第3章 聚烯烃塑料

1,第三章聚烯烃塑料,2,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,一、聚乙烯分类,3,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,4,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,5,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,6,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,主要原料,二、聚乙烯生产工艺,7,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,是在微量氧或有机过氧化物存在下，将乙烯压缩到100-350MPa压力下，在160-300的条件下，乙烯经自由基聚合反应转变为聚乙烯的聚合方法。,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,1.聚合原理,8,9,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,10,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,11,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,12,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,抗氧剂4-甲基-2，6-二叔丁基苯酚润滑剂可用油酸酰胺或硬脂酸铵、油酸铵、亚麻仁油酸三者的混合物。抗静电剂以上添加剂的种类和用量根据生产的聚乙烯牌号和用途加于聚乙烯树酯中。,13,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,取决于引发剂的种类。氧：230有机过氧化物：150,14,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,100-350MPa，高低取决于聚乙烯生产牌号，压力越大产物相对分子量越大。,15,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,乙烯单程聚合转化率为16%-27%，未反应单体经冷却循环使用，总产率为95%。,乙烯进料温度为40，乙烯-聚乙烯混合物出料温度160-280。大部分反应热由离开物料带走，反应器夹套冷却只带少量反应热。,16,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,2.聚合主要工艺条件,相对分子质量范围10000-50000，重均相对分子质量控制在100000以上。一般通过熔融指数（MI）法测定，其对应关系如下：,17,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,3.乙烯高压聚合生产工艺流程,生产过程（四个工段）,18,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(一）乙烯高压聚合生产工艺,3.乙烯高压聚合生产工艺流程,优点：流程比较简单，产品性能良好，用途。缺点：对设备和自动化要求高。,19,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,3.乙烯高压聚合生产工艺流程,接收器,辅助压缩机-循环乙烯气,一次压缩机,低聚物分离器,混合器,二次压缩机,聚合釜,泵-引发剂,冷却器,减压阀,高压分离器,低聚物排出,低压分离器减压至49.1kPa,残余乙烯进入乙烯接收器（13）,切粒机水下切粒,挤压齿轮泵,脱水贮槽脱水,振动筛过筛,旋风分离器,20,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,4.聚合反应设备,21,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(二）乙烯中压聚合生产工艺,1.工艺路线（两条）,重点介绍第一条工艺路线,22,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(二）乙烯中压聚合生产工艺,2.主要工艺条件,23,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(二）乙烯中压聚合生产工艺,2.主要工艺条件,聚合主要控制的条件,24,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(二）乙烯中压聚合生产工艺,2.主要工艺条件,聚合主要控制的条件,25,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,(二）乙烯中压聚合生产工艺,3.乙烯中压聚合工艺流程,26,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,（三）乙烯低压聚合工艺,1.聚合原理,1954年Ziegler（德）,27,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,（三）乙烯低压聚合工艺,2.聚合的工艺条件,（1）主要原料,28,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,（三）乙烯低压聚合工艺,2.聚合的工艺条件,（1）主要原料,29,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,（三）乙烯低压聚合工艺,2.聚合的工艺条件,精制后的烃类，如汽油、环已烷等;主要起分散和稀释作用。,（1）主要原料,30,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,（三）乙烯低压聚合工艺,2.聚合的工艺条件,(2)工艺条件,31,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,（三）乙烯低压聚合工艺,2.聚合的工艺条件,(2)工艺条件,32,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,（三）乙烯低压聚合工艺,3.乙烯低压聚合工艺流程,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,33,34,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,三、聚乙烯的结构、性能、用途,1.聚乙烯的结构,依据聚合方法的不同，其产物结构不同,乙烯的化学组成为碳和氢，重复结构单元为-CH2-CH2-，是主链为碳原子组成的线型高聚物。,35,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,三、聚乙烯的结构、性能、用途,2.聚乙烯的性能,36,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,三、聚乙烯的结构、性能、用途,2.聚乙烯的性能,37,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,三、聚乙烯的结构、性能、用途,2.聚乙烯的性能,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,三、聚乙烯的结构、性能、用途,3.聚乙烯的用途,38,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,39,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,聚乙烯改性品种,40,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,41,平均相对分子量：通常100300万，最高达600700万；其分子结构与HDPE的基本相同，线性结构极佳的耐磨性、突出的高模量、高韧性及耐环境应力开裂性可以作为极好的耐磨材料制备方法：低压聚合加工方法：分子量极高，熔体粘度极大。粉末压制挤出、注塑（加低分子量PE或助剂）用途：机械各种部件、人工关节UHMW-PE纤维（缆绳、渔网、防弹衣、雪橇等）汽车配件、抽屉滑道、滑动轴承、轴套等,1)超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）:,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,42,平均相对分子量：5005000；主要作为塑料加工时的助剂,2)低分子量聚乙烯（LMW-PE）:,网状结构热固性塑料；用途：电线、电缆、热收缩管等交联方法：辐射、化学交联,3)交联聚乙烯,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,43,LDPE和HDPE的仲氢被氯取代；含氯量通常为3040%对称性减小，结晶能力降低，变得柔软，弹性增加。优异的冲击性能、阻燃性能，良好的耐候、耐油、耐酸碱和耐臭氧氧化等性能用途：主要是作为PVC的增韧剂,4)氯化聚乙烯（CPE）:,第一节聚乙烯树脂（PE）及塑料,44,无规共聚物，高压下自由基聚合；EVA性能与VAc含量有关VAc含量增加，弹性、柔韧性、透明性等提高，而刚性、耐磨性、电绝缘性减弱；如含量1020%时为塑性材料，30%时为弹性材料用途：薄膜、涂料、粘合剂等,5)乙烯共聚物乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）,热塑性塑料中的后起之秀（1957年工业化）、发展最快的塑料品种，其产量仅次于PE、PVC；按结构分为等规、间规、无规三种：,其中等规PP占到90%以上；无规PP呈粘稠状，不能用于塑料，只用于改性载体；间规PP属于高弹性塑料。,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,46,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,一、丙烯配位聚合生产工艺,聚合方法,液相本体聚合、淤浆法、气相聚合,产物,等规立构聚丙烯，结晶度较高,GiulioNatta19031979,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,47,特点：Ti上配位，然后在Ti-C键间插入增长，AlR3只起使Ti烷基化作用,分子链的刚性增加（与PE相比），使Tg和Tf升高；改变了对称性，分子链规整性降低，使Tg和Tf升高；叔碳原子、叔氢更易受到攻击，不耐老化；侧甲基的位阻效应不再是平面锯齿状，而是螺旋形结构（三个单体单元为一周期。,二、聚丙烯的结构,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,侧甲基的存在,净结果是二者都有所提高,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,侧甲基在空间三种排列方式：等规、间规、无规；三种PP性能差异很大：等规PP：结构规整性好，结晶度高，良好的力学性能；间规PP：介于两者之间；无规PP：无定型材料，不能单独使用；,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,白色蜡状固体，密度很低（0.890.92g/cm3），是塑料中除4-甲基-1-戊烯之外最轻的品种；力学性能：与PE相比，其强度、刚度和硬度都比较高，光泽性也好，但在塑料中仍属偏低的。电性能：非极性聚合物优异的电绝缘性能，但存在低温脆性，其在绝缘领域的应用不如PE和PVC，主要在电信电缆、电器外壳方面。,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,三、聚丙烯的性能,耐化学药品性：非极性很好的耐化学腐蚀性，在室温下不溶于任何溶剂，仅不耐强氧化剂；环境性能：叔碳上的氢耐候性差；其它性能：易燃、表面能低。,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,三、聚丙烯的性能,电绝缘性和耐化学腐蚀性优良，力学性能和耐热性在通用热塑性树脂中最高，价格在所有树脂中最低；经过玻璃纤维增强的PP具有很高的强度，性能接近工程塑料。,优势:,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,三、聚丙烯的性能,加工前不需干燥吸水率很低；PP熔体接近非牛顿流体，提高压力和温度可改善熔体流动性：结晶度高成型收缩率较大（12.5%）；受热易氧化降解PP几乎所有成型加工方法都适用，最常采用的是注射和挤出。,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,四、聚丙烯的加工性能,医疗器具注射器、输液袋（管）、无纺布制品（口罩、手术服、帽子等）,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,五、聚丙烯的应用,日常用品杯、盆、瓶盖、整理箱、绳索、编织袋、地垫、草坪等,一般用途机械零件罩、手柄、手轮、活页、法兰、接头、风扇叶轮等,第二节聚丙烯树脂（PP）及塑料,五、聚丙烯的应用,汽车领域方向盘、蓄电池壳、脚踏板、发动机箱、车厢、工具箱、保险杠等,专用树脂专用树脂有三个特征，一是技术含量高、档次高；二是用途专一；三是附加价值较高。我国仅有7个种类PP专用料：BOPP专用料、流延膜专用料、纤维专用料、烟用丝