中密度聚乙烯

编辑:可惜网互动百科 时间:2020-01-23 02:52:50
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英文缩写为MDPEMedium density polyethylene
中密度聚乙烯(MDPE)是在合成过程中用α烯烃共聚,控制密度而成。
中文名
中密度聚乙烯
外文名
Medium density polyethylene
合成工艺
LLDPE
相对密度
0.926-0.953

中密度聚乙烯研发经历

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1970年美国用浆液法制出,其生产合成工艺采用LLDPE的方法。α烯烃常用丙烯1-丁烯1-己烯、l-辛烯等,其用量的多少影响着密度大小,一般烯烃用量为5%(质量分)左右。

中密度聚乙烯分子结构

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MDPE分子主链中平均每1000个碳原子中引入20个甲基支链,或13个乙基支链,其性能变化由支链多少及长短不同而定。共聚可使其晶体小的片晶之间的连接链增多。

中密度聚乙烯性能特点及参数

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MDPE的特点是耐环境应力开裂性及强度的长期保持性。MDPE的相对密度为0.926-0.953,结晶度为70%-80%,平均分子量为20万,拉伸强度为8-24兆帕断裂伸长率为50%-60%,熔融温度126-135℃,熔体流动速率为0.1-35克/10分钟,热变形温度(0.46兆帕)49-74℃。

中密度聚乙烯加工方法及用途

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MDPE[1]  可用挤出、注射、吹塑滚塑、旋转、粉末成型加工方法,生产工艺参数与HDPE和LDPE相似,常用于管材、薄膜、中空容器等。产品用于高速成型各种瓶类、高速自动包装薄膜、各种注塑制品、旋转成型品、电线电缆包覆层、防水材料、水管、燃气管等。
分为高压法、低压法、中压法三种。高压法用来生产低密度聚乙烯,这种方法开发得早,用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展,其增长速度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说,有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯,而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯,还可通过加共聚单体,生产中、低密度聚乙烯,也称为线型低密度聚乙烯。近年来,各种低压法工艺发展很快。中压法仅菲利浦公司至今仍在采用,生产的主要是高密度聚乙烯。
高压法 用氧或过氧化物等作引发剂,使乙烯聚合为低密度聚乙烯的方法。乙烯经二级压缩后进入反应器(图3),在压力100~300MPa、温度200~300℃及引发剂作用下聚合为聚乙烯,反应物经减压分离,使未反应的乙烯回收后循环使用,熔融状的聚乙烯在加入塑料助剂后挤出造粒。(见彩图)
所用聚合反应器有管式反应器(管长可达 2000m)和釜式反应器两种。管式法流程的单程转化率20%~34%,单线年生产能力100kt。釜式法流程的单程转化率20%~25%,单线年生产能力180kt。
低压法 分淤浆法、溶液法和气相法三种,除溶液法外,聚合压力都在2MPa以下。一般步骤有催化剂的配制、乙烯聚合、聚合物的分离和造粒等。

  ①淤浆法 生成的聚乙烯不溶于溶剂而呈淤浆状。淤浆法聚合条件温和,易于操作,常用烷基铝活化剂,氢气作分子量调节剂,多采用釜式反应器。由聚合釜出来的聚合物淤浆经闪蒸釜、气液分离器到粉料干燥机,然后去造粒(图4)。生产过程中还包括溶剂回收、溶剂精制等步骤。采用不同的聚合釜串联或并联的组合方式,可以得到不同分子量分布的产品。

  ②溶液法 聚合在溶剂中进行,但乙烯和聚乙烯均溶于溶剂中,反应体系为均相溶液。反应温度(≥140℃)、压力(4~5MPa)较高。特点是聚合时间短,生产强度大,可兼产高、中、低三种密度的聚乙烯,能较好地控制产品的性质;但溶液法所得聚合物分子量较低,分子量分布窄,固体物含量较低。
③气相法 乙烯在气态下聚合, 一般采用流化床反应器。催化剂有铬系和钛系两种,由贮罐定量加入到床层内,用高速乙烯循环以维持床层流态化,并排除聚合反应热。生成的聚乙烯从反应器底部出料(图5)。反应器的压力约2MPa,温度85~100℃。气相法是生产线型低密度聚乙烯
最主要的方法,气相法省去了溶剂回收和聚合物干燥等工序,且比溶液法节省投资15%和操作成本10%。为传统高压法投资的30%,操作费的1/6。因而得到了迅速发展。但气相法在产品质量及品种上有待进一步改进。

  中压法 用负载于硅胶上的铬系催化剂,在环管反应器中,使乙烯在中压下聚合,生产高密度聚乙烯。加工和应用 可用吹塑、挤出、注射成型等方法加工,广泛应用于制造薄膜、中空制品、纤维和日用杂品等。在实际生产中,为了提高聚乙烯对紫外线和氧化作用的稳定性,改善加工及使用性能,需加入少量塑料助剂。常用的紫外线吸收剂为邻羟基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等,炭黑是优良的紫外线屏蔽剂。此外,还加入抗氧剂、润滑剂、着色剂等,使聚乙烯的应用范围更加扩大。

中密度聚乙烯国内前景

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对于国内市场来讲,中密度聚乙烯(MDPE)似乎还是个新名词,但由于其性能介于高密度聚乙烯HDPE)和低密度聚乙烯LDPE)两者之间,既保持了HDPE的刚性,又有LDPE的柔性、耐蠕变性,集两者优点于一身,在制造配气管、配水管、通讯和电缆护套方面占有绝对优势,因而越来越受市场关注。 独特性能确立市场地位:MDPE因其良好的抗环境应力开裂性、焊接性和使用寿命长等,近年来应用发展迅速,用量增加很快,MDPE被认为是目前世界上通讯电缆光纤光缆最合适用的护套材料。 在国外,MDPE的开发是与LDPE塑胶原料和HDPE塑胶原料同步的。陶氏化学有限公司采用I nsite 技术开发成功增强型 PE树脂DOW LEX2344 E,该树脂是一种十分稳定的MDPE,为乙烯-辛烯的共聚树脂,具有特殊的线型乙烯主链和辛烯支链,具有优越的韧性和杰出的长期耐水压性能。北欧化工公司开发出多种牌号的MDPE,广泛应用于天然气管、饮水管、发泡同轴电缆、发泡绝缘电话板、通讯和动力电缆护套的生产,其中采用北星双峰技术生产的PE100树脂成功地挤出了世界上最大直径为1600mm 的管道。韩国三星公司开发出旋转成型级MDPE系列产品,主要用于化学品储罐、玩具、油箱、水箱。韩国SK公司在HDPE装置上,采用三井和Sclairtech两种工艺,结合其优势,开发出旋转成型、管材涂覆、注射成型拉丝MDPE产品。 在欧洲,MDPE在配气和配水压力管市场上已确立了优势地位。在大直径配气管(外径100mm以上)、输气管(外径300mm以上)和配水管(外径200mm以上)领域,MDPE具有进入金属和聚氯乙烯领地的巨大潜力。仅在配水管方面,欧洲MDPE年用量为16万吨。 国内研发步伐亟待加快:国内市场MDPE树脂发展滞后,面市产品不多,大多数电缆护套生产厂家只能采用共混方式完成。茂名石化和中原乙烯公司引进的全密度聚乙烯生产装置中都有MDPE牌号,如管材料DGDA-2401和用于旋转成型的DNDD-7152,但产量很少。燕化公司新引进EXXON化学公司的20万吨/年LDPE生产装置中有3个MDPE牌号(117、151、157),密度值范围在0.9280g/cm~0.9355g/cm 3,目前已生产出其中两个牌号117和151 产品600吨,但产品密度偏低,且非共聚物产品,耐环境应力开裂性能差,不适宜制作压力管如燃气管等。2004年上海石化公司投产的25万吨/年聚乙烯装置采用北欧化工双峰聚乙烯技术,可以生产PE100管材专用料,但产品分级工作也要到2004年能完成,这意味着我国目前所用原材料仍需进口。 市场需求潜力可观:目前国内使用MDPE的领域有电线电缆护套料、水输送管道、埋地用燃气管道、农用浇灌软管(带)等,且用量需求越来越大。大多数厂家使用 HDPE加LDPE生产MDPE通信电缆光缆护套料,年产量在3万吨左右;燃气管原料要求具有良好的可焊接性、耐环境应力开裂性和耐开裂快速传递性,目前生产厂商均采用进口MDPE原料;农用浇灌软管(带)也是MDPE的应用领域之一,为了降低价格控制生产成本,目前这类厂家只有少数使用进口MDPE,多数采用国产 LDPE和LLDPE,个别厂家加入少量HDPE共混以提高刚度;世界认最好的软管卷盘式自动喷灌机,是适合我国国情的一种喷灌机,该机上缠绕的 PE软管不仅要承受弯曲、拉伸应力及内水压力等,而且还要耐地面摩擦、日晒雨淋、冷热交替等综合作用,国外开发出了MDPE管,使软管的使用寿命和喷灌机同步。我国八十年代中后期研制出了这种形式的喷灌机。而与之配套的质量上乘的MDPE软管尚未见有成功研制的报道,市场需求约在 2万~3万吨/年。 西部大开发中西气东输西电东输工程的开发以及城市天然气输送管网、城乡输水燃气管网工程建设和我国农业大国的地位都为 PE家族的新宠--- MDPE及其制品描绘了一幅光辉的前景。但目前对于国内市场来说,国内用户无论从理性还是感性方面对MDPE 的认识都很不够,但通过加大宣传和开发MDPE 牌号的力度,相信 MDPE在逐渐被人们认知的同时,也会为国家的建设和发展作出越来越突出的贡献。[2] 
参考资料
词条标签:
科学 医学