高密度聚乙烯

HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDP E的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸)，芳香烴(二甲苯)和鹵化烴 (四氯化碳)。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。各種等級(jí)HDPE的獨(dú)有特性是四種基本變量的適當(dāng)結(jié)合:密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的HDPE品級(jí);在性能上達(dá)到最佳的平衡。

這是決定HDPE特性的主要變量，雖然被提到的4種變量確實(shí)起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料，少數(shù)的其它共聚單體，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也經(jīng)常用于改進(jìn)聚合物性能，對HDPE，以上少數(shù)單體的含量一般不超過1%-2%。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來衡量，密度與結(jié)晶率呈線性關(guān)系。美國一般分類按ASTM D1248規(guī)定， HDPE的密度在 0.940g/CC以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度范圍0.926~0.940g/CC。其它分類法有時(shí)把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的剛度，良好的防滲透性和最高的熔點(diǎn)，但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開裂(ESCR)。ESCR是PE抗由機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開裂性的能力。更高的密度一般改進(jìn)了機(jī)械強(qiáng)度性，例如拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度;熱性能如軟化點(diǎn)溫度和熱變形溫度;防滲透性，如透氣性或水蒸氣透過性。較低的密度改進(jìn)其沖擊強(qiáng)度和E-SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響，但較少程度也受分子量影響。高分子量百分?jǐn)?shù)使密度略有降低。例如，在一個(gè)較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。

較高的分子量導(dǎo)致較高的聚合物粘度，不過粘度也與測試所用的溫度和剪切速率有關(guān)。用流變或分子量測量對材料的分子量進(jìn)行表征。HDPE的品級(jí)一般具有的分子量范圍是40 000~300 000，重均分子量大致與熔融指數(shù)范圍相對應(yīng)，即從100~ 0. 029g/10min(230℃，2.16kg)。通常地，更高的Mw(更低的熔融指數(shù)MI)增強(qiáng)了熔體強(qiáng)度、更好韌性和ESCR，但是更高M(jìn)w使加工

過程更難或且需要更高的壓力或溫度。

分子量分布(MWD):PE的WD根據(jù)使用的催化劑和加工過程而有從窄到寬的不同。

最常用的MWD測量指數(shù)是不勻度指數(shù)(HI)，它等于重均分子量(Mw)除以數(shù)均分子量(Mn)。所有HDPE品級(jí)的這個(gè)指數(shù)范圍是4-30。窄MWD提供了在模塑過程中的低翹曲性和高沖擊性。中到寬MWD提供了對多數(shù)擠塑過程的可加工性。寬MWD也可改進(jìn)熔體強(qiáng)度和抗蠕變性。

競技場板(冰球板)

背包框架

防彈板

瓶蓋

耐化學(xué)腐蝕的管道系統(tǒng)

同軸電纜內(nèi)絕緣體

食品儲(chǔ)存容器

汽車油箱

鋼質(zhì)管道腐蝕保護(hù)

電氣和管道箱

遠(yuǎn)紅外鏡頭

折疊椅和桌子

土工膜用于液壓系統(tǒng)(運(yùn)河和銀行增援等)和化學(xué)遏制

地?zé)醾鳠峁芟到y(tǒng)

耐熱煙花迫擊炮

安全帽

呼啦圈

天然氣分配管系統(tǒng)

【英文全稱】High Density Polyethylene

【英文縮寫】HDPE

【中文全稱】高密度聚乙烯

【常用俗稱】低壓乙烯

【組成單體】乙烯

【基本特性】高密度聚乙烯是一種不透明白色臘狀材料，比重比水輕，比重為0.941~0.960，柔軟而且有韌性，但比LDPE略硬，也略能伸長，無毒，無味。

【燃燒特性】易燃，離火后能繼續(xù)燃燒，火焰上端呈黃色，下端呈藍(lán)色，燃燒時(shí)會(huì)熔融，有液體滴落，無黑煙冒出，同時(shí)，發(fā)出石蠟燃燒時(shí)發(fā)出的氣味。

【主要優(yōu)點(diǎn)】耐酸堿，耐有機(jī)溶劑，電絕緣性優(yōu)良，低溫時(shí)，仍能保持一定的韌性。表面硬度，拉伸強(qiáng)度，剛性等機(jī)械強(qiáng)度都高于LDPE，接近于PP，比PP韌，但表面光潔度不如PP。

【主要缺點(diǎn)】機(jī)械性能差，透氣差，易變形，易老化，易發(fā)脆，脆性低于PP，易應(yīng)力開裂，表面硬度低，易刮傷。難印刷，印刷時(shí)，需進(jìn)行表面放電處理，不能電鍍，表面無光澤。

【應(yīng)用場合】用于擠出包裝薄膜，繩索，編織袋，漁網(wǎng)，水管;注塑低檔日用品及外殼，非承載荷構(gòu)件，膠箱，周轉(zhuǎn)箱;擠出吹塑容器，中空制品，瓶子。

【注塑工藝】HDPE有數(shù)不清的應(yīng)用，范圍從可重復(fù)使用的薄壁飲料杯到5-gsl罐，消費(fèi)國內(nèi)生產(chǎn)的HDPE的1/5。注塑品級(jí)一般熔體指數(shù)5~10，有具有韌性較低流動(dòng)性品級(jí)和具有可加工性的較高流動(dòng)性品級(jí)。用途包括日用品和食品薄壁包裝物;有韌性、耐用的食品和涂料罐;高抗環(huán)境應(yīng)力開裂應(yīng)用，如小型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料箱和90-gal垃圾罐。

一般的HDPE熔點(diǎn)為142℃，分解溫度為300℃;注塑溫度的可調(diào)區(qū)間較大。注塑時(shí)，一般使用溫度為180℃--230℃;因是烯烴類塑料，它不吸水，生產(chǎn)時(shí)，不需烘干，但為了產(chǎn)品質(zhì)量，可用60℃溫度烘干1hr，以排出浮水;聚乙烯的熔體粘度大，流長比小，薄壁制品可能缺膠，因此，澆口和流道相對較大;制品易帶靜電，表面易吸埃。收縮率為16‰;溢邊值為0.05mm。

高密度聚乙烯為無毒，無味，無臭的白色顆粒，熔點(diǎn)為130℃，相對密度為0.946~0.976g/cm3，它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好，介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。

用于擠出包裝薄膜，繩索，編織網(wǎng)，漁網(wǎng)，水管，注塑較低檔日用品及外殼，非承載荷構(gòu)件，膠箱，周轉(zhuǎn)箱，擠出吹塑容器，中空制品，瓶子。

用于中空成型制品和吹膜制品如食品包裝袋，雜品購物袋，化肥內(nèi)襯薄膜等。

1 注塑制品:有周轉(zhuǎn)箱、瓶蓋、桶類、帽、食品容器、盤、垃圾箱、盒、以及塑料花

2 吹塑制品:中空成型制品，如各種系列吹塑桶、容器、瓶類、盛放清潔劑、化學(xué)品、化妝品等，汽油箱、日用 品等。還有吹膜制品如食品包裝袋，雜品購物袋，化肥內(nèi)襯薄膜等。

3 擠塑制品:管材、管件主要用在煤氣輸送，公共用水和化學(xué)品輸送，如建材排水管、煤氣管、熱水管等:片材主要用于座椅，手提箱，搬運(yùn)容器等。

4 旋轉(zhuǎn)成型:注塑制品如大型容器、儲(chǔ)藏罐、桶，箱等。

5、聚乙烯可加工制成薄膜、電線電纜護(hù)套、管材、各種中空制品、注塑制品、纖維等。廣泛用于農(nóng)業(yè)、包裝、電子電氣、機(jī)械、汽車、日用雜品等方面。

抗氧劑的加入可防止聚合物在加工過程中降解，并防止制成品在使用中氧化?？轨o電添加劑用于許多包裝品級(jí)以減少瓶子或包裝物對灰塵和污物的粘附。特定的用途需要特殊的添加劑配方，例如與電線、電纜用途相關(guān)的銅抑制劑。優(yōu)良的耐氣候性和抗紫外線(或日光)可通過添加抗UV添加劑。沒有添加抗紫外線或炭黑的PE，建議不要持續(xù)在戶外使用。高等級(jí)的炭黑顏料提供了優(yōu)良的抗UV性并可經(jīng)常在戶外應(yīng)用，如電線、電纜、槽池村層或管子。

PE最通常的生產(chǎn)方法是通過淤漿或氣相加工法，也有少數(shù)用溶液相加工生產(chǎn)。所有這些加工過程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系(可能是不止一種化合物)和各種類型的烴類稀釋劑參與的放熱反應(yīng)。氫氣和一些催化劑用來控制分子量。淤漿反應(yīng)器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環(huán)形反應(yīng)器，在其中料漿可以循環(huán)攪拌。當(dāng)乙烯和共聚單體(根據(jù)需要)和催化劑一接觸，就會(huì)形成聚 乙烯顆粒。除去稀釋劑后，聚乙烯顆?；蚍哿１桓稍锊磩┝考尤胩砑觿?，就生產(chǎn)出粒料。帶有雙螺桿擠出機(jī)的大型反應(yīng)器的現(xiàn)代化生產(chǎn)線，可每小時(shí)生產(chǎn)PE40000磅以上。新的催化劑的開發(fā)為改進(jìn)新等級(jí)HDPE的性能作出貢獻(xiàn)。兩種最常用的催化劑種類是菲利浦的鉻氧化物為基礎(chǔ)的催化劑和鈦化合物一烷基鋁催化劑。菲利浦型催化劑生產(chǎn)的HDPE有 中寬度分子量分布;鈦一烷基鋁催化劑 生產(chǎn)的分子量分布窄。用復(fù)式反應(yīng)器生產(chǎn)窄MDW的聚合物所用催化劑也可用 于生產(chǎn)寬MDW品級(jí)。舉例來說，生產(chǎn)顯著不同分子量產(chǎn) 品的兩個(gè)串聯(lián)反應(yīng)器可以生產(chǎn)出雙峰分子量聚合物，這種聚合物具有全寬域的分子量分布。

HDPE是塑膠原料庫回收市場增長最快的一部分。這主要因?yàn)槠湟自偌庸ぃ凶钚∠薅鹊慕到馓匦院推湓诎b用途的大量應(yīng)用。主要的回收利用是將 25%的回收材料，例如后消費(fèi)回收物(PCR)，與純HDPE經(jīng)再加工后用于制造不與食物接觸的瓶子。

該工藝中，聚合反應(yīng)溶劑為正已烷，催化劑為高活性z-N催化劑，乙烯和氫氣混合后進(jìn)入第一反應(yīng)器，與催化劑混合發(fā)生聚合反應(yīng)，反應(yīng)器內(nèi)聚合物以淤漿形式懸浮在己烷中，聚合溫度約為80℃ ，聚合壓力小于10 bar，此工藝可以生產(chǎn)產(chǎn)品密度范圍為0.942~0.965 g/cm3，熔融指數(shù)范圍為0.2~80，共聚單體為丙稀和丁烯一1，生產(chǎn)傳統(tǒng)HDPE和雙峰HDPE，高密度管材性能優(yōu)異，適合制作受壓管材，達(dá)到PE100+。淤漿法釜式反應(yīng)器連續(xù)聚合工藝的特點(diǎn)是:操作壓力和操作溫度低;雙釜反應(yīng)器可通過采用并聯(lián)及串聯(lián)不同的形式生產(chǎn)單峰及雙峰產(chǎn)品;工藝操作彈性高，產(chǎn)品牌號(hào)轉(zhuǎn)換快，對原料純度要求不高;共聚單體采用丙烯，1一丁烯;采用已烷作溶劑，回收單元簡單。該工藝的特點(diǎn)是聚合在惰性烴稀釋劑中進(jìn)行的。 工藝流程為:將聚合乙烯(乙烯99.9%，乙烷0.1%)送入干燥器后與由正己烷組成的循環(huán)稀釋劑一起再進(jìn)入釜式反應(yīng)器，催化劑采用載體上含有鈦和錳、三乙基鋁為助催化劑的牌號(hào)。加入少量的氫控制分子量，聚合反應(yīng)形成的是聚乙烯顆粒，反應(yīng)溫度為90℃，壓力為1.8MPa，反應(yīng)可分兩步在兩個(gè)聚合釜中進(jìn)行，生產(chǎn)的濃度為34%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的淤漿固體，單體轉(zhuǎn)化率可達(dá)97%。聚合物從第二反應(yīng)器流出閃蒸至壓力0.14MPa，閃蒸出來的未反應(yīng)的乙烯、排出物中的乙烷及2%的環(huán)己烷稀釋劑經(jīng)兩次壓縮冷卻到2.5MPa，去氣提塔將乙烷回收去再循環(huán)中。閃蒸后留下來的淤漿經(jīng)離心分離回收大部分稀釋劑，固體濾餅送至干燥器中將揮發(fā)組分含量降至5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右。該干燥器是以氮?dú)獗Ｗo(hù)做閉合循環(huán)進(jìn)行操作的。干燥出來的聚合物粉末送至流化床干燥將所有烴稀釋劑除去、干燥后聚合物顆粒送到混煉工段加入各種添加劑，然后造粒。 (2)環(huán)管反應(yīng)器工藝 環(huán)管反應(yīng)器工藝的典型代表是Phillips公司的Phillips工藝和INNOS公司的Innovene S工藝。Phillips工藝以異丁烷為稀釋劑，采用鉻系催化劑，催化劑在使用前要進(jìn)行活化，活化后的催化劑粉末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下與高純度的異丁烷形成催化劑淤漿，然后進(jìn)入環(huán)管反應(yīng)器，原料乙烯單體經(jīng)過精制后，與氫氣、共聚單體己烯一1進(jìn)行預(yù)混合然后注入環(huán)管反應(yīng)器，乙烯在催化劑的作用下生成聚乙烯。軸流泵保持反應(yīng)器內(nèi)物料的高速流動(dòng)和非常均勻地混合，反應(yīng)熱由夾套冷卻水均勻地撤出。本工藝生產(chǎn)MI范圍為0.1 5-1 00，密度0.936-0.972 g/cm3。環(huán)管反應(yīng)器工藝的特點(diǎn)是:設(shè)備較少，流程短，投資成本低;不產(chǎn)生蠟和齊聚物，不粘壁;粉料形狀好，易于輸送;反應(yīng)熱依靠反應(yīng)器夾套冷卻水取出，撤熱容易， 調(diào)整方便;原料要求較高，需凈化;共聚單體采用己烯;采用異丁烷作溶劑，易于脫出殘留溶劑。 其工藝流程為:新鮮的聚合級(jí)乙烯在干燥后將配制分子量調(diào)節(jié)劑氫，防凍劑和循環(huán)稀釋劑異丁烷混合后送入多環(huán)管連續(xù)流程反應(yīng)器中，并將催化劑補(bǔ)充異丁烷充入反應(yīng)器內(nèi)。反應(yīng)溫度為106.7攝氏度，壓力為3.9MPa。聚合物和稀釋劑余漿借助軸流泵在6m/s的速度下通過環(huán)管反應(yīng)器。反應(yīng)器夾套中的水冷卻控制反應(yīng)溫度，聚合物固體由環(huán)管反應(yīng)器中豎式沉降口排出。從而使淤漿濃度可達(dá)到55%，轉(zhuǎn)化率為98%-99%。聚合物排出后去閃蒸將異丁烷及殘余單體排出到稀釋劑回收裝置中。其他固體聚合物與添加劑混合并造粒。 2 、氣相聚合法 氣相聚合法(氣相流化床法)工藝典型代表為DOW化學(xué)公司的univation技術(shù)和INNOS公司的Innovene技術(shù)univation技術(shù)工藝采用低壓氣相流化床反應(yīng)器，采用z/n催化劑及鉻系催化劑，凈化的原料注入反應(yīng)器，在催化劑貯作用下產(chǎn)生聚合反應(yīng)，反應(yīng)在85~110?！?.壓力為2.41 MPa下進(jìn)行，乙烯單程轉(zhuǎn)化率約為1% ~2% ，反應(yīng)熱的撤除主要通過循環(huán)物流的冷卻，生產(chǎn)產(chǎn)品MI范圍為0.01~150，密度范圍為0.915~0.970 g/cm3。氣相流化床聚合反應(yīng)工藝的特點(diǎn)是:操作壓力低，溫度低;可生產(chǎn)全密度聚乙烯;催化劑體系包括鈦系、鉻系;茂金屬催化劑;對原料純度要求高，所有原料均要精制;不需用溶劑，能耗低，維修和運(yùn)行費(fèi)用低。生產(chǎn)工藝是:干燥的單體與氫氣一道加到反應(yīng)器系統(tǒng)中，原料加進(jìn)一個(gè)大循環(huán)蒸汽流回路，并通過氣體分配由進(jìn)入大型流化床反應(yīng)器的底部，根據(jù)設(shè)計(jì)反應(yīng)器原料有69.57%乙烯(乙烯含量為99.9%，0.1%為乙烷)、10.43%氫、7.56%乙烷和12.44%氮。這一原料氣組成生產(chǎn)出來額產(chǎn)品具有8g/10min的熔體指數(shù)和0.964g/cm3的密度。催化劑由三氯化鈦和四氫呋喃為促進(jìn)劑的二氧化鎂混合物，助催化劑為三乙基鋁。催化劑以固態(tài)形式同氮?dú)庖坏缽牟煌捶磻?yīng)器部位進(jìn)入器內(nèi)。操作溫度為105℃，具體溫度根據(jù)產(chǎn)品牌號(hào)定。反應(yīng)器操作壓力為2.0MPa，反應(yīng)氣體從反應(yīng)的頂部出來經(jīng)旋風(fēng)分離器講含有固體物末的催化劑分離出來送回反應(yīng)器去。然后從旋風(fēng)分離器出來的氣體經(jīng)壓縮和循環(huán)冷卻器后循環(huán)至反應(yīng)器底部。反應(yīng)器排料通過一氣閘系統(tǒng)間歇地將產(chǎn)品顆粒送到料罐。進(jìn)入出料罐的部分氣體經(jīng)上部的緩沖罐、過濾器、氣體冷卻器、分離罐進(jìn)入壓縮機(jī)循環(huán)系統(tǒng)。聚合物從出料罐下部出來進(jìn)入吹洗罐及后處理系統(tǒng)中去。后處理系統(tǒng)包括向聚合物加入各種添加劑、熔融、造粒及包裝。

貯存時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離火源，隔熱，倉庫內(nèi)應(yīng)保持干燥、整潔，嚴(yán)禁混入任何雜質(zhì)，嚴(yán)禁日曬、雨淋。運(yùn)輸應(yīng)貯放在清潔、干燥有頂棚的車廂或船艙內(nèi)，不得有鐵釘?shù)燃怃J物。嚴(yán)禁與易燃的芳香烴、鹵代烴等有機(jī)溶劑混運(yùn)。例如，農(nóng)夫山泉的四升裝的礦泉水的大桶，就是此材料。

高密度聚乙烯板材的主要材料高密度聚乙烯，英文名稱為"High Density Polyethylene"，簡稱為"HDPE"。HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸)，芳香烴(二甲苯)和鹵化烴 (四氯化碳)。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。