聚乙烯與生活

楊東昇

摘要：聚乙烯以優(yōu)良的力學性能，加工性能，耐化學性等成為最主要的聚烯烴塑料品種，大量用于生產薄膜，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域的應用。綜述了聚乙烯的化學改性，物理改性和改性新技術的新發(fā)展?；瘜W改性包括接枝改性，共聚改性，交聯改性，氯化及氯磺化改性和等離子體改性。聚乙烯按其生產方法的不同，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，在工業(yè)上并存。

關鍵詞：聚乙烯；高壓法

1.1聚乙烯簡介

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，在美國正式工業(yè)生產，大戰(zhàn)中為重要的雷達用絕緣材料和軍需用品。戰(zhàn)后，日本三井石油化學，住友化學開始正式生產，1975年年產140.7萬噸，僅次于美國。

1.2性能及用途

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

（1）用于電絕緣材料

由于聚乙烯的高度比學穩(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）用作抵抗侵蝕化學試劑的材料

可作化學結構材料，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，抗撕強度高，不吸水，不透水及耐化學藥品性，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。

（4）經輻射處理后的聚乙烯有：a不易變形；b不會產生環(huán)境應力開裂；c回彈性強；d更優(yōu)異的電絕緣性能和耐溶劑性；e耐高溫性；f功率因數低諸性能，所以這時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，飛機中溫度較高的部件等等。經過輻射處理的聚乙烯因交聯結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，英國內門化學工業(yè)公司發(fā)現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年聯邦德國k.齊格勒發(fā)現以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年實現工業(yè)化生產。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，美國聯合碳化物公司和陶氏化學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，每克鈦約得數千克聚乙烯。1963年比利時索爾維公司首創(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后處理工序。以后又發(fā)展了氣相法高效催化劑。1975年，意大利蒙特愛迪生集團公司研制成可省去造粒而直接生產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的又一變革。

2.2生產方法

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(fā)的早，用此法生茶呢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(fā)展，其增長速度已大大落后于低壓法。低壓法就其實施方法來說，有淤漿法，溶液法和氣相法。淤漿法主要用于生產高密度聚乙烯，而溶液法和氣相法不僅可以生產高密度聚乙烯，還可通過加工聚單體，生產中，低密度聚乙烯，也稱為線型低密度聚乙烯。近年來，各種低壓法工業(yè)發(fā)展很快。中壓法僅菲利普公司至今仍在采用，生產的主要是高密度聚乙烯。

3.1生產工藝

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

催化劑技術：催化劑是PE給工藝關鍵部分，也是其技術開發(fā)的焦點。特別是1991年茂金屬催化劑在美國實現了工業(yè)化，使得PE生產技術進入了新的發(fā)展階段。

4.1聚乙烯的加工與應用

可用吹塑，擠出，注射成型等方法加工，廣泛應用于制造薄膜，中空制品，纖維和日用雜品等。在實際生產中，為了提高聚乙烯對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，使聚乙烯的應用范圍更加擴大。

4.2工業(yè)現狀

目前PE催化劑已經發(fā)展到第三代，日本三井化學和陶氏化學合作開發(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)具有粘結性，耐油性及氣體阻隔性能的全新聚烯烴樹脂。

參考文獻

[1]張志國《塑料熱成型技術問答》（北京：印刷工業(yè)出版社）

[2]齊貴亮《塑料成型物料配制工》（機械工業(yè)出版社）

（作者單位：天津泰達潔凈材料有限公司）