聚合的熔融聚合物，必須要經過高壓、中壓和低壓冷卻、分離，高壓循環氣體經過冷卻、分離後送入超高壓(300MPa)壓縮機入口，中壓循環氣體經過冷卻、分離後送入高壓(30MPa)壓縮機入口，而低壓循環氣體經過冷卻、分離後送入低壓(0.5MPa)壓縮機循環利用，而熔融聚乙烯經過高壓、低壓分離後送入造粒機，進行水中切粒，在造粒時，企業可以根據不同應用領域，加入適宜的添加劑，顆粒經包裝出廠。

可以采用註塑、擠塑、吹塑等加工方法。主要用作農膜、工業用包裝膜、藥品與食品包裝薄膜、機械零件、日用品、建築材料、電線、電纜絕緣、塗層和合成紙等。

由於LLDPE和LDPE的分子結構明顯不同，性能也有所不同。與LDPE相比，LLDPE具有優異的耐環境應力開裂性能和電絕緣性，較高的耐熱性能，抗沖和耐穿刺性能等。

LLDPE樹脂主要利用全密度聚乙烯裝置生產，代表性的生產工藝為Innovene工藝和UCC的Unipol工藝。

通過註塑、吸塑、擠出、吹塑等成型方法，生產薄膜、日用品、管材、電線電纜等。

HDPE樹脂

本色、圓柱狀或扁圓狀顆粒，顆粒光潔，粒子的尺寸在任意方向上應為2mm~5mm，無機械雜質，具熱塑性。粉料為本白色粉末，合格品允許有微黃色。常溫下不溶於一般溶劑，但在脂肪烴、芳香烴和鹵代烴中長時間接觸時能溶脹，在70℃以上時稍溶於甲苯、醋酸中。在空氣中加熱和受日光影響發生氧化作用。能耐大多數酸堿的侵蝕。吸水性小，在低溫時仍能保持柔軟性，電絕緣性高。

采用氣相法和淤漿法二種生產工藝。其中，淤漿法環管生產工藝以菲利浦斯公司、basell公司和北歐的北星環管工藝技術為代表。釜式淤漿法則以日本三井公司CX工藝為代表。

采用註塑、吸塑、吹塑、擠塑、滾塑等成型方法，生產薄膜製品、日用品及工業用的各種大小中空容器、管材、包裝用的壓延帶和結紮帶，厚片吸塑製品、繩纜、魚網和編織用纖維、電線電纜等。

【-CH2-CH2-】n 簡稱PE，是乙烯經聚合製得的一種熱塑性樹脂。在工業上，也包括乙烯與少量 α-烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-70~-100℃)，化學穩定性好，能耐大多數酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質的酸)，常溫下不溶於一般溶劑，吸水性小,電絕緣性能優良;但聚乙烯對於環境應力(化學與機械作用)是很敏感的，耐熱老化性差。聚乙烯的性質因品種而異，主要取決於分子結構和密度。采用不同的生產方法可得不同密度(0.91~0.96g/cm3)的產物。聚乙烯可用一般熱塑性塑料的成型方法(見塑料加工)加工。用途十分廣泛，主要用來製造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等，並可作為電視、雷達等的高頻絕緣材料。隨著石油化工的發展，聚乙烯生產得到迅速發展，產量約占塑料總產量的1/4。1983年世界聚乙烯總生產能力為24.65Mt，在建裝置能力為3.16Mt。

1.聚乙烯是乙烯最重要的下遊產品，聚乙烯(PE)占世界聚烯烴消費量的70%，占總的熱塑性通用塑料消費量的44%，消費瞭世界乙烯產量的52%。聚乙烯基本分為三大類，即高壓低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和線型低密度聚乙烯(LLDPE)。薄膜是其主要加工產品，其次是片材和塗層、瓶、罐、桶等中空容器及其它各種註塑和吹塑製品、管材和電線、電纜的絕緣和護套等。主要用於包裝、農業和交通等部門。與世界其它各國相比，中國用於農膜的LDPE和LLDPE量較多。中國是世界上農膜產量最大的國傢，這是由中國農業大國的特點所決定。

2.生產能力和產量 到1998年底，中國已建成的聚乙烯裝置達26套，總能力達251萬噸。

3.生產方法簡述 HP-LDPE是用兩種高壓液相法工藝生產的，即釜式法和管式法。釜式法工藝生產的聚合物具有狹窄的分子量分佈，有較多的支鏈;而管式法工藝的產品分子量分佈較寬，支鏈較少。 除聚合反應器外釜式法和管式法的工藝步驟相似。管式法最大單線反應器能力為20萬噸/年(如Exxon在比利時的裝置和DSM公司在荷蘭的裝置)，釜式法最大單線反應器能力為18萬噸/年(有可能達到20萬噸/年)，是QGPC公司用Orchem(CdF)技術建在卡塔爾的裝置。 釜式法工藝和管式法工藝各有千秋，一般說，大規模裝置傾向用管式法;生產專用牌號的裝置更傾向用釜式法。1998年11月投產的齊魯石化公司的LDPE裝置，采用荷蘭DSM公司的高壓管式法工藝，是中國目前同類裝置中產品牌號最多、單線生產能力最大的裝置。燕山石化公司還將建設一套20萬噸/年的LDPE裝置，采用Exxon公司技術，合同已簽訂。線型聚乙烯(HDPE/LLDPE)是用低壓液相法和氣相法生產的。

世界上目前兩種液相法，即漿液法和溶液法從總產量上看，仍占優勢。重要的溶液法工藝是加拿大DuPont(現為Novacor)的中壓法工藝、Dow的低壓冷卻法工藝和荷蘭礦業公司(DSM)工藝。這些裝置均可以交替生產HDPE和LLDPE(工業上稱之為可轉換型裝置,國內稱全密度聚乙烯)。兩種應用最廣泛的漿液法工藝是用輕稀釋劑的環管反應器工藝(Phillips 和 Solvay)及用重稀釋劑的攪拌槽式工藝(Hoechst、Nissan、三井)。漿液法工藝的主要產品是HDPE，但也可以生產一些MDPE作為次要產品。UCC和BP是生產線型聚乙烯氣相工藝技術的主要持有者。氣相法裝置一般為可轉換型裝置，可以交替生產LLDPE和HDPE，但受到專利協議中的某些限製。被許可生產兩種產品的裝置通常也要在較長的時間內優先生產一種產品。即使是可轉換型裝置，在HDPE和LLDPE產品之間頻繁的互換也是不經濟的，實際上也並不這樣作。1997年世界聚乙烯和平能力約為5070萬噸/年，北美和西歐的能力占世界總能力的一半以上。亞洲國傢(包括日本)約占世界總能力的1/4。

就工藝看，高壓聚乙烯約占38%，管式法和釜式法幾乎各占一半。漿液法工藝大約占總線型聚乙烯所擁有的62%份額的一半。中國1998年釜式法、管式法、漿液法、氣相法和溶液法占聚乙烯生產總能力的比例分別為:9%、18%、26%、43%和3.2%。與世界各種工藝方法產能的平均比例(19%、19%、30%、24%和8)相比，氣相法高，管式法相近，其它方法均低。近幾年中國聚乙烯工業在催化劑開發、工藝設備國產化和新產品開發等方麵也取得瞭可喜的成績。催化劑國產化有顯著進展30噸/年國產化HDPE催化劑生產裝置已在燕山石化公司建成，生產的催化劑已在大型工業化裝置中使用。目前國產催化劑在漿液法HDPE裝置上應用的覆蓋率已超過80%。中國茂金屬催化劑的研究取得瞭可喜進展，到1996年中為止，共開發出瞭五個模試或專利技術，已獲得瞭5個中國專利申請號，北京石油化工科學研究院、蘭州化學工業公司及上海化工研究院已在氣相流化床模試裝置上製得具有雙峰分子量分佈的茂-LLDPE、石科院還合成瞭可以生產高密度、低密度、超低密度和長鏈支化聚乙烯樹脂的茂金屬催化劑，石科院開發的負載型橋聯茂鋯催化劑已進行瞭不同規模的中試驗證。該院開發的茂金屬催化劑APE-1S成功地在在遼化通過瞭中試試驗，並與美國Phillips公司合作完成瞭環管淤漿法連續反應器的中試評價試驗，試驗表明該催化劑有較高活性和較好的對1-己烯共聚的催化能力，聚合產品有較好的粒度分佈和較高的堆密度。1999年3月該催化劑已通過中國石油化工集團公司和中國石油天然氣集團公司組織的鑒定。工藝開發取得豐碩成果，上海醫藥工業研究院、揚子石化公司設計院和燕山石化公司等單位開發瞭漿液法高密度聚乙烯工藝。燕化公司14萬噸/年的高密度聚乙烯裝置是由中國自行設計建設的，從1992年6月1日方案確定到1994年9月26日裝置建成投產，僅用瞭27個月25天，比引進技術與設備建設節約外匯4743萬元。之後用該工藝又在蘭州化學工業公司建設瞭7萬噸/年生產線。揚子石化公司完成瞭在同類裝置中具有先進水平的"年產20萬噸淤漿法高密度低壓聚乙烯成套技術工藝包"，1997年已通過中國石化總公司鑒定。采用此項技術，能大幅度降低新建聚乙烯裝置的工程造價，又能有效地指導現有裝置的擴容改造。上海醫藥工業設計院和燕山石化公司聯合開發瞭淤漿法和臥式氣相釜串聯的全密度聚乙烯生產新工藝，已申請中國專利，並準備在燕山的工業化裝置上實施。新產品的開發取得一定成績。齊魯石化公司生產的高強度膜、管材和大中空容器已成為該公司的拳頭產品，HDPE包覆管專用料繼在國傢重點工程陜-京天然氣集輸工程中獲得成功應用後，最近又在國際競標中擊敗瞭多個知名的國外大公司，實現向埃及管道防腐廠的出口，打破瞭歐美公司完全控製中東合成樹脂專用料的局麵。燕山石化公司試生產瞭分子量較高，分子量分佈寬、ESCR性能好的管材料6000M。北京化工研究院研製成功可用於汽車油箱的HDPE料，該院模擬兩釜串聯方法在2升聚合釜內進行乙烯兩釜聚合，製備出分子量雙峰分佈的高分子量丁烯共聚型HDPE樹脂，性能指標與國外單層汽車油箱專用料的基礎樹脂性能相當。

4.需求量1998年中國聚乙烯產量230萬噸，其中HDPE 74.0萬噸，LDPE 59.10萬噸，LLDPE(包括在全密度聚乙烯裝置中生產的HDPE) 97.10萬噸。1998年中國凈進口聚乙烯242萬噸，表觀消費量為472萬噸。1998年中國聚乙烯生產能力約為世界生產能力(5523萬噸)的4.5%，表觀消費量為世界消費量(4370萬噸)的10.8%。因為中國進口的聚乙烯有相當一部分是來進料加工，但來進料加工的樹脂常常有一半留在瞭國內。計算需求量時，按進口樹脂的60%為來進料加工進口計算，而來進料加工聚乙烯中的一半又留在瞭國內，即按進口量中的70%是為瞭滿足國內需求計算。

5.增長率 1983-1998年中國聚乙烯消費量的年均增長率為15.2%，為GDP增長率(10.3%)的1.5倍。1993年-1997年中國聚乙烯裝置的平均開工率為90.5%。

6.應用分配 LDPE用量最大的是薄膜和片材，其次是擠出塗層、註塑、電線和電纜。這四種應用總共占LDPE應用的90%。 薄膜是LDPE的最大的市場，包裝和非包裝應用大體各占50%。擠出塗層是世界LDPE的第二大市場，是LDPE增長速度快的應用領域，主要得利於包裝技術的發展和包裝式樣的不斷翻新。薄膜和片材的應用占世界LLDPE消費量的75%。註塑和電線電纜分別是LLDPE的第二和第三大應用領域，但僅占LLDPE總用量的7%~15%。拉伸纏繞薄膜是世界上LLDPE在包裝領域增長速度最快的市場，正在替代打包帶、瓦楞板、包裝紙和收縮包裝。包裝占HDPE樹脂用量的75%，建築占10%~15%，而其餘的10%~15%用於其它各種消費品和工業用品。美國和西歐吹塑和註塑是最主要的應用領域，約占總消費量的60%~50%，但在日本和亞洲其它國傢，HDPE在這些部門的消費量卻隻占總消費量的1/3，按消費比例計算，亞洲國傢的薄膜用量的比例是美國和西歐的2倍。以美國市場為例，HDPE用量最大的部門是各類瓶、桶、罐和包裝袋，其次是片材、管材、包裝箱、托盤及電線、電纜等，但預計年增長率最高的應用是汽車燃油箱、桶和罐，其次是襯板、供水和灌溉水用管及土工薄膜。薄膜幾乎占中國聚乙烯消費量的60%(見表)，其中農膜占20.4%。1998年中國消費於農膜的聚乙烯樹脂超過70萬噸。中國是世界農地膜產量最高的國傢，這是由中國農業大國的特點決定的。聚乙烯的其它應用包括管材、板材、中空容器、單絲、編織製品、註塑件、電線電纜等。國內的管材消費以農用管為主，其次為飲水管和燃氣管;中空容器主要用於飲料、化妝品、食用油和藥品的包裝。1997年100升以上的容器用樹脂大約消費6萬噸;單絲和編織製品主要用於繩索、漁網絲和彩條佈;電纜料主要用於絕緣料、交聯電纜料和護套料;註塑料主要用於生產周轉箱、塑料托盤、塑料瓶蓋等產品;其它包括聚乙烯塗層和氯化聚乙烯等。

7.發展前景 多年來中國聚乙烯的產量一直不能滿足市場需求，進口量大約占表觀需求量的一半。1983-1997年中國聚乙烯的平均表觀需求滿足率為46%，平均滿足率為54%。如果2002年中國大中型乙烯均能完成改造，預計聚乙烯能力可達370萬噸，按開工率90%計，產量330萬噸。根據歷史上需求變化情況，根據中國國民經濟的發展預測，預測2002年中國聚乙烯需求量為586萬噸(表觀需求700萬噸)，2005年為790(950)萬噸，2010年為1220(1480)萬噸。推測2002年中國聚乙烯的滿足率和表觀滿足率分別為56%和47%。與1983-1997年的平均水平相當。聚乙烯在中國有相當大的市場潛力，是很有發展前景的石化產品。

1933年，英國卜內門化學工業公司發現乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法於1939年工業化，通稱為高壓法。1953年聯邦德國K.齊格勒發現以 TiCl4-Al(C2H5)3為催化劑，乙烯在較低壓力下也可聚合。此法由聯邦德國赫斯特公司於1955年投入工業化生產，通稱為低壓法聚乙烯。50年代初期，美國菲利浦石油公司發現以氧化鉻-矽鋁膠為催化劑，乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯，並於1957年實現工業化生產。60年代，加拿大杜邦公司開始以乙烯和 α-烯烴用溶液法製成低密度聚乙烯。1977年，美國聯合碳化物公司和陶氏化學公司先後采用低壓法製成低密度聚乙烯，稱作線型低密度聚乙烯，其中以聯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乾特性，加之生產中能量消耗低，因此發展極為迅速，成為最令人註目的新合成樹脂之一。

低壓法的核心技術在於催化劑。德國齊格勒發明的TiCl4-Al(C2H5)3體系為聚烯烴的第一代催化劑，催化效率較低，每克鈦約得數千克聚乙烯。1963年比利時索爾維公司首創以鎂化合物為載體的第二代催化劑，催化效率達每克鈦得數萬至數十萬克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘渣的後處理工序。以後又發展瞭氣相法高效催化劑。1975年，意大利蒙特愛迪生集團公司研製成可省去造粒而直接生產球狀聚乙烯的催化劑，被稱作第三代催化劑，是高密度聚乙烯生產的又一變革。

有多種分類方法，主要按密度(圖1)分類:①高密度聚乙烯，是不透明的白色粉末，造粒後為乳白色顆粒，分子為線型結構，很少支化現象，是較典型的結晶高聚物。機械性能均優於低密度聚乙烯，熔點比低密度聚乙烯高，約126~136℃，其脆化溫度比低密度聚乙烯低，約-100~-140℃。②低密度聚乙烯，是無色、半透明顆粒，分子中有長支鏈，分子間排列不緊密。③線型低密度聚乙烯，分子中一般隻有短支鏈存在，機械性能介於高密度和低密度聚乙烯兩者之間，熔點比普通低密度聚乙烯高15℃，耐低溫性能也比低密度聚乙烯好，耐環境應力開裂性比普通低密度聚乙烯高數十倍。此外，按生產方法可分為低壓法聚乙烯、中壓法聚乙烯和高壓法聚乙烯(表1)，聚乙烯的生產方法不同，其密度及熔體指數(表示流動性)也不同(圖2)。按分子量可分為低分子量聚乙烯、普通分子量聚乙烯和超高分子量聚乙烯(表2)。

分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產低密度聚乙烯，這種方法開發得早，用此法生產的聚乙烯至今約占聚乙烯總產量的2/3，但隨著生產技術和催化劑的發展，其增長速度已大大落後於低壓法。低壓法就其實施方法來說，有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法主要用於生產高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法不僅可以生產高密度聚乙烯，還可通過加共聚單體，生產中、低密度聚乙烯，也稱為線型低密度聚乙烯。近年來，各種低壓法工藝發展很快。中壓法僅菲利浦公司至今仍在采用，生產的主要是高密度聚乙烯。

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。乙烯經二級壓縮後進入反應器(圖3)，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後循環使用，熔融狀的聚乙烯在加入塑料助劑後擠出造粒。(見彩圖)

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製、乙烯聚合、聚合物的分離和造粒等。

①淤漿法 生成的聚乙烯不溶於溶劑而呈淤漿狀。淤漿法聚合條件溫和，易於操作，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、氣液分離器到粉料乾燥機，然後去造粒(圖4)。生產過程中還包括溶劑回收、溶劑精製等步驟。采用不同的聚合釜串聯或並聯的組合方式，可以得到不同分子量分佈的產品。

②溶液法 聚合在溶劑中進行，但乙烯和聚乙烯均溶於溶劑中，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，能較好地控製產品的性質;但溶液法所得聚合物分子量較低，分子量分佈窄，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，並排除聚合反應熱。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最主要的方法，氣相法省去瞭溶劑回收和聚合物乾燥等工序，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。因而得到瞭迅速發展。但氣相法在產品質量及品種上有待進一步改進。

中壓法 用負載於矽膠上的鉻系催化劑，在環管反應器中，使乙烯在中壓下聚合，生產高密度聚乙烯。

可用吹塑、擠出、註射成型等方法加工，廣泛應用於製造薄膜、中空製品、纖維和日用雜品等。在實際生產中，為瞭提高聚乙烯對紫外線和氧化作用的穩定性，改善加工及使用性能，需加入少量塑料助劑。常用的紫外線吸收劑為鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等，炭黑是優良的紫外線屏蔽劑。此外，還加入抗氧劑、潤滑劑、著色劑等，使聚乙烯的應用范圍更加擴大。