Polyethyleen (PE) is een thermoplastische hars die wordt verkregen door polymerisatie van ethyleenmonomeren. In de industrie omvat het ook copolymeren van ethyleen en een kleine hoeveelheid α-olefinen. Polyethyleen is geurloos, niet-giftig, voelt aan als was en heeft een uitstekende weerstand tegen lage temperaturen (de laagste bedrijfstemperatuur kan -100 tot -70 °C bedragen). Het heeft een goede chemische stabiliteit omdat de polymeermoleculen verbonden zijn door enkelvoudige koolstof-koolstofbindingen en is bestand tegen corrosie door de meeste zuren en basen (niet bestand tegen oxiderende zuren). Het is onoplosbaar in gangbare oplosmiddelen bij kamertemperatuur, heeft een lage waterabsorptie en een uitstekende elektrische isolatie.
Polyethyleen is zeer gevoelig voor omgevingsstress (chemische en mechanische effecten) en kan worden verwerkt met behulp van algemene thermoplastische vormmethoden. Polyethyleen heeft een breed scala aan toepassingen, voornamelijk gebruikt voor het maken van films, verpakkingsmaterialen, containers, pijpen, monofilamenten, draden en kabels, dagelijkse benodigdheden, enz., en kan worden gebruikt als hoogfrequente isolatiematerialen voor televisies, radars, enz. Met de ontwikkeling van de petrochemie heeft de productie van polyethyleen zich snel ontwikkeld en de productie ervan is goed voor ongeveer een kwart van de totale plasticproductie. Vanaf 1 bedraagt de totale productiecapaciteit van de wereld 4 miljoen ton, en er wordt verwacht dat de productiecapaciteit van de wereld tegen het einde van 2021 133 miljoen ton zal bereiken.
Op 27 oktober 2017 publiceerde het International Agency for Research on Cancer van de Wereldgezondheidsorganisatie een voorlopige lijst van kankerverwekkende stoffen ter referentie, en polyethyleen werd opgenomen in de lijst van kankerverwekkende stoffen van klasse 3.
Onderzoek geschiedenis
Polyethyleen werd voor het eerst gesynthetiseerd door ICI in het Verenigd Koninkrijk in 1922. In 1933 ontdekte Brunner Mond Chemical Industries, eveneens in het Verenigd Koninkrijk, dat ethyleen onder hoge druk gepolymeriseerd kan worden om polyethyleen te produceren. Deze methode werd in 1939 geïndustrialiseerd en staat algemeen bekend als de hogedrukmethode. In 1953 ontdekte K. Ziegler uit de Bondsrepubliek Duitsland dat ethyleen ook onder relatief lage druk gepolymeriseerd kan worden met behulp van TiCl4-Al(C2H5)3 als katalysator. Deze methode werd in 1955 door het bedrijf Hoechst in de Bondsrepubliek Duitsland in industriële productie genomen en staat algemeen bekend als lagedrukpolyethyleen. Begin jaren vijftig gebruikten Phillips Oil Company en Mobil Oil Company respectievelijk chroomoxide- en molybdeenoxidekatalysatoren om polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) te produceren bij relatief lage temperaturen en lage drukken, en bereikten in 1957 industriële productie. In de jaren zestig begon DuPont in Canada ethyleen en α-olefinen te gebruiken om polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) te produceren met behulp van een oplossingsmethode. In 1977 gebruikten Union Carbide en Dow Chemical Company in de Verenigde Staten achtereenvolgens lagedrukmethoden om polyethyleen met lage dichtheid te produceren, ook wel lineair polyethyleen met lage dichtheid (LLDPE) genoemd . De gasfasemethode van Union Carbide was hierbij de belangrijkste. De eigenschappen van LLDPE zijn vergelijkbaar met die van HDPE, maar het heeft ook enkele kenmerken van HDPE. Bovendien is het energieverbruik tijdens de productie laag, waardoor het zich zeer snel heeft ontwikkeld en een van de meest veelbelovende nieuwe synthetische harsen is geworden.
De kerntechnologie van de lagedrukmethode ligt in de katalysator. TiCl4-Al(C2H5)3, uitgevonden door Ziegler uit Duitsland, is de eerste generatie katalysator voor polyolefinen. De katalytische efficiëntie ervan is laag en per gram titanium kan ongeveer enkele kilogram polyethyleen worden verkregen. In 1963 was de Belgische Solvay Company een pionier op het gebied van de tweede generatie katalysatoren met magnesiumverbindingen als dragers, en de katalytische efficiëntie bereikte tien- tot honderdduizenden gram polyethyleen per gram titanium. Het gebruik van de tweede generatie katalysator kan ook het nabehandelingsproces van het verwijderen van katalysatorresten besparen. Later werd een hoogefficiënte katalysator volgens de gasfasemethode ontwikkeld. In 1975 ontwikkelde de Italiaanse Monte Edison Group een katalysator die granulatie kan besparen en direct bolvormig polyethyleen kan produceren. Het wordt de derde generatie katalysator genoemd en is een nieuwe revolutie in de productie van hogedichtheidspolyethyleen.
Classificatie
Polyethyleen kan worden onderverdeeld in polyethyleen met hoge dichtheid ( HDPE ), polyethyleen met lage dichtheid (LDPE), lineair polyethyleen met lage dichtheid (LLDPE) en polyethyleen met ultrahoge molecuulmassa (UHMWPE), afhankelijk van de polymerisatiemethode, het molecuulgewicht en de ketenstructuur.
LDPE
Eigenschappen: Smaakloos, geurloos, niet-giftig, mat oppervlak, melkachtige witte wasachtige deeltjes, dichtheid ongeveer 0.920 g/cm3, smeltpunt 108℃~126℃. Onoplosbaar in water, enigszins oplosbaar in koolwaterstoffen, enz. Bestand tegen corrosie door de meeste zuren en logen, lage waterabsorptie, in staat om zachtheid te behouden bij lage temperaturen, en hoge elektrische isolatie.
Productieproces: Er zijn hoofdzakelijk twee soorten: hogedrukbuisproces en ketelproces. Om de reactietemperatuur en -druk te verlagen, gebruikt het buisvormige proces doorgaans een initiator met lage temperatuur en hoge activiteit om het polymerisatiesysteem te initiëren. Het gebruikt zeer zuiver ethyleen als de belangrijkste grondstof, propyleen, propaan, enz. als dichtheidsregelaars, en gebruikt hoogactieve initiatoren om polymerisatiereacties uit te voeren bij ongeveer 200 ℃ ~ 330 ℃ en 150 ~ 300 MPa. Ethyleen en circulerend gas onder lage druk worden gecomprimeerd tot 25-30 MPa in de turbocompressor aan de voorkant, en vervolgens gecomprimeerd tot de reactiedruk (250-320 MPa) door de zuigercompressor met ultrahoge druk aan de achterkant. Ze worden voorverwarmd tot 150-200℃ en vervolgens naar de buisreactor gestuurd. In de buisreactor wordt de polymerisatiereactie uitgevoerd met lucht, zuurstof of organisch peroxide als initiator. Na afkoelen wordt het reactieproduct geëxtraheerd en worden het polymeer en het niet-gereageerde ethyleen gescheiden in de hogedrukscheider.
Toepassingen: voornamelijk gebruikt als landbouwfolie, industriële verpakkingsfolie, farmaceutische en voedselverpakkingsfolie, mechanische onderdelen, dagelijkse benodigdheden, bouwmaterialen, draad- en kabelisolatie, coating en synthetisch papier, enz.
LLDPE
Eigenschappen: Vanwege het aanzienlijke verschil in de moleculaire structuren van LLDPE en LDPE zijn hun eigenschappen ook verschillend. Vergeleken met LDPE heeft LLDPE een uitstekende weerstand tegen scheuren door omgevingsstress en elektrische isolatie, hogere hittebestendigheid, slagvastheid en lekbestendigheid, enz. Productieproces: LLDPE-hars wordt voornamelijk geproduceerd met behulp van apparatuur van polyethyleen met volledige dichtheid, en de representatieve productieprocessen zijn de Innovene-proces en UCC's Unipol-proces.
Toepassingen: Kan worden gebruikt voor de productie van films, dagelijkse benodigdheden, buizen, draden en kabels, enz.
HDPE
Eigenschappen: Natuurlijke kleur, cilindrische of afgeplatte deeltjes, gladde deeltjes, de grootte van de deeltjes in elke richting moet 2 ~ 5 mm zijn, vrij van mechanische onzuiverheden en thermoplastisch. Het poeder is wit poeder en gekwalificeerde producten mogen een lichtgele kleur hebben. Het is onoplosbaar in algemene oplosmiddelen bij kamertemperatuur, maar kan na langdurig contact zwellen in alifatische koolwaterstoffen, aromatische koolwaterstoffen en gehalogeneerde koolwaterstoffen, en is boven 70°C enigszins oplosbaar in tolueen en amylacetaat. Het zal oxideren bij verhitting in de lucht en beïnvloed door zonlicht. Het is bestand tegen corrosie door de meeste zuren en logen. Het heeft een lage wateropname, kan nog steeds flexibiliteit behouden bij lage temperaturen en heeft een hoge elektrische isolatie.
Productieproces: Er worden twee productieprocessen gebruikt: de gasfasemethode en de slurrymethode.
Toepassingen: Het kan worden gebruikt voor de productie van filmproducten, diverse holle containers van verschillende afmetingen voor dagelijkse benodigdheden en industrieel gebruik, pijpen, gekalanderde banden en ligaturen voor verpakkingen, touwen, visnetten en het weven van vezels, draden en kabels, enz.
UHMWPE
Polyethyleen met ultrahoge molecuulmassa (UHMWPE) is een algemene term voor polyethyleen met een molecuulmassa van meer dan 1 miljoen. Het wordt voornamelijk gebruikt in hoogwaardige toepassingen zoals kunststofbewerking , buizen, zeer sterke platen, vezels, enzovoort. Polyethyleen met ultrahoge molecuulmassa wordt geproduceerd door de polymerisatie van ethyleen. Het productieproces is vergelijkbaar met dat van gewoon polyethyleen met hoge dichtheid. Beide processen maken gebruik van Ziegler-katalysatoren om ethyleen onder bepaalde omstandigheden te polymeriseren, namelijk ethyleenpolymerisatie, scheiding en drogen.
Prestaties
Algemene functies
Polyethyleenhars is een niet-giftig, geurloos wit poeder of korreltje met een melkwit uiterlijk en een wasachtig gevoel. Het heeft een lage waterabsorptie van minder dan 0.01%. Polyethyleenfilm is transparant en neemt af naarmate de kristalliniteit toeneemt. Polyethyleenfilm heeft een lage waterdoorlaatbaarheid maar een hoge luchtdoorlaatbaarheid. Het is niet geschikt voor vershoudverpakkingen, maar wel voor vochtbestendige verpakkingen. Het is brandbaar en heeft een zuurstofindex van 17.4. Het produceert weinig rook tijdens het branden, met een kleine hoeveelheid gesmolten druppels. De vlam is geel aan de bovenkant en blauw aan de onderkant en ruikt naar paraffine. Polyethyleen heeft een goede waterbestendigheid. Het oppervlak van het product is niet-polair en moeilijk te verlijmen en te bedrukken, wat kan worden verbeterd door oppervlaktebehandeling. Het heeft veel zijketens, waardoor het slecht bestand is tegen lichte afbraak en oxidatie.
Het molecuulgewicht van polyethyleen ligt in het bereik van 10,000 tot 100,000. Het molecuulgewicht van polyethyleen is meer dan 100,000 en wordt polyethyleen met ultrahoog molecuulgewicht genoemd. Hoe hoger het molecuulgewicht, hoe beter de fysische en mechanische eigenschappen ervan, en hoe dichter het aansluit bij de eisen van technische materialen. Hoe hoger het molecuulgewicht, hoe moeilijker het is om het te verwerken. Het smeltpunt van polyethyleen is 100 ~ 130 ℃ en het heeft een uitstekende weerstand tegen lage temperaturen. Het kan nog steeds goede mechanische eigenschappen behouden bij -60 ℃, en de bedrijfstemperatuur is 80 ~ 110 ℃.
Het is onoplosbaar in elk bekend oplosmiddel bij kamertemperatuur, maar kan in kleine hoeveelheden worden opgelost in tolueen, amylacetaat, trichloorethyleen en andere oplosmiddelen boven 70°C.
Chemische eigenschappen
Polyethyleen heeft een goede chemische stabiliteit. Bij kamertemperatuur is het bestand tegen verdund salpeterzuur, verdund zwavelzuur en elke concentratie zoutzuur, fluorwaterstofzuur, fosforzuur, mierenzuur, ammoniak, aminen, waterstofperoxide, natriumhydroxide, kaliumhydroxide en andere oplossingen. Het is echter niet bestand tegen corrosie door sterk oxiderende zuren, zoals rokend zwavelzuur, geconcentreerd salpeterzuur en een mengsel van chroomzuur en zwavelzuur. Bij kamertemperatuur zal het polyethyleen langzaam aantasten. Bij 90-100°C zullen geconcentreerd zwavelzuur en geconcentreerd salpeterzuur polyethyleen snel aantasten, waardoor het wordt vernietigd of ontleed. Polyethyleen wordt gemakkelijk gefoto-oxideerd, thermisch geoxideerd en door ozon afgebroken. Het wordt gemakkelijk afgebroken onder invloed van ultraviolette straling. Carbon black heeft een uitstekend lichtwerend effect op polyethyleen. Na bestraling kan het ook reacties ondergaan zoals verknoping, ketenbreuk en de vorming van onverzadigde groepen.
Mechanische eigenschappen
De mechanische eigenschappen van polyethyleen zijn gemiddeld, met een lage treksterkte, slechte kruipweerstand en goede slagvastheid. Slagsterkte LDPE > LLDPE > HDPE, en andere mechanische eigenschappen LDPE < LLDPE < HDPE. Het wordt voornamelijk beïnvloed door de dichtheid, kristalliniteit en het relatieve molecuulgewicht. Naarmate deze indicatoren toenemen, nemen de mechanische eigenschappen toe. De weerstand tegen barsten door omgevingsstress is slecht, maar verbetert wanneer het relatieve molecuulgewicht toeneemt. De lekbestendigheid is goed, waarvan LLDPE de beste is.
Thermische eigenschappen
De hittebestendigheid van polyethyleen is niet hoog, maar verbetert naarmate het relatieve molecuulgewicht en de kristalliniteit toenemen. Het heeft een goede weerstand tegen lage temperaturen en de brosse temperatuur kan in het algemeen onder de -50 ° C komen; en naarmate het relatieve molecuulgewicht toeneemt, kan dit een minimum van -140°C bereiken. De lineaire uitzettingscoëfficiënt van polyethyleen is groot en kan oplopen tot (20~24)×10-5/K. De thermische geleidbaarheid is relatief hoog.
Elektrische eigenschappen
Omdat polyethyleen niet-polair is, heeft het uitstekende elektrische eigenschappen, zoals een laag diëlektrisch verlies en een hoge diëlektrische sterkte. Het kan worden gebruikt als isolatiemateriaal voor frequentiemodulatie, coronabestendig plastic en hoogspanningsisolatiemateriaal.
Omgevingskenmerken
Polyethyleen is een inert alkaanpolymeer met goede chemische stabiliteit. Het is bestand tegen corrosie door zure, alkalische en zoute waterige oplossingen bij kamertemperatuur, maar is niet bestand tegen sterke oxidatiemiddelen zoals rokend zwavelzuur, geconcentreerd salpeterzuur en chroomzuur. Polyethyleen is onoplosbaar in algemene oplosmiddelen onder de 60°C, maar zal opzwellen of barsten bij langdurig contact met alifatische koolwaterstoffen, aromatische koolwaterstoffen, gehalogeneerde koolwaterstoffen, enz. Wanneer de temperatuur hoger wordt dan 70°C, kan het worden opgelost in tolueen, amyl acetaat, trichloorethyleen, terpentijn, minerale olie en paraffine in kleine hoeveelheden.
Omdat polyethyleenmoleculen een kleine hoeveelheid dubbele bindingen en etherbindingen bevatten, zal blootstelling aan zonlicht en regen veroudering veroorzaken. Om dit te verbeteren moeten antioxidanten en lichtstabilisatoren worden toegevoegd.
Verwerkingskenmerken:
LDPE en HDPE hebben een goede vloeibaarheid, lage verwerkingstemperatuur, matige viscositeit, lage ontledingstemperatuur en ontleden niet bij hoge temperaturen van 300°C in een inert gas. Het zijn dus kunststoffen met goede verwerkingsprestaties. LLDPE heeft echter een iets hogere viscositeit, waardoor een toename van het motorvermogen met 20-30% nodig is; het is gevoelig voor smeltbreuk, waardoor een grotere matrijsafstand en de toevoeging van verwerkingshulpmiddelen nodig zijn; en een iets hogere verwerkingstemperatuur van 200-215°C. Polyethyleen heeft een lage waterabsorptiesnelheid en hoeft niet te worden gedroogd vóór verwerking.
Polyethyleensmelt is een niet-Newtoniaanse vloeistof. De viscositeit fluctueert enigszins met de temperatuur, maar neemt snel af met toenemende afschuifsnelheid in een lineair verband. Onder hen daalt LLDPE het langzaamst.
Polyethyleenproducten hebben de neiging te kristalliseren tijdens het koelproces, dus tijdens de verwerking moet op de matrijstemperatuur worden gelet om de kristalliniteit van het product te controleren en het verschillende eigenschappen te geven. Polyethyleen heeft een grote vormkrimp, waarmee bij het ontwerpen van de mal rekening moet worden gehouden.
Gewijzigd
De gemodificeerde variëteiten van polyethyleen omvatten voornamelijk gechloreerd polyethyleen, gechloorsulfoneerd polyethyleen, verknoopt polyethyleen en gemengde gemodificeerde variëteiten.
Gechloreerd polyethyleen: Een willekeurig chloride dat wordt verkregen door een deel van de waterstofatomen in polyethyleen te vervangen door chloor. Chlorering vindt plaats onder invloed van licht of peroxide en wordt in de industrie voornamelijk geproduceerd via de waterige suspensiemethode. Door de verschillen in molecuulgewicht en -verdeling van het ruwe polyethyleen, de mate van vertakking en de mate van chlorering na chlorering, de verdeling van chlooratomen en de resterende kristalliniteit, kan gechloreerd polyethyleen worden verkregen met eigenschappen variërend van rubber tot hard plastic. Het wordt voornamelijk gebruikt als modificator voor polyvinylchloride om de slagvastheid ervan te verbeteren. Gechloreerd polyethyleen zelf kan ook worden gebruikt als elektrisch isolatiemateriaal en aardingsmateriaal.
Chloorgesulfoneerd polyethyleen: Wanneer polyethyleen reageert met chloor dat zwaveldioxide bevat, worden sommige waterstofatomen in het molecuul vervangen door chloor en een kleine hoeveelheid sulfonylchloridegroepen om chloorgesulfoneerd polyethyleen te verkrijgen. De belangrijkste industriële productiemethode is de suspensiemethode. Chloorgesulfoneerd polyethyleen heeft een goede ozonbestendigheid, chemische corrosiebestendigheid, oliebestendigheid, hittebestendigheid, lichtbestendigheid, slijtvastheid en treksterkte. Het is een elastomeer met goede uitgebreide eigenschappen en kan worden gebruikt om onderdelen van apparatuur te maken die in contact komen met voedsel.
Vernet polyethyleen: Lineair polyethyleen wordt door middel van bestraling (röntgenstraling, elektronenbundel of ultraviolette straling, enz.) of een chemische methode (peroxide- of siliconenvernetting) omgezet in een gaas- of lichaamvormig vernet polyethyleen. De siliconenvernettingsmethode is een eenvoudig proces met lage operationele kosten, en het vormen en vernetten kan in stappen worden uitgevoerd. Blaasvormen en spuitgieten zijn geschikt. De hittebestendigheid, de weerstand tegen spanningscorrosie en de mechanische eigenschappen van vernet polyethyleen zijn veel beter dan die van gewoon polyethyleen, waardoor het geschikt is voor grote buizen, kabels en draden, en producten die via rotatiegieten worden vervaardigd.
Modificatie van polyethyleen door menging : Na het mengen van lineair lagedichtheidpolyethyleen (LDP) en lagedichtheidpolyethyleen (LDP) kunnen de resulterende materialen worden gebruikt voor de verwerking van folies en andere producten. De producteigenschappen zijn daarbij beter dan die van LDP alleen. Door polyethyleen te mengen met ethyleen-propyleenrubber ontstaat een veelgebruikt thermoplastisch elastomeer.
Het Productieproces
Polyethyleen kan worden onderverdeeld in hogedrukproces, middendrukproces en lagedrukproces volgens de polymerisatiedruk.
De hogedrukmethode wordt gebruikt om polyethyleen met lage dichtheid te produceren. Deze methode werd al vroeg ontwikkeld en het polyethyleen dat met deze methode wordt geproduceerd, is goed voor ongeveer tweederde van de totale polyethyleenproductie. Door de ontwikkeling van productietechnologie en katalysatoren is de groeisnelheid echter ver achtergebleven bij de lagedrukmethode. Wat de implementatiemethoden betreft, omvat de lagedrukmethode de slurrymethode, de oplossingsmethode en de gasfasemethode. De slurrymethode wordt voornamelijk gebruikt om polyethyleen met hoge dichtheid te produceren, terwijl de oplossingsmethode en de gasfasemethode niet alleen polyethyleen met hoge dichtheid kunnen produceren, maar ook polyethyleen met gemiddelde en lage dichtheid kunnen produceren door comonomeren toe te voegen, ook wel lineaire lage dichtheid genoemd. polyethyleen. Verschillende lagedrukprocessen ontwikkelen zich snel.
Hogedrukmethode
Een methode voor het polymeriseren van ethyleen tot lagedichtheidpolyethyleen met behulp van zuurstof of peroxide als initiator. Na tweetrapscompressie komt ethyleen in de reactor terecht en polymeriseert het tot polyethyleen onder invloed van een initiator bij een druk van 100-300 MPa en een temperatuur van 200-300 °C. De reactanten worden gescheiden door verlaagde druk en het niet-gereageerde ethyleen wordt teruggewonnen en gerecycled. Het gesmolten polyethyleen wordt geëxtrudeerd en gegranuleerd na toevoeging van kunststofadditieven.
De gebruikte polymerisatiereactoren zijn buisreactoren (buislengte kan oplopen tot 2000 m) en tankreactoren. Het buisproces heeft een single-pass conversiepercentage van 20 ~ 34% en een jaarlijkse productiecapaciteit voor één lijn van 100 kt. Het tankproces heeft een single-pass conversiepercentage van 20 ~ 25% en een jaarlijkse productiecapaciteit van 180 kt.
Lagedrukmethode
Er zijn drie soorten polymerisatiemethoden: slurrymethode, oplossingsmethode en gasfasemethode. Behalve bij de oplossingsmethode ligt de polymerisatiedruk lager dan 2 MPa. De algemene stappen omvatten katalysatorbereiding, ethyleenpolymerisatie, polymeerscheiding en granulatie.
① Slurrymethode: Het geproduceerde polyethyleen is onoplosbaar in het oplosmiddel en heeft de vorm van een slurry. De polymerisatieomstandigheden van de slurrymethode zijn mild en eenvoudig te bedienen. Alkylaluminium wordt vaak gebruikt als activator en waterstof als molecuulgewichtregelaar. Er wordt doorgaans een ketelreactor gebruikt. De polymeerslurry die uit de polymerisatieketel komt, gaat via een flashketel, een gas-vloeistofscheider, naar een poederdroger en vervolgens naar de granulator. Het productieproces omvat ook stappen zoals oplosmiddelterugwinning en oplosmiddelzuivering. Door verschillende combinaties van polymerisatieketels in serie of parallel te gebruiken, kunnen producten met verschillende molecuulgewichtsverdelingen worden verkregen.
② Oplossingsmethode: De polymerisatie vindt plaats in een oplosmiddel, waarbij zowel ethyleen als polyethyleen in het oplosmiddel zijn opgelost en het reactiesysteem een homogene oplossing vormt. De reactietemperatuur (≥140 °C) en -druk (4-5 MPa) zijn relatief hoog. De kenmerken zijn een korte polymerisatietijd, een hoge productie-intensiteit en de mogelijkheid om polyethyleen met hoge, gemiddelde en lage dichtheid te produceren , evenals een betere beheersing van de producteigenschappen. Het polymeer dat met de oplossingsmethode wordt verkregen, heeft echter een lager moleculair gewicht, een smalle molecuulgewichtsverdeling en een lager gehalte aan vaste stoffen.
③ Gasfasemethode: Ethyleen wordt in gasvormige toestand gepolymeriseerd, meestal met behulp van een wervelbedreactor. Er worden twee soorten katalysatoren gebruikt, chroom en titanium, die vanuit een opslagtank in de juiste hoeveelheden aan het bed worden toegevoegd. Door snelle circulatie van ethyleen wordt de werveling van het bed in stand gehouden en de warmte van de polymerisatiereactie afgevoerd. Het gevormde polyethyleen wordt aan de onderkant van de reactor afgevoerd. De druk in de reactor bedraagt ongeveer 2 MPa en de temperatuur ligt tussen 85 en 100 °C. De gasfasemethode is de belangrijkste methode voor de productie van lineair lagedichtheidpolyethyleen (LLDPE). De gasfasemethode elimineert de stappen van oplosmiddelterugwinning en polymeerdroging en bespaart 15% op de investeringskosten en 10% op de operationele kosten in vergelijking met de oplossingsmethode. De investering bedraagt 30% van de traditionele hogedrukmethode en de operationele kosten 1/6. Daarom heeft deze methode zich snel ontwikkeld. De gasfasemethode moet echter nog verder worden verbeterd wat betreft productkwaliteit en variëteit.
Middelmatige drukmethode
Polyethyleen met hoge dichtheid wordt geproduceerd door ethyleen bij gemiddelde druk te polymeriseren in een lusreactor met behulp van een chroomkatalysator gedragen op silicagel.
Verwerking en toepassing: Het kan worden verwerkt door blaasvormen, extrusie, spuitgieten en andere methoden, en wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van films, holle producten, vezels en dagelijkse diversen. Om bij de daadwerkelijke productie de stabiliteit van polyethyleen tegen ultraviolette straling en oxidatie te verbeteren en de verwerking en prestaties te verbeteren, moet een kleine hoeveelheid kunststofadditieven worden toegevoegd. Veelgebruikte ultraviolet-absorberende middelen zijn o-hydroxybenzofenon of zijn alkoxyderivaten, en roet is een uitstekend beschermingsmiddel tegen ultraviolette straling. Daarnaast worden er antioxidanten, smeermiddelen, kleurstoffen etc. toegevoegd om het toepassingsbereik van polyethyleen verder uit te breiden.
Metalloceen-polyethyleentechnologie
De metalloceenpolyethyleentechnologie maakt gebruik van de huidige polyethyleenprocessen om polyethyleenproducten met een smalle molecuulgewichtsverdeling te produceren met behulp van metalloceenkatalysatoren of niet-metalloceenkatalysatoren. Buitenlandse productiebedrijven zijn onder meer Dow, ExxonMobil, LG en Mitsui, terwijl Chinese bedrijven Qilu, Daqing en Dushanzi zijn. Momenteel ontwikkelen Guangzhou Petrochemical, Yangtze Petrochemical en Maoming Petrochemical ook actief metalloceenproducten.
Metalloceenpolyethyleenproducten hebben uitstekende optische eigenschappen en hoge transparantie; ze hebben een goede balans tussen stijfheid en taaiheid, zijn bevorderlijk voor verdunning en vereenvoudiging van de hars, hebben een uitstekende lekweerstand en treksterkte, en hebben grote voordelen bij lage temperaturen en krimpfolie- en buismaterialen.
Bepaling van het molecuulgewicht van polyethyleen
Het molecuulgewicht en de molecuulgewichtsverdeling van hogedichtheidpolyethyleen (HDPE) en lagedichtheidpolyethyleen (LDPE) worden voornamelijk gemeten door middel van gelpermeatiechromatografie (GPC). Voor polyethyleen met ultrahoog molecuulgewicht (UHMWPE) kent de conventionele GPC-testmethode echter bepaalde problemen, zoals ongeschikte chromatografische kolommen, een beperkt molecuulgewicht van standaardmonsters en moeilijkheden bij het oplossen van het monster, waardoor de testnauwkeurigheid en herhaalbaarheid niet optimaal zijn. voldoen aan de eisen. Momenteel wordt het molecuulgewicht van UHMWPE-monsters voornamelijk gemeten via de viscositeitsmethode.
Toepassingen
Hogedrukpolyethyleen: Meer dan de helft wordt gebruikt in filmproducten, gevolgd door buizen, spuitgietproducten, draadwikkelingen, enz.
Midden- en lagedrukpolyethyleen: voornamelijk spuitgietproducten en holle producten.
Polyethyleen met ultrahoge druk: Dankzij de uitstekende algemene eigenschappen kan polyethyleen met ultrahoge moleculaire massa worden gebruikt als technische kunststof.
