聚乙烯吹膜生产工艺

第一篇：聚乙烯吹膜生产工艺

聚乙烯吹膜生产工艺

一、概述

塑料薄膜是常见的一种塑料制品，它可以由压延法、挤出法、吹塑等工艺方法生产，吹塑薄膜是将塑料原料通过挤出机把原料熔融挤成薄管，然后趁热用压缩空气将它吹胀，经冷却定型后即得薄膜制品。

用吹塑工艺成型方法生产薄膜与其它工艺方法具有以下优点：

1、设备简单、投资少、收效快；

2、设备结构紧凑，占地面积小，厂房造价低；

3、薄膜经拉伸、吹胀，力学强度较高；

4、产品无边料、废料少、成本低；

5、辐度宽、焊缝少、易于制袋； 与其它成型工艺比其缺点如下：

1、薄膜厚度均匀度差；

2、生产线速度低，产量较低(对压延而言)；

3、厚度一般在0.01∽0.25mm，折径100-5000mm；

吹塑薄膜其主要用原料：LDPE、HDPE、LLDPE、EVA、PVC、PP、PS、PA等。

二、聚乙烯吹塑薄膜成型工艺

吹塑薄膜工艺流程，物料塑化挤出，形成管坏吹胀成型；冷却、牵引、卷取。在吹塑薄膜成型过程中，根据挤出和牵引方向的不同，可分为平吹、上吹、下吹三种，这是主要成型工艺也有特殊的吹塑法，如上挤上吹法。

1、平挤上吹法

该法是使用直角机头，即机头出料方向与挤出机垂直，挤出管坏向上，牵引至一定距离后，由人字板夹拢，所挤管状由底部引入的压缩空气将它吹胀成泡管，并以压缩空气气量多少来控制它的横向尺寸，以牵引速度控制纵向尺寸，泡管经冷却定型就可以得到吹塑薄膜。如图所示。适用于上吹法的主要塑料品种有PVC、PE、PS、HDPE。

2、平挤下吹法 该法使用直角机头，泡管从机头下方引出的流程称平挤下吹法，该法特别适宜于粘度小的原料及要求透明度高的塑料薄膜。如PP、PA、PVDC(偏二氯乙烯)。如下图所示。

3、平挤平吹法

该法使用与挤出机螺杆同心的平直机头，泡管与机头中心线在同一水平面上的流程称平挤平吹法，该法只适用于吹制小口径薄膜的产品，如LDPE、PVC、PS膜，平吹法也适用于吹制热收缩薄膜的生产。

以上三种工艺流程各有优缺点，现比较于表 工艺流程 优 点 缺 点平挤上吹 泡管挂在冷却管上，牵引稳定 占地面积小，操作方便 易生产折径大，厚度较厚的薄膜 要求厂房高、造价高 不适宜加工流动性大的塑料 不利于薄膜冷却，生产效率低平挤下吹 有利于薄膜冷却、生产效率较高 能加工流动性较大的塑料 挤出机离地面较高，操作不方便 不宜生产较薄的薄膜平挤平吹 机头为中心式、结构简单、薄膜厚度较均匀 操作方便、引膜容易 吹胀比可以较大 不适宜加工相对密度大、折径大的薄膜 占地面积大 泡管冷却较慢，不适宜加工流动性较大的塑料

三、吹塑薄膜成型设备及结构特点

吹塑设备一般采用单螺杆挤出机，从工艺可知，吹塑薄膜成型的主要设备有挤出机、机头、冷却风环、牵引和卷取。

1、挤出机：

一般使用单螺杆挤出机、螺杆直径Ф45-120mm，Ф的大小由薄膜厚度和折径大小决定。产量受冷却和牵引两速度影响，薄膜窄的用小型挤出机，薄膜厚而宽的用大型挤出机。

挤出机的基本结构包括：传动装置、加料装置、机筒、螺杆、机头和口模等部分。挤出机的好坏，关键在于螺杆结构和螺杆的长径比。

螺杆结构有渐变螺杆，突变螺杆、带混炼图的螺杆。对于PE这三种螺杆均适用，带有混炼图的螺杆效果为佳。螺杆的长径比，过去由于受机械加工的限制，螺杆的长径比较短，它对于塑料的塑化受到影响，一是产量不高，二是质量不好，现在长径比发展到30：1以上，长径比长，对于产品生产，产量高，质量好，长径比宜在25以上为佳。螺杆热处理的好使用寿命长，最好是38CrMnAI，经氮化处理。挤出机的生产能力与螺杆的直径大小成正比 挤出机的生产能力与挤出机的转速成正比 挤出机的生产能力与料筒和螺杆的间隙成反比，间隙应在0.25mm以下为好。

螺杆直径与挤出量，薄膜折径及动力的关系省标

螺杆直径mm 最大挤出量kg/h 吹膜折径mm 动力(HP)机身加热量kw M1=0.2-1.0重包装料 M1=1.0-8轻包装料5 50-300 3 2 2 45 10 100-500 7.5 3 4 50 20 400-900 10 5 6 65 30 500-1000 20 7.5 9 90 50 700-1200 30 15 24 120 100-2500 75 25 36 150 150-3000 100 40 54 国外 螺杆直径 mm 最大挤出量 kg/h 吹膜折径 mm 动力(HP)机身加热量 kw M1=0.2-1.0 重包装料 M1=1.0-8 轻包装料 40 15-25

15-25

5-10

30-40

10-20

45-75

20-40

100-180

50-100

2、机头和口模 用于吹塑薄膜的机头类型主要有转向式直角型和水平方向的直通型两大类。直角型又分为芯棒式、螺旋芯棒式、莲花瓣式、旋转式等几种。直通型又分为水平式和直角式两种，该类特别适合熔体粘度较大和热敏性塑料。2.1 芯棒式机头 优点：机头内存料少，不易过热分解，适宜加工PVC，结构简单，易制造，操作方便，只有一条合缝线；缺点：芯棒易产生偏中，使直角拐弯处料流缓慢，易产生薄膜厚薄不均。

2.2 螺旋芯棒式机头 优点：机械强度好、稳定，不易倾斜偏中，薄膜厚薄均匀；缺点：体积大，设计不合理，导致薄膜合缝线多，易降低薄膜的力学强度。2.3 莲花瓣式机头 优点：结构简单，加工方便，造价底，易操作清理；缺点：合缝线多，易降低制品强度。

2.4 中心进料机头 优点：薄膜厚度较均匀，不易产生偏中现象，适合加工PE、PP、PA；缺点：机关内存料多，合缝线多，操作不方便。2.5 旋转机头 优点：薄膜厚度均匀，不易产生偏中现象，可使局部不超标的部位的薄膜，分散卷于轴卷上，使卷曲的薄膜平整，便于印刷，质量高；缺点：结构较复杂，造价高一点。

3.1 模头间隙和膜厚之间的关系 口模间隙mm 膜厚mm 0.5-0.75 0.075以下 0.75-1.25 0.075-0.3 注：上表模头间隙对生产LDPE而言，对于生产HDPE则间隙要大些。

3.2 模头直径与膜管折径以及吹胀比的关系如图示 模头直径、膜管折径、吹胀比查对表 直径m/m

300 1.1 1.3 1.6 1.9 2.2 2.4 2.7 2.9 3.2 3.5 3.7 4.0 250 1.3 1.6 1.9 2.0 2.5 2.9 3.2 3.5 3.8 4.1 4.5 4.8 200 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.9 4.4 4.8 5.2 5.7 6.0 150 1.1 1.6 2.1 2.7 3.2 3.7 4.2 4.8 5.3 5.8 100 1.6 2.4 3.2 4.0 4.8 5.6 75 1.1 2.1 3.2 4.2 5.3 50 1.6 3.2 4.8 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 折平宽度(英寸)1英寸=25.4m/m 注：线左边适合吹制LDPE；线右边适合吹制HDPE。3.3 模头直径、膜管折径、吹胀比查对表 吹胀比为膜泡直径与模头直径之比，对于LDPE膜，以控制在1：2.5左右为好。吹胀比--膜管口径与机头口径之比 δ=h/rb 即r=h/δb r--吹胀度 δ--薄膜厚度 h--口模间隙 b--为牵伸速度 折叠宽度=DΠ/2

3.4 模头电热量，视模头体积大小而定，一般要求为CM2为2-3WV。3.5 吹胀比一般控制在一定范围内，吹胀比过小产品纵横向强度不均匀，吹胀比过大，难易操作，产品厚薄匀匀度难易控制 对LDPE而言，一般控制在1.5-2.5为宜 对HDPE一般控制在3-5之间为宜 对PP膜，控制在1.5-2.5之间为宜 对PA膜，控制在1.5-2.5之间为宜 对PVC膜，控制在1.5-3之间为宜。

4、冷却装置 在薄膜的生产过程中，泡管的冷却很重要，从口模到牵引辊只有十几秒钟的时间，在这段时间里，泡管就要达到一事实上的冷却程度，否则热料经牵引辊压紧容易粘着，风环的种类很多，有普通风环、负压风环等。

4.1 普通风环，一个出风口的风环是最常见的风环，制造方便、结构简单、造价低。

4.2 负压风环比普通风环结构复杂，但冷却效果好，泡管稳定(有双风口)。4.3 冷却风环与口模距离为30-100mm，现也多大贴在模头上，风环内径一般为机头直径的1.5-3倍，出风口缝隙宽1-4mm。4.4 冷却方式随工艺的不同有水冷、内冷等方式。

5、牵引装置 牵引装置是将人字板压编的薄膜压紧并送至卷取机上，以防止泡管内空气漏出，保证泡管形状及尺寸稳定。牵引装置的要求

5.1 牵引安装压辊中心要与人字板中心和机头中心对准，否则会造成薄膜各处至牵引辊距离不等，而引起的皱折现象。

5.2 口模与牵引辊之间的距离至少为泡管直径的3-5倍，不然，膜冷却不了，会粘连。同时，由于膜管由园变平时，泡管园周不同点到牵引辊之间之路程差使薄膜压扁后易产生皱折和变形。

5.3 夹辊，一边应为钢辊，一边应为胶辊，胶辊橡胶硬度应控制在50-60度为宜。太硬时，如夹辊变形时，由于压不紧，易产生漏气，使薄膜会产生宽窄不均。5.4 夹辊两边的弹簧要能调节自如，不然会产生夹辊一边紧、一边松，会将薄膜拉偏变形，易产生折皱。

6、人字板 人字板是起稳定泡管，并将园泡管导向为偏平膜引入牵引。人字板的夹角大小对于收卷膜的平稳度起重要作用，平吹一般控制在30°为宜，上吹、下吹一般大至控制在50°以内，夹角大易操作，但会造成薄膜折皱，有荷叶边。

7、卷取装置 卷取装置的作用是将产品平整，两边整齐的、松紧适度的卷到卷轴上，因此要求卷取装置能提供可靠的无级调速的卷取速度和松紧适度的张力。卷取有中心卷(主动卷)和表面卷取(被动卷)不 管是中心卷还是表面卷均要求卷芯要达到静平衡，这样才卷的平衡。

四、吹塑PE薄膜原料性能及要求

聚乙烯(PE)有LDPE、HDPE、LLDPE是目前产量最大，应用最广的塑料品种之一，约占世界塑料总产量的30%。它性能优良，容易成型，原料来源丰富，价格便宜，发展速度快。LDPE的熔点为105-110℃ HDPE的熔点为132-135℃ 作为吹塑薄膜有重包装膜、轻包装膜和农用膜。PE树脂的分子量用熔融指数M1的大小来表示，M1小的，其分子量较高，拉伸强度也较高，当M1大其分子量轻音乐上，强度也较低。作为工业重包装膜要M1小一点的，轻包装要M1大一点的，农膜也要求M1小一点的。M1只代表PE的分子量而不代表分子量的分布分子量和支化度的大小，因此一般也看一下密度。对PE而言，温度不能过高，薄膜发泡强度下降过低，塑好不好，产品无光泽，透明度下降，强度也下降。一般机尾120，机身前160℃-170℃ 机头-150℃

五、吹塑薄膜易出现的质量问题及解决办法

5.1 拉不上牵引(管坯易拉断)原因：机头温度过高或过低，解决办法：调整温度 单边厚度相差大 调整单边厚度 机器不出料 调整检查

5.2 泡管歪斜 原因：成型温度过高，冷却速度跟不上，薄膜厚薄不均匀，解决办法：调整模头 牵引夹辊两端夹力不平衡 调整夹力 冷却风环出风口未调平衡 调整它

5.3 晶点多 原因：材料本身分子量大小不均，解决办法：选择对型号的原料 加工T℃偏低 调整T℃ 过滤网稀或破洞 更换 机器本身L/D过小 适当提高T℃ 5.4 皱纹多 原因：模头加工精度不高，解决办法：提高光洁度 分解物粘污，口模周边 清理 5.5 道痕 原因：因有杂物和焦化物夹于模口内，解决办法：挖掉 5.6 水纹 原因：T℃低塑化不好，解决办法：提高T℃

5.7 薄膜厚薄不均匀 原因：模头偏中，解决办法：调整 模头周边温度不均匀 调整 吹胀比过大 减小 人字牌与模头中心不对中 调整 模管园周外来空气影响管坯摆动 隔离

5.8 皱折 原因：机头与人字牌中心不对中，解决办法：调整 薄膜厚薄不均匀 调整 冷却不均匀 调整 人字牌夹角大小不适应 调整 牵引夹辊两边夹力不平衡 调整 卷曲张力不恒定 调整

5.9 透明度差 原因：机身、机头温度偏低，解决办法：调整 冷却速率低 加大风量

5.10 合缝线痕迹明显 原因：模头流通设计不合理，合缝阻力大，解决办法：修正 模头压缩比设计不合理，压缩比过小 修正 模口内含有杂物卡住 挖掉 5.11 有疆块 原因：原料分子量分布过宽，解决办法：换之 加工温度过低 提高 5.12 膜管成竹节状 原因：牵引速度有波动，解决办法：调整 5.13 膜面粘联 原因：原料不对型号，解决办法：调换 加工温度过高 降低 冷却速率低 加大 吹塑薄膜机组开车应注意的事项

一、开车前的准备工作

1、检查主机马达是否处在低速位置，特别是整流子电机要分外注意，高速启动会损坏电机，或者高速启动会扭断螺杆。

2、检查机身的温度是否达到控制温度，开车前最好用玻璃管温度计校核一下，防止假相温度，对T℃要校正调好。

3、注意检查料斗内是否掉进杂物和铁物。

4、开车一定要在低速下启动。

二、开车时易出现的问题及解决方法

1、机器不出料，料斗口温度过高，有料熔融结块，将料口粘住影响下料(清理)。

2、马达皮带扩滑，主机未动，解决办法，张紧皮带或打防滑腊。

3、铰连之间漏料：铰连未上紧或未上平，对角上紧上平；过滤板不平变形，更换。

4、进气咀堵塞，不进气，清除漏料，分流梭与模之间有间隙压紧。

5、夹辊漏气导致薄膜卷取不平，调整间隙，将皮辊车平。

三、模头清理应注意的事项

1、模头清理应谨慎操作，要保持高的光洁度。

2、清理时一定要使用紫铜工具，不能用铁制工具。

3、清理砂光时一定要用100号砂布。

第二篇：聚乙烯生产工艺总结

高密度聚乙烯技术进展

HDPE简介

1953年低压合成HDPE，与LDPE、LLDPE 比较,HDPE 支链化程度最小,分子能紧密地堆砌,密度最大(0.941～0.965 gPcm3),结晶度高。HDPE 目前是世界生产能力和需求量位居第三大类的聚烯烃品种,其主要用于薄膜、吹塑、管材等 技术进展 催化剂

工业生产中主要使用Ti系Z-N催化剂、Cr系催化剂。生产工艺

HDPE的生产技术主要有：浆液聚合、气相聚合和溶液聚合。

浆液聚合法

此法是生产HDPE主要方法，工艺成熟，生产技术主要有Hostalen、Phillips、Innovene S、Equistar、Borieas、CX、Equistar 等。

1.搅拌釜式浆液聚合（Z-N催化剂 己烷溶剂，双釜聚合工艺）

basell：hostalen技术

三井油化公司：CX技术

很相似的工艺

浆液法连续工艺：操作温度压力低；采用并联及串联不同形式生产单、双峰产品；

原料要求不高

问题：细粉问题和低聚物生成量高，装置安全生产周期短

2.环管反应器工艺

（Cr系催化剂 异丁烷反应介质）

Phillips：Phillips工艺(单环管)

INNOS：Innovene S工艺（双环管）

环管反应器工艺特点：设备较少，投资成本低；细粉少和颗粒形态好。原料要求高

气相聚合法

典型代表：DOW化学公司的univation技术和INNOS公司的innovene技术

工艺特点：操作温度、压力低；可生产全密度聚乙烯；催化剂体系包括Ti，Cr系；茂金属催化剂；原料需要精制；不需要溶剂。

溶液聚合法

典型代表：NOVA公司的sclairtech工艺、DOW工艺和DSM公司的Compact工艺。工艺特点：原料要求低；反应停留时间短，产品切换快；采用溶剂，转化率高。

双峰高密度聚乙烯

双峰PE中高相对分子质量成分可赋予其良好的力学性能和耐环境应力开裂性能,而低相对分子质量成分起到润滑作用,改善其加工性能。因此,双峰PE 与单峰产品相比,有更好的力学性能、耐环境应力开裂性能及良好的加工性能,综合性能优异。

目前,双峰HDPE 的生产工艺主要有Borealis 公司的Borstar 工艺、Basell 公司的Hostalen 工艺、Spherilene 工艺INNOS 公司的Innovene S 工艺、三井公司的CX 工艺和Evolue工艺、NOVA 公司的Sclalrtech 工艺、DOW 公司的UnipolⅡ工艺等、双峰HDPE 主要应用于管材薄膜、中空产品等。

超高分子量PE(UHWPE)分子量长度是高密度聚乙烯的10-20倍，分子量达到100-600万。因分子量高而具有其他塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。

世界聚乙烯技术的最新进展

气相法工艺：Univation公司的Unipol工艺、BP公司的Innovene工艺和Basell公司的Spherilene工艺。气相法工艺由于流程较短、投资较低、生产灵活等特点发展较快, 目前的生产能力约占世界聚乙烯总生产能力的34%, 新建的LLDPE 装置近70%采用气相法技术。

Unipol工艺：目前该工艺是世界应用最广的聚乙烯工艺, 约占全球聚乙烯总生产能力的25%。该工艺的核心是用气相流化床反应器生产质量非常均匀的产品, 与其他工艺相比, 减少了共混后的处理装置。采用Univation 公司的间接冷却反应器技术可以在冷凝液含量很少或不增加进入反应器的冷凝液含量的情况下, 间接提高反应器的撤热能力, 还可以通过调节换热导管的冷凝液温度和速度来控制反应器的冷却程度, 减少了聚合物粘壁现象, 使工艺条件变得越来越宽容, 对冷凝液的操作方法也越来越多。

BP低压气相工艺：与Unipol非常相似。均采用冷凝态技术。只是冷凝液送入流化床的方式稍有不同。BP的方法是先将冷凝液与循环物流分离，然后用置于流化床内的喷嘴雾化，将其送入流态化床层。Unipol则不进行分离，冷凝液随循环物流一起进入流化床反应器。诱导冷凝和超冷凝技术所使用的惰性冷凝剂可以是异戊烷或己烷,选择的依据主要取决于原料来源和价格。

Sphrilene工艺：Spherilene 工艺最通用的设计是采用两台气相反应器串联这种方案可以满足产品分布较宽的需要。只采用Avant Z 系列催化剂, 不需切换其他催化剂, 就可生产全部范围的线性PE系列产品。

聚乙烯生产技术及其催化剂的研究进展

当代典型的P E 生产工艺有以下几种：（1）巴塞尔公司气相法Spheri l ene 工艺；（2）北欧化工公司北星（Bor s t a r）工艺；（3）BP 公司气相法I nn o v en e 工艺；（4）埃克森美孚公司管式和釜式反应工艺；（5）三井化学公司低压浆液法CX 工艺；（6）雪佛龙-菲利浦斯公司双回路反应器LPE 工艺；（7）Univa t ion 公司低压气相法Unipol 工艺；（8）Stami carbon 公司Compact 工艺；（9）巴塞尔聚烯烃公司Host al en 工艺；（10）埃尼化学公司高压法工艺；（11）Stami carbon 公司高压法工艺；（1 2）巴塞尔公司高压法Lu p o-t ech 工艺；（13）诺瓦化学公司Scl air t ech 工艺。

世界聚乙烯工业现状及生产工艺新进展

双峰技术

生产双峰PE有熔融共混、反应器串联、在单一反应器中使用双金属催化剂或混合催化剂等方法。目前生产商主要采用串联反应器方法,主要代表有Univation公司的UnipolⅡ工艺, Basell公司反应器串联的气相Spherilene工艺, Borealis公司的Borstar工艺,以及Phillip s、Mitsui、Basell、Solvay等公司开发的淤浆法串联反应器生产工艺等。

Borealis公司开发出生产双峰PE的独特Borstar工艺,于1995年在芬兰首次建成一套20万t/ a的生产装置并投入运行,可生产HDPE、LLDPE、MDPE等多种牌号的产品。其生产设备主要由独特的淤浆环管反应器和特制的流化床气相反应器串联而成,整个工艺过程高度灵活, PE分子质量及其分布易于控制。该工艺采用齐格勒-纳塔催化剂,产品密度为918～970 kg/m3 ,熔体流动速率(MFR)为0.02～100 g/10 min。在环管反应器中使用超临界丙烷作为稀释剂,可以生产构成双峰PE中低分子质量峰的聚合物,而在气相反应器内生产出构成高分子质量峰的聚合物,并可以根据要求调节分子质量的分布。Borstar双峰PE工艺采用两个反应器单独操作,可根据需要来控制分子质量的分布。

近年来,Univation公司致力于单反应器双峰HDPE技术的开发,已经开发出2种Prodigy双峰催化剂,并完成了5次工业试验。该技术采用经济的单一流化催化反应器和双峰催化剂,投资和生产成本比串联反应器节约35% ～40%。由于该反应器生产双峰HDPE主要依靠催化剂技术,很容易在现有的气相反应器中实施,因此有可能占据双峰HDPE更大的市场份额。

Univation公司还开发出Unipol-II生产工艺,增加了第二个聚合反应器,生产双峰LLDPE /HDPE树脂,并建成了30万t/ a的2个反应器串联的气相法生产装置。高分子质量的共聚物在第一个反应器中生成,低分子质量的共聚物在第二个反应器中生成。调节烯烃和氢的数量可以获得所需要的产品。

双峰聚乙烯的发展概况

Borstar生产工艺主要特点：

(1)在第1 阶段使用淤浆法的反应器可以使开车阶段稳定、品种更换的过渡期缩短;(2)在第1 个反应器中使用超临界丙烷稀释剂可以生成极低相对分子质量树脂;(3)在第1 阶段,从聚合物中完全分离出单体(丙烷稀释剂采用闪蒸的方法除去)可以使第2 阶段的聚合在独立的反应条件下进行;(4)在第2 阶段使用气相法的反应器可以生产不同性能的产品,而且产品中挥发性的烃含量较低;(5)反应器可以按比例放大满足大型生产装置的需要。

Montell 公司的Spherilene 生产工艺能够生产双峰聚乙烯树脂,它使用多个串联的流化床气相反应器,催化剂为齐格勒-纳塔催化剂。使用3 个反应器的串联系统(小型环式加上2个气相反应器)用来生产多峰产品具有优点,即它所用的催化剂能够优化其产品性能和一种催化剂体系(齐格勒-纳塔)能够生产全部的LLDPE/ HDPE产品。

Spherilene 工艺的特点与其他聚烯烃生产技术基本相似,其关键是催化剂技术。Spherilene 生产工艺的一个主要优点是在整个运行中没有采用任何冷凝方式而获得很高的产率。高产量与聚合过程的总停留时间有关, 大约为2.5 h ,比其他的气相法生产工艺的停留时间要短。另一个优点是由于轻质烃代替氮气在系统中用做稀释剂。这改进了传热效果,改进了聚合物高产量时的热稳定性(即减少了局部过热的可能性)。

此工艺生产聚丙烯技术占世界生产总能力的37%。

美国 Montell 公司开始研究MZCR技术，97年获得专利授权，98年中试，02年8月basell公司进行聚丙烯spheripol工艺改造，进行MZCR工业化，16Wt/a，02年10月公开MZCR工艺，注册商标为spherizone。我们可以努力将此技术运用到聚乙烯生产上来。

Basell公司开发了MZCR生产工艺，采用一个包括提升管、气固分离器和向下流的竖管的流化床环管反应器。设计概念与流化催化裂化（FCC）相近，是将催化裂化技术应用于其现有的单区循环反应器，如下图所示。

由于上升段和下降段具有不同的反应温度、压力，以及不同浓度的氢气和共聚单体的浓度，导致两区有不同分子量的聚合物生成。再通过不断混合，形成宽分子量分布的产物。多层洋葱结构是通过在两区内多次循环Tt/T循而形成的。

生长机理不同：生长的聚合物粒子在不同的环境中连续循环，每经过一次循环，就生成一层同一种或不同种的聚合物，最终可形成多层的洋葱结构，如图1.2b所示。

MZCR的特点：

1.设计简单，无内部机械构件，投资少

2.高效的移热能力和低能耗：上升段可靠过冷气体或部分冷凝气体移热，而且MZCR的操作气速可以大于带出气速，移热能力增加；下降段主要通过固体循环或输入液相单体或惰性介质来移去反应热。

3.产量比传统工艺高两成，允许在高压下操作，比传统反应器经济，为发挥催化剂最佳性能创造条件。

4.聚合物结构均匀（多层洋葱结构），改善聚合物性能，如刚性，耐热性，熔体强度，柔软度以及密封性能等等。

关于MZCR的思考： 阻隔流体的选择，可能使用一种以上的阻隔流体 此体系对催化剂不敏感，所以切换催化剂体系不会遇到麻烦。催化剂可任意选择。可用于生产不同种类的聚烯烃。是否可以考虑添加多种催化剂，以实现产品多样性要求。

Modeling小结：

1.沿着下降段，单体和氢气浓度均降低。

2.下降段中，低气速生成低分子量产品；低循环比可以生产宽分子量分布的聚合物，但降低气速和固体循环比会降低产率。

3.固体循环流量增加，PSD变得平滑、高固体循环流速下，系统行为像CSTR，而低循环流速时，系统行为像PFR。

4.下降段中，气速增加，MWD和PI随之增加；固体循环流速减少，MWD,PI增加。随着气体流速增加和固体循环流量减少，就有单体浓度增大，固体粒子停留时间延长，使得分子量和多孔性指数增加。

模型讨论了聚合物产量、PSD、分子量和多分散指数PI（粒径分布宽度的度量）.粒径分布：主要由停留时间决定。

多分散指数：随着固体循环流量的减小而增加。

然而，固体循环量减小，聚合物范围变大，均匀性降低，因此需控制循环量以平衡MWD和产物均匀性。

最佳固体循环流量主要取决于催化剂特性。分子量和多分散指数均随着活性增加而增加。

高活性的催化剂能完全发挥MZCR的特点。

MZCR modeling I.II I：讨论没有加内部阻隔气体时的情况，下降管顶部的浓度和上升段末端条件一样。

因为氢浓度不变，而单体浓度减小，（单体被消耗）则不同分子量聚合物在下降管中生成。

惰性气体存在限制了反应速率，维持分压，也移走了部分反应热。单体和惰性气体比不能太大，否则聚合物结焦黏壁。

催化剂流率越大，降低了聚合物的平均分子量。（单体竞争活性位）

增加惰性气体，降低了聚合物分子量。

上升段高气速导致各段低的气体消耗量，但气速对分子量影响不大。上升段的孔隙率降低，导致高的单体消耗速率，但增加不大。

低床高使得反应器的固体循环量更高，同时床层对反应器生产能力有较大影响。

II: 讨论有加内部阻隔气体时的情况，下降管顶部的气体条件发生了变化，而固体条件与上升管相同。

1.单体/氢气较小时，上升段生成高分子量的聚合物链，下降段生成低分子量的聚合物链，从而影响树脂的多分散性；单体/氢气较大时，两段聚合物区别不大。

2.气速的影响：上升段气速增大，使固体气速变大，使得反应器区域中总的固体循环量减小，减少反应区域的停留时间。使得分子量变窄，有更多的高分子量生成。反之亦然。3.低的下降管床高能增加生产能力，单体/氢气变小，使得产物的分子量分布较窄。同时，低下降管床高能生成较高的分子量产品。

4.上升段孔隙率降低增加了此区域聚合物量生成，降低了下降段的停留时间。

第三篇：高密度聚乙烯膜施工法（精选）

高密度聚乙烯膜施工法

河北科工建筑工程有限公司一分公司

前言

高密度聚乙烯膜也被称为HDPE膜，HDPE防渗膜虽然在1969年就已推出，但这种塑料防渗材料并没有得到广泛的应用，直到1980年HDPE防渗膜才被引进我国。2005年圆明园湖底“防渗膜”事件引发对城市生态的空前关注，这才让我们更加地意识到生态环境的问题，之后HDPE膜成为了环境保护通用的材料，目前我国HDPE膜的生产基地主要分布在华东地区发达城市，目前还在不断开发其新的用途。

1、HDPE膜工法特点：

1）防渗系数高—防渗膜具有普通防水材料无法比拟的防渗效果，HDPE防渗膜具有高强抗拉伸机械性，它优良的弹性和变形能力使其非常适用于膨胀或收缩基面，可有效克服基面的不均匀沉降,水蒸汽渗透系数K<=1.0*10-13g.cm/c cm2.s.pa.2）化学稳定性—防渗膜具有优异的化学稳定性，被广泛用于污水处理，化学反应池，垃圾填埋场。耐高低温，耐沥青,油及焦油，耐酸、碱、盐等80多种强酸强碱化学介质腐蚀

3）耐老化性能—防渗膜具有优秀的抗老化、抗紫外线、抗分解能力，可裸露使用，材料使用寿命达50-70年，为环境防渗提供很好的材料保证

4）抗植物根系—HDPE防渗膜具有优异抗穿刺能力，可以抵抗大部分植物根系

5）高机械强度—防渗膜具有良好机械强度，断裂拉伸强度28MP，断裂延伸率700%

6）成本低效益高—HDPE防渗膜采用新型技术提高了防渗效果，但生产工艺更加科学、速捷、所以产品成本反而低于传统防水材料，经实际测算采用HDPE防渗膜的一般工程要节约成本50%左右

7）施工速度快—防渗膜有很高的灵活性，有多种规格多种铺设形式满足不同工程防渗要求，采用热熔焊接，焊缝强度高，施工方便、快速健康

8）环保无毒性—防渗膜采用的材料均为无毒环保材料，防渗原理是普通物理变化，不产生任何有害物质，是环保、养殖、饮用水池的最佳选择

2、适用范围 1）环保，环卫（如生活垃圾填埋场，污水处理厂，电厂调节池，地下基础防水防渗，厂房屋顶防潮工业，医院固体废弃物等）

2）水利（如江河湖泊水库堤坝的防渗，堵漏，加固，水渠的防渗，垂直心墙，护坡等）

3）市政工程（高速公路，地铁，建筑物的地下工程，种植屋面，屋顶花园的防渗，污水管道的内衬等）

4）园林（屋顶花园，人工湖，河道，蓄水池，高尔夫球场的水塘底衬、护坡，绿化草坪防水防潮等）

5）石化（化工厂，炼油厂，加油站的储油罐防渗，化学反应池，沉淀池的内衬，二次衬层等）

6）矿业（洗选池、堆浸池、堆灰场、溶解池、沉淀池、堆场、尾矿的底衬防渗等）

7）交通设施（公路的基础加固，涵洞的防渗）

8）农业（水库，饮用水池，蓄水塘，灌溉系统的防渗，农业养殖如养猪场化粪池）

9）水产养殖业（水产养殖池，集约化、工厂化养殖池，鱼塘，虾池的内衬，海参圈护坡等）

10）盐业（盐场结晶池，卤池苫盖，盐膜，盐池塑苫膜）

3、工艺原理

4、施工工艺流程及操作特点 第一章、基面要求

1.铺设HDPE土工膜前，应会同土建方、建立、设计、业主对铺设基底进行全面检查，符合设计要求、满足施工条件，并作交接检记录后方可施工。

2.基面质量应符合设计要求：基坑底面、坡面及其坡比、边坡上锚固槽、坡面与义面交接处处理，仓壁混凝土结构基面均应严格达到设计要求。

3.基面应干燥、压实、平整、无裂痕、无明显尖突、无泥泞、无凹陷，垂直深度25mm内部应有树根、瓦砾、石子、钢筋头、玻璃屑。其平整度应在允许的范围内平缓变化，坡度均匀，坡度一致。

4.基面上的阴阳角处影圆滑过渡，柱根部应做成圆弧状。

5.基底表面干燥，含水率宜在15%以下。

6.基底应密实均匀，土质基底的干密度不得小于1.4t/㎡。

7.在土建、监理、设计单位、业主、总承包人验收签字认可后便可进行铺土工膜施工。

第二章、施工的气候要求

1.气温一般应在五摄氏度以上，低温时土工膜应紧张些，高温时土工膜应放松些。

2.风力在四级以下。

3.气温过低时，4级以上大风及雨雪天气一般不应施工。

4.在风天气，风力影响土工膜施工时，待焊的HDPE土工膜应用砂袋压牢。

第三章、HDPE土工膜铺的铺设

1.铺设HDPE土工膜前应由土建工程相应的合格验收证明文件。

2.HDPE土工膜裁切之前，应该准确丈量其相关尺寸，然后按实际裁切，一般不宜按图示尺寸裁切，应逐片编号，详细记录在专用表格上。

3.铺设HDPE土工膜时应力求焊缝最少，在保证质量的前提下，尽量节约原材料。同时也容易保证质量。

4.膜与膜之间接缝的搭接宽度一般不小于10cm，通常就使焊缝排列方向平行于最大坡度，即沿坡度方向排列。

5.通常在拐角及畸形地段，应是接缝长度尽量减短。除特殊要求外，在坡度大于1：6的斜坡上距顶坡或应力集中区域1.5米范围内，尽量不设焊缝。

6.HDPE土工膜在铺设中，应避免产生人为褶皱，温度较低时，应尽量拉紧，铺平。

7.HDPE土工膜铺设完成后，应尽量减少在膜面上行走、搬动工具等，凡能对HDPE防渗膜造成危害的物件，均不应放在膜上或携带在膜上行走，以免对膜造成意外损伤。

第四章、土工膜的焊接

1.热锲焊机焊接工序分为：调节压力设定温度设定速度焊缝搭接检查装膜入机启动马达加压焊接。

2.接缝处不得有油污、灰尘，HDPE土工膜的搭接段面不应夹有泥沙等杂物，当有杂物时必须在焊接前清理干净。

3.每天焊接开始时，必须在现场先试焊一条0.9mm×0.3mm的试样,搭接宽度不小于10cm,并用拉力机现场进行剥离和剪切试验,试样合格后,便可用当时调整好的速度、压力、温度进行正是焊接。试样上需标明日期、时刻、环境温度。热锲焊机在焊接过程中，需随时注意焊机的运行情况，要根据现场的实际情况对速度和温度进行微调。

4.焊缝要求整齐、美观、不得有滑焊、跳走现象。

5.在遇上土工膜长度不够时，需要长向拼接，应先把横向焊缝焊好，再焊纵缝，横向焊缝相距大于50cm应成T字型，不得十字交叉

6.相邻土工膜焊缝应尽量错缝搭接，膜块间形成的结点，应为T字型，尽量减少十字型，纵模向焊缝交点处应用挤压焊机加强。

7.焊膜时不许压出死折，铺设HDPE土工膜时，根据当地气温变化幅度和HDPE土工膜性能要求，预留出温度变化引起的伸缩变形量

8.当手提焊机的温度控制所指示的焊机温度低于200℃时，要用干净的布或棉纱掸掉再焊，必要时应重新打磨，切忌用手擦.垃圾填埋场HDPE土工膜施工流程

1.工程正式开工时，应具备如下条件：

1.1材料已全部运达现场；或经过业主同意分批到货，到货进程能确保安装进度，第一批到达的材料完全可满足10-15天安装的需要；材料已运达现场。

1.2材料已见证取样,经过有塑料制品质量检测、鉴定资质的部门作了主要材料特性复核检验，其各项指标均不低于设计及出厂检验证书的数据。1.3按“施工组织设计”要求所组建的现场经理部的人员和工人以及各种设备均已到位。

1.4防渗基层已经过业主、监理的验收，符合设计要求的铺设防渗层的条件。2施工程序

2.1如果工程工期要求紧,施工安排的科学性和合理性则至关重要,为保证施工安排的均衡、有序和流水作业，各施工段即相互配合，又能各自独立进行段内流水作业，分部逐层铺设安装，各层依次推进，并行操作与交叉施工相结合。

填埋区防渗层土工材料的总体铺设顺序原则上是“从上到下，先边坡后场底”，以边坡上某一点为基点（具体位置中标后、开工前根据现场土建基底的实际情况另定），由一个方向按顺序展开工作面。上道工序与下道工序之间应尽量紧凑，不要相隔太长时间，以免造成不必要的返工，只要上道工序提供了足够的工作面，下道工序应马上进行施工，人而使各工序一环扣一环、平等同步施工。同时，各土工材料应当天铺设当天验收，以便进行下道工序的施工，验收结果成为最终验收的一部分内容。2.2、施工流水段的划分

根据工程的特点，总的施工原则是按照“先上后下”的施工顺序组织流水作业，上道工序与下道工序之间尽量紧凑，不要相隔太长时间，以免造成不必要的返工，只要上道工序给下道工序提供了足够的工作面，下道工序应马上进行施工。3施工主要工序

3.1 HDPE土工膜安装程序及工艺要求 3.1.1土工膜安装应具备的条件：

A、材料已经抽样送检，其技术指标符合设计要求； B、机械设备已检修调试完毕，电源已接通；

C、前一道工序已施工完毕并经检查，验收合格； D、施工技术方案已获得批准；

E、已经召开过现场协调会议，各配合单位已准备就绪； F、气候条件符合土工膜施工的要求：

对天气的要求：气温一般应在五至四十摄氏度之间，低温时土工膜应张紧些，高温时土工膜应放松些，气温过低时，4级以上大风及雨天一般不应施工。在有风天气，风力影响土工膜施工时，待焊的HDPE土工膜应用砂袋压牢。

G、使用标准

《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》（SL/T231-1998）《土工合成材料应用技术规范》(GB50290-1998)《土工合成材料测试规程》(SL/T235-1999)3.1.2存储、运输和处理HDPE土工膜

HDPE土工膜卷在安装展开前要避免受到损环。HDPE土工膜卷应该堆放于经平整不积水的地方、高不超过四卷的高度，并能看到卷的识别牌。在存储过程中，要保持标签完整和清晰。

在运输过程中，包括现场从材料储存地到工作地的运输，HDPE土工膜卷必须避免受到损坏（包括将卷材从场内的储存地运到工作区）。

受到物理损坏的HDPE土工膜必须要修复。受严重损坏的HDPE土工膜（整卷或部分）不能使用。

3.1.3 HDPE土工膜的施工方法

土工膜的施工焊接主要有二种方法:双缝热合焊接和单缝挤压焊接、其操作应符合相关规范要求。

3.1.4.1双缝热合焊机的施工程序和工艺要求： A、施工前的准备工作：

在正式焊接之前所要进行的准备工作包括以下几个方面： a、对铺膜后的搭接宽度的检查：HDPE土工膜焊接接缝搭接长度为80-100mm。b、在焊接前，要对搭接的200mm左右范围内的膜面进行清理，用湿抹布擦掉灰尘、污物，使部分保持清洁、干燥。

c、焊接部位不得有划伤、污点、水分、灰尘以及其他妨碍焊接和影响施工质量的杂质。d、试焊

在正式焊接操作之前，应根据经验先设定设备参数，取300×600mm的小块膜进行试焊。然后在拉伸机上进行焊缝的剪切和剥离试验，如果不低于规定数值，则锁定参数，并以此为据开始正式焊接。否则，要重新确定参数，直到试验合格为止。当温度、风速有较大变化时，亦应及时调整参数，重做试验，以确保用与施工的焊机性能、现场条件、产品质量符合规范要求。试焊成功或失败的评定标准是：

对粘结的焊缝进行剪切和剥离检验时，只能膜被撕坏，不能出现焊口的破坏。

e、当环境温度高于40℃或低于0℃时不能进行土工膜的焊接。f、水平接缝与坡脚和存有高压力地方的距离须小于1.5m。B、热合焊机焊接土工膜时应遵守相应程序。C、热合焊机焊接的操作要点：

a、开机后，仔细观察批示仪表显示的温升情况，使设备充分预热。b、向焊机中插入膜时，搭接尺寸要准确，动作要迅速。

c、在焊接中，司焊人员要密切注视焊缝的状况，及时调整焊接速度，以确保焊接质量。

d、在焊接中要保持焊缝的平直整齐，应及早对膜下不平整部分采取应对措施，避免影响机顺利自行。遇害到特殊故障时，应及时停机，避免将膜烫坏。

e、在坡度大于1:3的坡面上安装时，司焊和辅助人员必须在软梯上操作，且系好安全带。

f、在陡坡或垂直面处作业时，司焊人员要在吊篮里或直梯上操作，均应系牢安全带。必要时，在坡顶处设置固定点，对焊机的升降进行辅助控制，以便于准确操作，并确保焊机的安全进行。

g、司焊人员必须监近代焊机的电源电压是在220±11V之内，否则应即时停机检修。

h、从事环境工程作业的HDPE土工膜焊接的司焊人员，必须是中级或中级以上的焊工。如果是初级焊工操作必须有中级或中级以上焊工在一旁指导、监视、并由监视人签字。i、在从事热合焊接时，根据安装条件，一般为2-3个人为一组，其中至少有一名中级或中级以上焊工负责司焊。

HDPE土工膜焊机 HDPE

土工膜焊接作业

第四篇：聚乙烯技术综述

聚乙烯技术综述

摘要：按产品类型来分，聚乙烯可分为高压低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯。本文对其催化剂技术和生产工艺分别进行简要介绍。关键词：聚乙烯 技术 低密度 高密度 线性

目前世界上拥有聚乙烯技术的公司很多，拥有LDPE技术的有7家，LLDPE和全密度技术的企业有10家，HDPE技术的企业有12家。从技术发展情况看，高压法生产LDPE是PE树脂生产中技术最成熟的方法，釜式法和管式法工艺技术均已成熟，目前这两种生产工艺技术并存。发达国家普遍采用管式法生产工艺。此外，国外各公司普遍采用低温高活性催化剂引发聚合体系，可降低反应温度和压力。高压法生产LDPE将向大型化、管式化方向发展。低压法生产HDPE和LLDPE，主要采用钛系和络系催化剂，欧洲和日本多采用齐格勒型钛系催化剂，而美国多采用络系催化剂。现将世界上主要应用的聚乙烯生产技术简单介绍如下：

一、低密度聚乙烯

低密度聚乙烯(LDPE)于20世纪30年代末首次投入生产，包括几种化学和物理性质不同的乙烯均聚物、共聚物和三聚物，其密度处于0.915～0.935克／立方厘米的范围。有支链分子结构的均聚物常称为高压低密度聚乙烯(HP-LDPE)，系用高压釜或管式法进行生产，操作压力约为1050—3500公斤／平方厘米。用高压釜生产的聚乙烯，其特点是聚乙烯分子有很多长支链，易于加工，产品适用于挤出、涂层和高强度重负荷薄膜生产；用管式法生产的聚乙烯，其分子具有的长支链不如前者多，适于生产透明包装膜。

在HP-LDPE的生产中，乙烯的聚合为强放热的自由基聚合反应。高压釜反应器的乙烯单程停留时间约为20～40秒，单程转化率约为15%～20%；在管式反应器中，乙烯典型的停留时间约为35—50秒，转化率则为20%～30%。采用的自由基引发剂包括十二酰过氧化物、过氧特戊酸叔丁酯、过辛酸叔丁酯、过苯甲酸叔丁酯和过氧醋酸叔丁酯等。在高压釜式法中，通常一台釜只使用一种引发剂，但若多台釜串联，则不同的釜可采用不同的引发剂。在管式反应器中，沿管长不同区域可采用不同的引发剂。

高压乙烯共聚物的生产与上述均聚物生产相似，也采用自由基聚合。当乙烯与所希望的共聚单体，如醋酸乙烯共聚时，用过氧化物或过醋酸酯引发，得到所谓E—VA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)树脂。用于制造薄膜的最普通EVA，通常含有2%～5%的醋酸乙烯。也有的产品含有高达18%的醋酸乙烯。EVA是最为重要的乙烯共聚物。它使产品的韧性、低温性质、透明度和加热密封性能得到改进。

工业上重要的其它乙烯共聚物还包括乙烯与丙烯酸酯的共聚物、乙烯与酸的共聚物以及含离子键的共聚物。乙烯与丙烯酸烷基酯，如丙烯酸乙酯、甲酯或丁酯共聚，可得到相应的共聚物。这些共聚单体显示极性，可改变所得聚合物的弹性、结晶度和热性质。乙烯-丙烯酸甲酯的共聚物(E-MA)与EVA相似，但热稳定性较高。工业EMA通常含有18%－28%的丙烯酸甲酯，在挤出加工中，可单独或掺混使用。乙烯—丙烯酸乙酯共聚物(EEA)的产品范围，包括有弹性的适于热熔粘结的低熔点产品直至有非常高韧性和弹性的产品。一般来说，EEA含有15%－30%的丙烯酸乙酯，具有弹性和极性。乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)含有5%－20%的丙烯酸丁酯，用于挤出和共挤出膜，作为热密封和结合层材料。

乙烯也可与丙烯酸聚合，得到乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)，或与甲基丙烯酸聚合，得到乙烯—甲基丙烯酸共聚物(EMAA)。这些酸可降低共聚物的结晶度，并使加热密封所需的温度降低，且给聚合物以高极性，促进粘结力，特别是聚合物与金属，如铝以及与极性基体，如玻璃的粘结力。典型的酸共聚单体的含量范围为3%－20%。

用钠、锌或其它阳离子化合物中和EAA或EMAA可生成聚合物盐或含离子键的聚合物。含离子键的聚合物是含有链间离子键聚合物的专业术语。这类共聚物有非常高的透明度。和乙烯与酸的共聚物相比，有较高的熔体强度。

随共聚单体含量增加，HP-LDPE的密度增加，其范围约为0.923～0.968克／立方厘米。

对于高压聚乙烯均聚物的生产，目前的研究重点是开发新的自由基引发剂，以改进生产的经济性以及控制聚合物的分子结构。而对于共聚物生产来说，则主要是发现能改进物理和化学性能的新产品，供已有和新的应用采用。近来新建的HP-LDPE装置大都选用管式法工艺。管式反应器的单线生产能力现已可达20万－30万吨／年。与早先管式反应器的转化率为20%～30%相比，管式法的平均单程转化率现在已可提高到40%。此外，据报导，目前正在开发一种采用串联高压釜的新LDPE工艺，它可使反应器的转化率至少达35%，产量增加50%，可变成本降低25%，此工艺可有效地用于改造已有工厂。现在较为著名的HP-LDPE生产技术有ICI、BASF和Basell等工艺。

预计2006年，世界HP-LDPE的生产能力为2121万吨／年，消费量则约为1892万吨／年。2003年，我国的HP-LDPE生产能力约为89.8万吨，主要采用国外引进的工艺，包括管式法和高压釜工艺进行生产。此外，我国还用引进的管式法工艺每年约生产5万吨EVA树脂。

二、高密度聚乙烯

聚乙烯的第二大类产品是高密度聚乙烯(HDPE)。高密度聚乙烯自1959年问世以来，已取得惊人的发展。现在广泛用于不同的领域，例如包装、管道、电线和电缆等应用领域。

(一)物理性质

高密度聚乙烯是分子中有重复乙烯单元的线性热塑性塑料。乙烯是聚合物的主要成分，也可含有1～2wt%的α—烯烃共聚单体。目前使用最广泛的α—烯烃是丁烯-

1、己烯—1和辛烯-1。但有时也采用4-甲基戊烯—1(4-MP-1)作为共聚单体。HDPE共聚物含有少量支链，可改进树脂的性能，使之可用于某些有应力的场合。一般来说，HDPE的密度范围为0.941—0.965克／立方厘米。密度范围为0.926～0.940克／立方厘米的中密度聚乙烯有时也被分类为高密度聚乙烯。

树脂的分子量分布、平均分子量和密度是影响最终产品的关键性质。典型的高密度聚乙烯，其平均分子量为40000～300000。高分子量(HMW)高密度聚乙烯的平均分子量处于200000—500000之间。为了弥补高分子量树脂加工的本征困难，一些生产商制造所谓双峰树脂来改进其加工性。超高分子量(UHMW)聚乙烯树脂，其平均分子量超过3000000。

(二)生产工艺

高密度聚乙烯的生产工艺可分为气相工艺、淤浆工艺和溶液法工艺三种。

气相工艺系采用流化床反应器(如Union Carbide工艺、BP工艺)或搅拌反应器(如Elenac工艺)，使乙烯直接聚合为固体聚合物颗粒。淤浆工艺则是将溶解在烃类稀释剂中的乙烯，聚合成悬浮在烃类稀释剂中的固体聚合物颗粒，所采用的反应器形式有四种：搅拌反应器(如Henac工艺、Asahi工艺)、采用两段反应工艺的搅拌反应器(如Nissan工艺、Mitsui工艺)、采用异丁烷为稀释剂的连续环形.反应器(如Chevron Phillps的颗粒状工艺)以及采用C6或较重稀释剂的连续环形反应器(如Solvay工艺)。溶液法工艺是将溶解在反应溶剂(一般为环己烷或一种石蜡烃)中的乙烯，聚合为溶于溶剂中的聚合物。溶液法使用的反应器有三种：中压(1500磅／平方英寸)反应器(如NOVA工艺)、低压(400磅／平方英寸)冷却反应器(如Dow工艺)和低压绝热反应器(如DSM工艺)。这些工艺目前均在工业上运转，由于每种工艺均有其各自最为合适的产品牌号范围，因此在经济上不存在相互竞争。

(三)催化剂

聚合技术进步的关键在于催化剂的开发。近年来，在催化剂活性和活性位控制方面已取得显著进展。

目前用于生产HDPE的催化剂体系可分为三种基本类型：浸渍在二氧化硅或二氧化硅—氧化铝载体上的络合铬化合物，化学上与固体含镁载体结合的络合钛化合物，以及基于单活性位或茂金属的催化剂。

理论上，基于铬和钛的催化剂可用于所有类型的工艺。然而，各生产商倾向于在每种生产线中只采用一种类型的催化剂。

基于铬的催化剂主要被Chevron Phillips和Union Carbide(现在Dow)以及购得他们转让技术的生产商所采用。一般来说，此催化剂系借将铬氧化物溶液浸渍至载体上，继之借化学和／或加热来活化。这种催化剂有许多变型，它系在催化剂制备之前或在制备过程中使铬化合物或其载体进行化学改性，以改变获得的HDPE的特性(分子结构)。

基于钛的催化剂被世界上大多数HDPE生产商所采用。典型地说，它们是将氯化钛载在磨碎的固体氧化镁上，或使有机可溶解的镁化合物与钛化合物反应，继之用一种试剂，如四氯化硅使之氯化来制造。这类催化剂通常要使用有机铝助催化剂。

茂金属催化剂是由锆、铪和钛的茂金属与铝氧烷助催化剂构成的有规立构催化剂。它可更为精确地控制分子性质，使产品能裁缝至适合特定应用的需要。虽然早先的大多数研究系针对单活性位催化剂(SSC)在气相和溶液法装置中的应用，但近来的改进已使其可用于淤浆工艺。Asahi、Borealis、Elenac(以前BASF)、Dow、Exxon Mobil、ATOFINA和Chevron Phillips均拥有用单活性位催化剂以淤浆工艺生产聚乙烯的生产技术。Asahi和ATOFINA则已可进行基于茂金属的HDPE工业生产。

(四)催化剂及生产工艺的改进

茂金属催化剂的研制成功，促进了先进Ziegler-Natta(Z-N)催化剂的开发，它可以生产出与茂金属相似的HDPE。Equister首先在环形反应器中，用其新的STAR(r)SSC催化剂完成了HDPE生产。此催化剂生产的HDPE有长的支链和窄的分子量分布(MWD)，以及良好的抗；中性和改进的透明度，且易于加工。NO—VA也在其先进的Sclartech溶液法工艺中，以工业规模使用了一种先进的Z-NSSC催化剂，同时还在Unipol和Innovene(BP)气相工艺中进行了试验，据报导，用此技术可生产低至中密度牌号聚乙烯，其物理性质和加工性能均得到改善。

除催化剂外，工艺系统也出现了改进。一个例子是使气相法工艺的循环物流含有冷凝液来提高气相反应器的生产能力。现在，Univation Technologies(Exxon-Mobil与Dow合资的技术转让公司)和BP均转让它们各自的“超冷凝方式”技术。常规的气相法反应器，其生产能力受热去除能力所限制。在UnkmCarbide最初提出的冷凝方式操作的专利中，循环冷却气流中含有的冷凝液量限于10%～12%。但在超冷凝方式操作中，进入流化床反应器的冷凝液量可达50%。采用此技术来改造已有装置，只用新建装置1／2的投资，就可使生产能力提高1倍。

双峰树脂因其较好的加工性与性质之间的平衡受到青睐。广泛采用双峰HDPE技术的主要问题是需采用两台串联的淤浆反应器。茂金属催化剂的出现，使得有可能采用一台反应器生产双峰HDPE，节省了投资。Univation Technologies开发了一种共载体技术，避免了组份间不希望的相互影响，生产出的双峰HDPE树脂除有线性和长支链分子的双峰结合外，还结合了双峰分子量分布和双峰共聚单体的组成分布。

2001年全球HDPE的生产能力约为2720万吨。其中，淤浆装置占62%，气相装置占31%，其余7%则为溶液法装置。估计2006年HDPE的消费量将由2001年的2154万吨增加到2773万吨。预计届时淤浆装置的能力分享稍有下降，为58%，而气相和溶液法装置所占的比例则将分别增至34%和8%。2003年，我国HDPE的生产能力为123万吨。主要采用由国外引进的淤浆法技术生产，少量用引进的气相法工艺生产。

三、线性低密度聚乙烯

聚乙烯的第三大类产品是线性低密度聚乙烯(LLDPE)。

第一代线性低密度聚乙烯是乙烯与较重α—烯烃，如丁烯—

1、己烯—1和辛烯-1的共聚物。其密度处于0.915～0.940克／立方厘米之间。一般来说，共聚物中共聚单体的含量为5—12wt%。聚合物的性质随其所用共聚单体而异。常规LLDPE的分子结构以其线性主链为特征，只有少量或没有长支链，但包含一些短支链。没有长支链使聚合物的结晶性较高。与HP-LDPE相比，LLDPE的熔点较高，但透明度较低。然而，其拉伸强度、耐击穿性、耐撕裂性以及伸长率均提高。

通常，LLDPE树脂用密度和熔体指数来表征。密度由聚合物链中共聚单体的浓度决定。共聚单体的浓度决定了聚合物中的短支链量。短支链的长度则取决于共聚单体的类型。共聚单体浓度越高，树脂的密度越低。此外，熔体指数是树脂平均分子量的反映，主要由反应温度决定。平均分子量与分子量分布无关，后者主要受催化剂类型影响。

LLDPE系在20世纪70年代由Union Carbide工业化。它代表了聚乙烯催化剂和工艺技术的重大变革。亦即，所生产的产品范围显著扩大；用配位催化剂代替自由基引发剂；以及用较低成本的低压气相聚合取代成本较高的高压反应器。

如前所述，LLDPE的密度范围处于0.915～0.940克／立方厘米，但按ASTM的D—1248-84规定，0.926～0.940克／立方厘米的密度范围属中密度聚乙烯(MDPE)。新一代LLDPE将其密度扩大至包括塑性体(0.890—0.915克／立方厘米)和弹性体(<0.890克／立方厘米)。但美国塑料工业协会(SPI)和美国塑料工业委员会(APC)只扩大LLDPE的范围至塑性体，不包括弹性体。在美国和西欧，Union Carbide和Dow Chemical从20世纪80年代中期起，出售基于乙烯的早期塑性体和弹性体，并将它们称之为非常低密度的聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)树脂。

第一代LLDPE树脂是HP-LDPE的类似物，有卓越的物理性质，但透明度和加工性能则较差。这些缺点使其应用受到限制，只能作为掺混树脂使用。它促使进一步开发有改进透明度和加工性能的下一代LLDPE树脂。到20世纪90年代初，基于采用改进的Ziegler-Natta(Z-N)催化剂和反应器，出现了第二代LLDPE树脂。在新催化剂的筛选过程中，还发现了新的络合单活性位茂金属和被限定的几何结构，它被用于生产分子结构可满足特定应用的第三代LLDPE。然而，这些树脂的透明度和加工性能仍然不如HP-LDPE。现在许多聚合物公司正对基于Ni-Pd和Fe-Co络合物的第四代单活性位聚乙烯配位催化剂进行评估。

(一)茂金属催化剂

茂金属催化剂体系由茂金属络合物和助催化剂构成。一般来说，它们是一种均相催化剂体系，但可载在对催化剂行为只有很小影响的惰性固体颗粒上。它们之所以被称为“单活性位”催化剂，是因为每一个茂金属络合物的分子只形成一个催化剂活性位。因此，若只采用一种茂金属化合物，则所有活性位相同。所有茂金属都是单活性位，但不是所有单活性位都是茂金属，例如上面提及的Ni-Pd和Fe-Co也是单活性位催化剂。

茂金属络合物是一种至少含有一个环戊二烯配位体的有机金属络合物。虽然茂金属一般要求至少有两个环戊二烯配位体，但此定义现已扩展至包括仅有一个环戊二烯的聚乙烯催化剂。与常规Z-N催化剂类似，通常茂金属催化剂体系所用的助催化剂也是烷基铝的衍生物。由于由铝氧烷类化合物组成的催化剂体系具有高活性，因此它已被工业上采用。铝氧烷类化合物是含有Al-O-Al链段的齐聚的部分水解三烷基铝类。其中，以用三甲基铝制成的甲基铝氧烷(MAO)最为活泼。

(二)茂金属聚乙烯

首次工业化生产的茂金属聚乙烯系列产品是“塑性体”系列产品。塑性体是一专业术语，表示密度处于0.860—0.915克／立方厘米之间的茂金属聚乙烯。最初的塑性体系用高压釜工艺进行生产。其最初用途是作为热密封或粘合层材料使用，特别是用来作为共挤出扩散膜或层压制品。它的高氧气渗透性也使其可用于新鲜制品的包装。而其低熔点、窄熔融范围、较高的软化点以及与许多其它树脂有较好的兼容性，则使它很适合作为袋材的配料。因为塑性体有极高的韧性和良好的热密封性，可广泛用来作为“性能提高剂”，与所有其它聚烯烃，特别是与聚丙烯和聚乙烯掺混。

另一类茂金属聚乙烯是mLLDPE。它主要用于成卷或日用薄膜领域。这些mLLDPE一般系由大的气相反应器进行生产。mLLDPE众所周知的特性是有良好的韧性，可用于制造拉伸膜、重负荷袋、金属垃圾箱的衬里和软的食品包装袋。mLLDPE的两个特定应用的例子是用于冷冻食品包装和纸的外包装薄膜。也正在评估将茂金属聚乙烯用于挤出涂敷和层压制品。

一种新的茂金属聚乙烯系列产品mVLDPE也由气相工艺进行生产，它可满足较高的性能要求，用于要求有很好热密封性能(低的初始密封温度和高的粘结强度)和透明度的食品包装。它具有mLLDPE的韧性，同时其热密封性和透明度处于mLLDPE与塑性体之间。此新的聚合物将与乙烯共聚物，如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)相竞争。

虽然如上所述，对于烯烃聚合，目前大部分注意力均集中在茂金属催化剂上。但其它新的催化剂技术，如单活性位(S-S)有机金属催化剂以及改进的Z-N体系催化剂也已成为开发研究的重点。工业界和科学界的研究人员正致力于寻求与茂金属催化剂有同等高活性和等规度的新型催化剂。在这些新型催化剂中，最为重要的是Ni-Pd(DuPont)、Fe-Co(BP)和非茂金属S-S(NOVA)等催化剂。

(三)生产工艺

在气相LLDPE工艺问世之前，聚乙烯的生产限于采用高压(釜式或管式法)和较低压力的溶剂和淤浆法工艺。这些工艺以其特定的产品市场为目标，分别生产HP-LDPE、MDPE和HDPE。每一种工艺仅能生产有限密度变化范围的产品。气相LLDPE工艺问世后，使此情况发生很大变化。它可用同一反应器生产所有密度范围的PE产品，能灵活地根据市场需求变化，改变所生产的PE品种。

现在，LLDPE树脂可用液相和气相工艺进行生产。液相工艺中，Dow Chemical的冷却低压法和NOVA Chemicals Corporation的中压法占压倒优势。这两种工艺均可切换生产LLDPE和HDPE。虽然历史上淤浆法以生产HDPE和MDPE为主，但现在已可生产LLDPE和塑性体。此外，LLDPE也可用高压釜和管式反应器制造。

Univation Technologies和BP控制了气相法LLDPE生产技术的转让。气相法技术也能切换生产LLDPE和HDPE。但如前所述，由于产品牌号切换会产生大量不合格的过渡产品，经济上不合算。因此，通常的做法是，一套装置在一段时间内专用于生产一种主要产品，而在另一段时间内生产另一种产品，不经常进行产品切换。2001年，美国的LLDPE生产，70%采用Univation气相技术，19%采用BP气相工艺，其余11%则用Montell(现Basell)和Quan-Turm Chemical(现Equistar)工艺生产。

Univation的低压气相流化床工艺，亦即UnipolTM工艺是生产LLDPE的最普通工业化工艺。在此工艺中，乙烯和共聚单体(丁烯α-1或己烯-1)在流化床反应器中聚合，生成颗粒状聚合物。其特点是将一种载体型钛或钛-铬催化剂粉末连续送入流化床反应器，并连续地由反应器取出聚合物产品颗粒。在流化床中，增长的聚合物颗粒被循环的乙烯／共聚单体物流流态化。循环物流通过外部冷却器冷却，除去反应热。反应器压力约为300磅／平方英寸，反应温度约为88℃。UnipolTM工艺也可用于生产聚丙烯，采用Shell的超高活性催化剂(SHAC)。

BP的低压气相流化床工艺与UnipolTM工艺非常相似。仅冷凝液送入流化床的方式稍有不同。BP的方法是先将冷凝液与循环物流分离，然后用置于流化床内的喷咀雾化，将其送入流态化床层。UnipolTM则不进行分离，冷凝液随循环物流一起送入流化床反应器。

Montell(现Basell)的Spher-ileneTM工艺能生产密度范围为0.890～0.970克／立方厘米的可裁缝分子量分布的聚乙烯。此工艺采用一台的液相环形反应器与一或二台气相流化床反应器串联，可使用C2～C8烯烃共聚单体的混合物，在反应器内生成掺混物和合金。因此工艺可直接得到球形聚合物，故可取消挤出造粒工序。

Dow生产线性聚乙烯的低压溶剂法工艺已用于世界上许多工厂，但这些工厂均属Dow的自有工厂。在此工艺中，乙烯、辛烯-1和C8-C9异构链烷烃溶剂与改性的Ziegler催化剂溶液一起送入两台串联的搅拌反应器。反应在395磅／平方英寸和160℃的条件下进行。第二台反应器溶液中，聚合物的含量为10%。总停留时间为30分钟。反应器的流出物在35磅／平方英寸的绝压下闪蒸，除去溶液中的乙烯。继之，用加热／闪蒸步骤除去溶剂。聚合物则进行挤压造粒。

生产线性聚乙烯的中压SclairTM溶液法工艺系由DuPont Canada开发，已转让给世界上20多家公司。在1994年中期，NO-VA Chemicals购买了SclairTM技术及其世界技术转让业务，并采用新一代的非茂金属催化剂，提出了SclairⅡTM技术。Phillips的淤浆环管反应器工艺主要用于生产HDPE，但1993年Phillips借采用新的铬氧化物催化剂，成功地降低了聚乙烯的密度范围，得到两种低密度(0.923和0.927克／立方厘米)线性聚乙烯。1995年，又报导采用茂金属催化剂可将密度进一步降低至0.910克／立方厘米。

2001年，世界LLDPE的生产能力约为1780万吨，产量约1350万吨。2006年生产能力和产量将分别提高到2248万吨和1673万吨。2003年，我国的LLDPE生产能力为170.5万吨，主要采用由国外引进的气相流化床工艺，少量用引进的SclairTM技术。

近年来，世界聚乙烯装置的平均年生产能力显著变大，已由20世纪70年代的约5万吨／年扩大至25万～45万吨／年的规模。装置单线生产能力变大产生的主要问题是产品牌号切换困难。为了提高竞争能力，世界聚乙烯生产商的发展方向基本上有两个，一个是成为大规模生产商，通过提高其大批量产品的市场分享和大批量低成本生产来占领市场，另一个则是着眼于牌号、技术革新和改进服务以赢得市场。

第五篇：聚乙烯的特性

聚乙烯的特性

聚乙烯是一种乳白色的塑料，表面呈蜡状且半透明，是电线电缆较为理想的绝缘和护套材料。其主要优点是：

（1）优异的电气性能。其绝缘电阻和耐电强度高；在较宽的频率范围内，介电常数ε和介质损耗角正切tgδ值小，且基本不受频率变化的影响，作为通信电缆的绝缘材料，是近乎理想的一种介质。

（2）机械性能较好，富有可挠性，而且强韧，耐容性好。

（3）耐热老化性能、低温耐寒性能及耐化学稳定性好。

（4）耐水性好，吸湿率低，浸在水中绝缘电阻一般不下降。

（5）作为非极性材料，透气性大，低密度聚乙烯的透气性是各种塑料中最为优良的。

（6）比重轻，其比重均小于1。高压聚乙烯尤为突出，约为0.92g/cm3；低压聚乙烯虽其密度较大，也仅为0.94g/ cm3左右。

（7）具有良好的加工工艺性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷却易于成型，制品几何形状和结构尺寸易于控制。

（8）用它制作的电线电缆重量轻，使用、敷设方便，接头容易。

但聚乙烯还有不少缺点：软化温度低；接触火焰时易燃烧和熔融，并放出与石蜡燃烧时同样的臭味；耐环境应力龟裂性和蠕变性较差，在聚乙烯作为海底电缆和落差较大（尤其是垂直敷设）电缆的绝缘和护套材料使用时应特别注意。电线电缆用聚乙烯塑料（1）一般绝缘用聚乙烯塑料

仅由聚乙烯树脂和抗氧剂所组成。（2）耐候聚乙烯塑料

主要由聚乙烯树脂、抗氧剂、和碳黑组成。耐候性能的好坏取决于碳黑的粒径、含量、和分散度。（3）耐环境应力龟裂聚乙烯塑料

采用熔融指数0.3以下，分子量分布不太宽的聚乙烯；对聚乙烯进行辐照或化学交联。（4）高电压绝缘用聚乙烯塑料

高电压电缆绝缘的聚乙烯塑料要求高度纯净，还需要添加电压稳定剂和采用特殊的挤塑机，避免气孔产生，以抑制树脂放电，提高聚乙烯的耐电弧、耐电腐蚀和耐电晕性。（5）半导电聚乙烯塑料

半导电聚乙烯塑料是在聚乙烯中加入导电碳黑获得的，一般应采用细粒径、高结构的碳黑。（6）热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料

该种电缆料是以聚乙烯树脂为基料，加入优质高效的无卤无毒阻燃剂、抑烟剂、热稳定剂、防霉剂、着色剂等改性添加剂，经混炼、塑化、造粒而成。