体,普通氯化聚乙烯的含氯量为25~45%(重量),随着树脂的分子量、含氯量、分子结构及氯化工艺的不同,可呈现硬性塑料到弹性体的不同性能。氯化聚乙烯具有优良的耐候性、耐寒性、耐冲击性、耐化学药品性、耐油性和电气性能等,同时具有塑料和橡胶的双重性能。与其它塑料和填料有良好的相容性。因此,它可以填充大量填料。含氯量超过25%的氯化聚乙烯还具有自熄性,它还可以同有机氧化物等进行交联制得硫化型聚合物。
应用:可用于制造各种模塑品、地板、建筑材料密封剂、遮盖板、电线包覆、聚氯乙稀抗冲击改性剂、高分子增塑剂、耐燃添加剂、重包装袋、各种化学药品输送软管、设备涂层等。其中最主要用途是做聚氯乙烯抗冲击改性剂。与聚氯乙稀掺混加工制得各种硬质及半硬质制品,改善了聚氯乙烯硬制品的脆性,可用于制造塑料窗框、门板、楼梯扶手、地板、软管等。 1.3.9 乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)
性能:EEA 是一种结晶度比PE 低的柔软的热塑性树脂。一般含丙烯酸乙酯(EA)5~20%,EA 含量增加,共聚物的密度和柔软性随之增加。EEA 具有良
好的低温性能和柔软性,加工中热稳定性好,有较大的填料收容性,优良的耐弯曲开裂及耐环境应力开裂性,较大弹性等。最后两点是其它PE 所不及的。
应用:EEA 主要用作易弯、耐折,弹性好的软管,低温度密封圈,通讯
11
电缆半导性套管,手术用袋、外科手套、包装薄膜及容器等。此外,EEA 还可用于耐高温挤出涂层(对基体材料粘结力良好)及其它塑料的低温耐冲和耐环境应力开裂的改性剂。EEA 尚可掺入碳黑制导电性材料。 1.3.10 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVC)
性能:EVC 是乙烯和乙酸乙烯酯(VAC )的无规共聚物。它的特点是具有良好的柔软性、强韧性、耐低温性(-50℃仍有可挠性)、耐候性、耐应力开裂性、热合性、粘结性、深拉加工性、透明性和光泽性;同时具有橡胶般的弹性,优良的抗臭氧性,无毒性,良好的加工和染色性及与填料良好的掺合性。EVC 的耐热耐油性稍差。应用:EVC 用途很广,可制薄膜、复合薄膜、各种成型制品、发泡制品、胶粘剂等。
第二章 聚乙烯技术进展以及选择
2.1 国内外聚乙烯技术
典型的乙烯生产工艺有以下几种:
(1)Basell公司气相法Spherilene工艺。该法生产的线性PE可以从很低密度PE(VLDPE)到LLDPE,也可生产HDPE。采用齐格勒-纳塔(Z-N)钛基催化剂和Spherilene的气相法工艺,在惰性轻烃存在下,催化剂和进料预聚合。浆液进入第一台气相反应器(GPR),采用循环气体回路冷却器取热,
12
再进入第二台GPR。产品密度从VLDPE(<900g/ml=到HDPE(>960g/ml),熔融指数(MI)0.01~100。因采用两台GPR,故可生产双峰级和特种聚合物。该Spherilene工艺1992年推向市场以来,己拥有生产能力180万t/a。6套装置(美国1套、韩国2套、巴西2套、印度1度)己投入运转。另有2套(1套在印度、1套在伊朗)在建设中,单线生产能力可从10万~30万t/a。 (2)北欧化工公司回路反应器的北星工艺。北星(Bar Vstar)PE工艺可生产双峰和单峰LLDPE、MDPE以及HDPE,采用串联的回路、气相低压法反应器。PE密度为918~970kg/m3,熔融指数为0.1~100,现采用Z-N催化剂,也可采用单活性中心(SSC)催化剂。催化剂与丙烷稀释剂混合进入紧凑的预聚合反应器,共聚催化剂、乙烯、共聚单体和氢气也进入反应器。预聚合的浆液再进入第二较大的浆液回路反应器,在超临界条件:75~100℃、5.5~6.5MPa下操作。经闪蒸后的聚合物进一步送入流化床气相反应器,无需加入新鲜催化剂,可得到均聚物。气相反应器操作条件为75~100℃、2.0MPa。第一套工业化装置于1995年在芬兰投运。在阿布扎比建设的两条生产线己于2001年下半年投运,产能45万t/a,第五套25万t/a装置也在上海石化公司建设,现己成为中国最大的PE装置。该工艺单线最大的设计能力达30万t/a。
(3)BP公司气相法Innovene工艺。该工艺采用Z-N,铬和茂金属催化剂生
13
产LLDPE和HDPE。铬催化剂可生产宽分子量产品,Z-N催化剂生产窄分子量分布的产品。床层反应器操作条件约为2.0MPa和75~110℃,可用丁烯或己烯为共聚单体。己有30套生产线投入运转、设计或建设中,能力范围为5万~35万t/a。(4)Exxon-Mobil公司管式和釜式反应工艺。高压自由基工艺可生产LDPE均聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。有大规模管式反应器(能力范围13~35万t/a)和搅拌釜式反应器(能力为10万t/a)。管式反应器操作压力高达300MPa,釜式反应器低于200MPa。高压工艺的主要优点是短停留时间,生产中可以从均聚物切换到共聚物。均聚物密度为0.912~0.935,熔融指数0.2~150。醋酸乙烯产量高达30%。生产每吨聚合物的物耗、能耗为:乙烯1.008t,电力800kWh,蒸汽0.35t,氮气5Nm3。己有23套高压法反应器投运,产能为170万t/a。生产均聚物和各种共聚物。 (5)三井化学公司低压浆液法CX工艺。低压浆液法CX工艺可生产HDPE和MDPE及双峰分子量分布的产品。乙烯、氢气、共聚单体和超高活性催化剂进入反应器,在浆液状态下发生聚合反应。聚合物性质自动控制系统可有效地控制产品质量。超高活性催化剂无需处理就可直接循环到反应器。可生产窄或宽分子量分布的产品,熔融指数0.01~>50,密度0.93~0.97。每吨产品的公用工程消耗为:乙烯和共聚单体1010kg,电力3~5kWh,蒸汽340kg,冷却水190t,氮气30Nm3。己有35条生产线在运行或建设中,总能力为360
14
万t/a。
(6)Phillips-Chevren公司双回路反应器LPE工艺。菲利浦斯公司LPE工艺可生产密度0.920~0.970、窄和宽分子量分布的线性聚乙烯产品。熔融指数和分子量分布可由催化剂、操作条件和氮气来调节控制。共聚单体可为丁烯-1、己烯-1、辛烯-1等。高活性催化剂无需从产品中脱除。聚合时无石蜡烃或其他产物形成,大大减少了对环境的逸散性污染。乙烯、异丁烷、共聚单体和催化剂连续赶进入回路反应器。在低于100℃和约4.0MPa下发生反应,停留时间约1小时。乙烯单程转化率超过97%。每吨产品的原料和公用工程消耗为:乙烯1.007t,催化剂和化学品(不同产品)为2~10美元,电力350kWh,蒸汽0.25t,冷却水185t,氮气30Nm3。己有82条生产线运转和在建,占世界PE能力的34%。
(7)Univation技术公司低压气相法Unipol工艺。采用低压气相法Unipol PE工艺生产LLDPE-HDPE。使用浆液催化剂和气相流化床反应器。产品无需脱除催化剂。投资和操作费用较低,对环境污染较少。乙烯、共聚单体和催化剂进入流化床反应器,操作条件为2.5MPa和约100℃。聚合物密度为0.915~0.970。根据催化剂类型,可调节窄或宽分子量分布。产品熔融指数为<0.1~>200。己有89条生产线投入运转或设计建设阶段。
(8)斯塔米卡本公司COMPACT Solution工艺。该工艺采用先进的Z-N催化
15