第一篇：聚乙烯吹膜生產工藝

聚乙烯吹膜生產工藝

一、概述

塑料薄膜是常見的一種塑料制品，它可以由壓延法、擠出法、吹塑等工藝方法生產，吹塑薄膜是將塑料原料通過擠出機把原料熔融擠成薄管，然后趁熱用壓縮空氣將它吹脹，經冷卻定型后即得薄膜制品。

用吹塑工藝成型方法生產薄膜與其它工藝方法具有以下優點：

1、設備簡單、投資少、收效快；

2、設備結構緊湊，占地面積小，廠房造價低；

3、薄膜經拉伸、吹脹，力學強度較高；

4、產品無邊料、廢料少、成本低；

5、輻度寬、焊縫少、易于制袋； 與其它成型工藝比其缺點如下：

1、薄膜厚度均勻度差；

2、生產線速度低，產量較低(對壓延而言)；

3、厚度一般在0.01∽0.25mm，折徑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藝

吹塑薄膜工藝流程，物料塑化擠出，形成管壞吹脹成型；冷卻、牽引、卷取。在吹塑薄膜成型過程中，根據擠出和牽引方向的不同，可分為平吹、上吹、下吹三種，這是主要成型工藝也有特殊的吹塑法，如上擠上吹法。

1、平擠上吹法

該法是使用直角機頭，即機頭出料方向與擠出機垂直，擠出管壞向上，牽引至一定距離后，由人字板夾攏，所擠管狀由底部引入的壓縮空氣將它吹脹成泡管，并以壓縮空氣氣量多少來控制它的橫向尺寸，以牽引速度控制縱向尺寸，泡管經冷卻定型就可以得到吹塑薄膜。如圖所示。適用于上吹法的主要塑料品種有PVC、PE、PS、HDPE。

2、平擠下吹法 該法使用直角機頭，泡管從機頭下方引出的流程稱平擠下吹法，該法特別適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)。如下圖所示。

3、平擠平吹法

該法使用與擠出機螺桿同心的平直機頭，泡管與機頭中心線在同一水平面上的流程稱平擠平吹法，該法只適用于吹制小口徑薄膜的產品，如LDPE、PVC、PS膜，平吹法也適用于吹制熱收縮薄膜的生產。

以上三種工藝流程各有優缺點，現比較于表 工藝流程 優 點 缺 點平擠上吹 泡管掛在冷卻管上，牽引穩定 占地面積小，操作方便 易生產折徑大，厚度較厚的薄膜 要求廠房高、造價高 不適宜加工流動性大的塑料 不利于薄膜冷卻，生產效率低平擠下吹 有利于薄膜冷卻、生產效率較高 能加工流動性較大的塑料 擠出機離地面較高，操作不方便 不宜生產較薄的薄膜平擠平吹 機頭為中心式、結構簡單、薄膜厚度較均勻 操作方便、引膜容易 吹脹比可以較大 不適宜加工相對密度大、折徑大的薄膜 占地面積大 泡管冷卻較慢，不適宜加工流動性較大的塑料

三、吹塑薄膜成型設備及結構特點

吹塑設備一般采用單螺桿擠出機，從工藝可知，吹塑薄膜成型的主要設備有擠出機、機頭、冷卻風環、牽引和卷取。

1、擠出機：

一般使用單螺桿擠出機、螺桿直徑Ф45-120mm，Ф的大小由薄膜厚度和折徑大小決定。產量受冷卻和牽引兩速度影響，薄膜窄的用小型擠出機，薄膜厚而寬的用大型擠出機。

擠出機的基本結構包括：傳動裝置、加料裝置、機筒、螺桿、機頭和口模等部分。擠出機的好壞，關鍵在于螺桿結構和螺桿的長徑比。

螺桿結構有漸變螺桿，突變螺桿、帶混煉圖的螺桿。對于PE這三種螺桿均適用，帶有混煉圖的螺桿效果為佳。螺桿的長徑比，過去由于受機械加工的限制，螺桿的長徑比較短，它對于塑料的塑化受到影響，一是產量不高，二是質量不好，現在長徑比發展到30：1以上，長徑比長，對于產品生產，產量高，質量好，長徑比宜在25以上為佳。螺桿熱處理的好使用壽命長，最好是38CrMnAI，經氮化處理。擠出機的生產能力與螺桿的直徑大小成正比 擠出機的生產能力與擠出機的轉速成正比 擠出機的生產能力與料筒和螺桿的間隙成反比，間隙應在0.25mm以下為好。

螺桿直徑與擠出量，薄膜折徑及動力的關系省標

螺桿直徑mm 最大擠出量kg/h 吹膜折徑mm 動力(HP)機身加熱量kw M1=0.2-1.0重包裝料 M1=1.0-8輕包裝料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 國外 螺桿直徑 mm 最大擠出量 kg/h 吹膜折徑 mm 動力(HP)機身加熱量 kw M1=0.2-1.0 重包裝料 M1=1.0-8 輕包裝料 40 15-25

15-25

5-10

30-40

10-20

45-75

20-40

100-180

50-100

2、機頭和口模 用于吹塑薄膜的機頭類型主要有轉向式直角型和水平方向的直通型兩大類。直角型又分為芯棒式、螺旋芯棒式、蓮花瓣式、旋轉式等幾種。直通型又分為水平式和直角式兩種，該類特別適合熔體粘度較大和熱敏性塑料。2.1 芯棒式機頭 優點：機頭內存料少，不易過熱分解，適宜加工PVC，結構簡單，易制造，操作方便，只有一條合縫線；缺點：芯棒易產生偏中，使直角拐彎處料流緩慢，易產生薄膜厚薄不均。

2.2 螺旋芯棒式機頭 優點：機械強度好、穩定，不易傾斜偏中，薄膜厚薄均勻；缺點：體積大，設計不合理，導致薄膜合縫線多，易降低薄膜的力學強度。2.3 蓮花瓣式機頭 優點：結構簡單，加工方便，造價底，易操作清理；缺點：合縫線多，易降低制品強度。

2.4 中心進料機頭 優點：薄膜厚度較均勻，不易產生偏中現象，適合加工PE、PP、PA；缺點：機關內存料多，合縫線多，操作不方便。2.5 旋轉機頭 優點：薄膜厚度均勻，不易產生偏中現象，可使局部不超標的部位的薄膜，分散卷于軸卷上，使卷曲的薄膜平整，便于印刷，質量高；缺點：結構較復雜，造價高一點。

3.1 模頭間隙和膜厚之間的關系 口模間隙mm 膜厚mm 0.5-0.75 0.075以下 0.75-1.25 0.075-0.3 注：上表模頭間隙對生產LDPE而言，對于生產HDPE則間隙要大些。

3.2 模頭直徑與膜管折徑以及吹脹比的關系如圖示 模頭直徑、膜管折徑、吹脹比查對表 直徑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 折平寬度(英寸)1英寸=25.4m/m 注：線左邊適合吹制LDPE；線右邊適合吹制HDPE。3.3 模頭直徑、膜管折徑、吹脹比查對表 吹脹比為膜泡直徑與模頭直徑之比，對于LDPE膜，以控制在1：2.5左右為好。吹脹比--膜管口徑與機頭口徑之比 δ=h/rb 即r=h/δb r--吹脹度 δ--薄膜厚度 h--口模間隙 b--為牽伸速度 折疊寬度=DΠ/2

3.4 模頭電熱量，視模頭體積大小而定，一般要求為CM2為2-3WV。3.5 吹脹比一般控制在一定范圍內，吹脹比過小產品縱橫向強度不均勻，吹脹比過大，難易操作，產品厚薄勻勻度難易控制 對LDPE而言，一般控制在1.5-2.5為宜 對HDPE一般控制在3-5之間為宜 對PP膜，控制在1.5-2.5之間為宜 對PA膜，控制在1.5-2.5之間為宜 對PVC膜，控制在1.5-3之間為宜。

4、冷卻裝置 在薄膜的生產過程中，泡管的冷卻很重要，從口模到牽引輥只有十幾秒鐘的時間，在這段時間里，泡管就要達到一事實上的冷卻程度，否則熱料經牽引輥壓緊容易粘著，風環的種類很多，有普通風環、負壓風環等。

4.1 普通風環，一個出風口的風環是最常見的風環，制造方便、結構簡單、造價低。

4.2 負壓風環比普通風環結構復雜，但冷卻效果好，泡管穩定(有雙風口)。4.3 冷卻風環與口模距離為30-100mm，現也多大貼在模頭上，風環內徑一般為機頭直徑的1.5-3倍，出風口縫隙寬1-4mm。4.4 冷卻方式隨工藝的不同有水冷、內冷等方式。

5、牽引裝置 牽引裝置是將人字板壓編的薄膜壓緊并送至卷取機上，以防止泡管內空氣漏出，保證泡管形狀及尺寸穩定。牽引裝置的要求

5.1 牽引安裝壓輥中心要與人字板中心和機頭中心對準，否則會造成薄膜各處至牽引輥距離不等，而引起的皺折現象。

5.2 口模與牽引輥之間的距離至少為泡管直徑的3-5倍，不然，膜冷卻不了，會粘連。同時，由于膜管由園變平時，泡管園周不同點到牽引輥之間之路程差使薄膜壓扁后易產生皺折和變形。

5.3 夾輥，一邊應為鋼輥，一邊應為膠輥，膠輥橡膠硬度應控制在50-60度為宜。太硬時，如夾輥變形時，由于壓不緊，易產生漏氣，使薄膜會產生寬窄不均。5.4 夾輥兩邊的彈簧要能調節自如，不然會產生夾輥一邊緊、一邊松，會將薄膜拉偏變形，易產生折皺。

6、人字板 人字板是起穩定泡管，并將園泡管導向為偏平膜引入牽引。人字板的夾角大小對于收卷膜的平穩度起重要作用，平吹一般控制在30°為宜，上吹、下吹一般大至控制在50°以內，夾角大易操作，但會造成薄膜折皺，有荷葉邊。

7、卷取裝置 卷取裝置的作用是將產品平整，兩邊整齊的、松緊適度的卷到卷軸上，因此要求卷取裝置能提供可靠的無級調速的卷取速度和松緊適度的張力。卷取有中心卷(主動卷)和表面卷取(被動卷)不 管是中心卷還是表面卷均要求卷芯要達到靜平衡，這樣才卷的平衡。

四、吹塑PE薄膜原料性能及要求

聚乙烯(PE)有LDPE、HDPE、LLDPE是目前產量最大，應用最廣的塑料品種之一，約占世界塑料總產量的30%。它性能優良，容易成型，原料來源豐富，價格便宜，發展速度快。LDPE的熔點為105-110℃ HDPE的熔點為132-135℃ 作為吹塑薄膜有重包裝膜、輕包裝膜和農用膜。PE樹脂的分子量用熔融指數M1的大小來表示，M1小的，其分子量較高，拉伸強度也較高，當M1大其分子量輕音樂上，強度也較低。作為工業重包裝膜要M1小一點的，輕包裝要M1大一點的，農膜也要求M1小一點的。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。對PE而言，溫度不能過高，薄膜發泡強度下降過低，塑好不好，產品無光澤，透明度下降，強度也下降。一般機尾120，機身前160℃-170℃ 機頭-150℃

五、吹塑薄膜易出現的質量問題及解決辦法

5.1 拉不上牽引(管坯易拉斷)原因：機頭溫度過高或過低，解決辦法：調整溫度 單邊厚度相差大 調整單邊厚度 機器不出料 調整檢查

5.2 泡管歪斜 原因：成型溫度過高，冷卻速度跟不上，薄膜厚薄不均勻，解決辦法：調整模頭 牽引夾輥兩端夾力不平衡 調整夾力 冷卻風環出風口未調平衡 調整它

5.3 晶點多 原因：材料本身分子量大小不均，解決辦法：選擇對型號的原料 加工T℃偏低 調整T℃ 過濾網稀或破洞 更換 機器本身L/D過小 適當提高T℃ 5.4 皺紋多 原因：模頭加工精度不高，解決辦法：提高光潔度 分解物粘污，口模周邊 清理 5.5 道痕 原因：因有雜物和焦化物夾于模口內，解決辦法：挖掉 5.6 水紋 原因：T℃低塑化不好，解決辦法：提高T℃

5.7 薄膜厚薄不均勻 原因：模頭偏中，解決辦法：調整 模頭周邊溫度不均勻 調整 吹脹比過大 減小 人字牌與模頭中心不對中 調整 模管園周外來空氣影響管坯擺動 隔離

5.8 皺折 原因：機頭與人字牌中心不對中，解決辦法：調整 薄膜厚薄不均勻 調整 冷卻不均勻 調整 人字牌夾角大小不適應 調整 牽引夾輥兩邊夾力不平衡 調整 卷曲張力不恒定 調整

5.9 透明度差 原因：機身、機頭溫度偏低，解決辦法：調整 冷卻速率低 加大風量

5.10 合縫線痕跡明顯 原因：模頭流通設計不合理，合縫阻力大，解決辦法：修正 模頭壓縮比設計不合理，壓縮比過小 修正 模口內含有雜物卡住 挖掉 5.11 有疆塊 原因：原料分子量分布過寬，解決辦法：換之 加工溫度過低 提高 5.12 膜管成竹節狀 原因：牽引速度有波動，解決辦法：調整 5.13 膜面粘聯 原因：原料不對型號，解決辦法：調換 加工溫度過高 降低 冷卻速率低 加大 吹塑薄膜機組開車應注意的事項

一、開車前的準備工作

1、檢查主機馬達是否處在低速位置，特別是整流子電機要分外注意，高速啟動會損壞電機，或者高速啟動會扭斷螺桿。

2、檢查機身的溫度是否達到控制溫度，開車前最好用玻璃管溫度計校核一下，防止假相溫度，對T℃要校正調好。

3、注意檢查料斗內是否掉進雜物和鐵物。

4、開車一定要在低速下啟動。

二、開車時易出現的問題及解決方法

1、機器不出料，料斗口溫度過高，有料熔融結塊，將料口粘住影響下料(清理)。

2、馬達皮帶擴滑，主機未動，解決辦法，張緊皮帶或打防滑臘。

3、鉸連之間漏料：鉸連未上緊或未上平，對角上緊上平；過濾板不平變形，更換。

4、進氣咀堵塞，不進氣，清除漏料，分流梭與模之間有間隙壓緊。

5、夾輥漏氣導致薄膜卷取不平，調整間隙，將皮輥車平。

三、模頭清理應注意的事項

1、模頭清理應謹慎操作，要保持高的光潔度。

2、清理時一定要使用紫銅工具，不能用鐵制工具。

3、清理砂光時一定要用100號砂布。

第二篇：聚乙烯生產工藝總結

高密度聚乙烯技術進展

HDPE簡介

1953年低壓合成HDPE，與LDPE、LLDPE 比較,HDPE 支鏈化程度最小,分子能緊密地堆砌,密度最大(0.941～0.965 gPcm3),結晶度高。HDPE 目前是世界生產能力和需求量位居第三大類的聚烯烴品種,其主要用于薄膜、吹塑、管材等 技術進展 催化劑

工業生產中主要使用Ti系Z-N催化劑、Cr系催化劑。生產工藝

HDPE的生產技術主要有：漿液聚合、氣相聚合和溶液聚合。

漿液聚合法

此法是生產HDPE主要方法，工藝成熟，生產技術主要有Hostalen、Phillips、Innovene S、Equistar、Borieas、CX、Equistar 等。

1.攪拌釜式漿液聚合（Z-N催化劑 己烷溶劑，雙釜聚合工藝）

basell：hostalen技術

三井油化公司：CX技術

很相似的工藝

漿液法連續工藝：操作溫度壓力低；采用并聯及串聯不同形式生產單、雙峰產品；

原料要求不高

問題：細粉問題和低聚物生成量高，裝置安全生產周期短

2.環管反應器工藝

（Cr系催化劑 異丁烷反應介質）

Phillips：Phillips工藝(單環管)

INNOS：Innovene S工藝（雙環管）

環管反應器工藝特點：設備較少，投資成本低；細粉少和顆粒形態好。原料要求高

氣相聚合法

典型代表：DOW化學公司的univation技術和INNOS公司的innovene技術

工藝特點：操作溫度、壓力低；可生產全密度聚乙烯；催化劑體系包括Ti，Cr系；茂金屬催化劑；原料需要精制；不需要溶劑。

溶液聚合法

典型代表：NOVA公司的sclairtech工藝、DOW工藝和DSM公司的Compact工藝。工藝特點：原料要求低；反應停留時間短，產品切換快；采用溶劑，轉化率高。

雙峰高密度聚乙烯

雙峰PE中高相對分子質量成分可賦予其良好的力學性能和耐環境應力開裂性能,而低相對分子質量成分起到潤滑作用,改善其加工性能。因此,雙峰PE 與單峰產品相比,有更好的力學性能、耐環境應力開裂性能及良好的加工性能,綜合性能優異。

目前,雙峰HDPE 的生產工藝主要有Borealis 公司的Borstar 工藝、Basell 公司的Hostalen 工藝、Spherilene 工藝INNOS 公司的Innovene S 工藝、三井公司的CX 工藝和Evolue工藝、NOVA 公司的Sclalrtech 工藝、DOW 公司的UnipolⅡ工藝等、雙峰HDPE 主要應用于管材薄膜、中空產品等。

超高分子量PE(UHWPE)分子量長度是高密度聚乙烯的10-20倍，分子量達到100-600萬。因分子量高而具有其他塑料無可比擬的優異的耐沖擊、耐磨損、自潤滑性、耐化學腐蝕等性能。

世界聚乙烯技術的最新進展

氣相法工藝：Univation公司的Unipol工藝、BP公司的Innovene工藝和Basell公司的Spherilene工藝。氣相法工藝由于流程較短、投資較低、生產靈活等特點發展較快, 目前的生產能力約占世界聚乙烯總生產能力的34%, 新建的LLDPE 裝置近70%采用氣相法技術。

Unipol工藝：目前該工藝是世界應用最廣的聚乙烯工藝, 約占全球聚乙烯總生產能力的25%。該工藝的核心是用氣相流化床反應器生產質量非常均勻的產品, 與其他工藝相比, 減少了共混后的處理裝置。采用Univation 公司的間接冷卻反應器技術可以在冷凝液含量很少或不增加進入反應器的冷凝液含量的情況下, 間接提高反應器的撤熱能力, 還可以通過調節換熱導管的冷凝液溫度和速度來控制反應器的冷卻程度, 減少了聚合物粘壁現象, 使工藝條件變得越來越寬容, 對冷凝液的操作方法也越來越多。

BP低壓氣相工藝：與Unipol非常相似。均采用冷凝態技術。只是冷凝液送入流化床的方式稍有不同。BP的方法是先將冷凝液與循環物流分離，然后用置于流化床內的噴嘴霧化，將其送入流態化床層。Unipol則不進行分離，冷凝液隨循環物流一起進入流化床反應器。誘導冷凝和超冷凝技術所使用的惰性冷凝劑可以是異戊烷或己烷,選擇的依據主要取決于原料來源和價格。

Sphrilene工藝：Spherilene 工藝最通用的設計是采用兩臺氣相反應器串聯這種方案可以滿足產品分布較寬的需要。只采用Avant Z 系列催化劑, 不需切換其他催化劑, 就可生產全部范圍的線性PE系列產品。

聚乙烯生產技術及其催化劑的研究進展

當代典型的P E 生產工藝有以下幾種：（1）巴塞爾公司氣相法Spheri l ene 工藝；（2）北歐化工公司北星（Bor s t a r）工藝；（3）BP 公司氣相法I nn o v en e 工藝；（4）埃克森美孚公司管式和釜式反應工藝；（5）三井化學公司低壓漿液法CX 工藝；（6）雪佛龍-菲利浦斯公司雙回路反應器LPE 工藝；（7）Univa t ion 公司低壓氣相法Unipol 工藝；（8）Stami carbon 公司Compact 工藝；（9）巴塞爾聚烯烴公司Host al en 工藝；（10）埃尼化學公司高壓法工藝；（11）Stami carbon 公司高壓法工藝；（1 2）巴塞爾公司高壓法Lu p o-t ech 工藝；（13）諾瓦化學公司Scl air t ech 工藝。

世界聚乙烯工業現狀及生產工藝新進展

雙峰技術

生產雙峰PE有熔融共混、反應器串聯、在單一反應器中使用雙金屬催化劑或混合催化劑等方法。目前生產商主要采用串聯反應器方法,主要代表有Univation公司的UnipolⅡ工藝, Basell公司反應器串聯的氣相Spherilene工藝, Borealis公司的Borstar工藝,以及Phillip s、Mitsui、Basell、Solvay等公司開發的淤漿法串聯反應器生產工藝等。

Borealis公司開發出生產雙峰PE的獨特Borstar工藝,于1995年在芬蘭首次建成一套20萬t/ a的生產裝置并投入運行,可生產HDPE、LLDPE、MDPE等多種牌號的產品。其生產設備主要由獨特的淤漿環管反應器和特制的流化床氣相反應器串聯而成,整個工藝過程高度靈活, PE分子質量及其分布易于控制。該工藝采用齊格勒-納塔催化劑,產品密度為918～970 kg/m3 ,熔體流動速率(MFR)為0.02～100 g/10 min。在環管反應器中使用超臨界丙烷作為稀釋劑,可以生產構成雙峰PE中低分子質量峰的聚合物,而在氣相反應器內生產出構成高分子質量峰的聚合物,并可以根據要求調節分子質量的分布。Borstar雙峰PE工藝采用兩個反應器單獨操作,可根據需要來控制分子質量的分布。

近年來,Univation公司致力于單反應器雙峰HDPE技術的開發,已經開發出2種Prodigy雙峰催化劑,并完成了5次工業試驗。該技術采用經濟的單一流化催化反應器和雙峰催化劑,投資和生產成本比串聯反應器節約35% ～40%。由于該反應器生產雙峰HDPE主要依靠催化劑技術,很容易在現有的氣相反應器中實施,因此有可能占據雙峰HDPE更大的市場份額。

Univation公司還開發出Unipol-II生產工藝,增加了第二個聚合反應器,生產雙峰LLDPE /HDPE樹脂,并建成了30萬t/ a的2個反應器串聯的氣相法生產裝置。高分子質量的共聚物在第一個反應器中生成,低分子質量的共聚物在第二個反應器中生成。調節烯烴和氫的數量可以獲得所需要的產品。

雙峰聚乙烯的發展概況

Borstar生產工藝主要特點：

(1)在第1 階段使用淤漿法的反應器可以使開車階段穩定、品種更換的過渡期縮短;(2)在第1 個反應器中使用超臨界丙烷稀釋劑可以生成極低相對分子質量樹脂;(3)在第1 階段,從聚合物中完全分離出單體(丙烷稀釋劑采用閃蒸的方法除去)可以使第2 階段的聚合在獨立的反應條件下進行;(4)在第2 階段使用氣相法的反應器可以生產不同性能的產品,而且產品中揮發性的烴含量較低;(5)反應器可以按比例放大滿足大型生產裝置的需要。

Montell 公司的Spherilene 生產工藝能夠生產雙峰聚乙烯樹脂,它使用多個串聯的流化床氣相反應器,催化劑為齊格勒-納塔催化劑。使用3 個反應器的串聯系統(小型環式加上2個氣相反應器)用來生產多峰產品具有優點,即它所用的催化劑能夠優化其產品性能和一種催化劑體系(齊格勒-納塔)能夠生產全部的LLDPE/ HDPE產品。

Spherilene 工藝的特點與其他聚烯烴生產技術基本相似,其關鍵是催化劑技術。Spherilene 生產工藝的一個主要優點是在整個運行中沒有采用任何冷凝方式而獲得很高的產率。高產量與聚合過程的總停留時間有關, 大約為2.5 h ,比其他的氣相法生產工藝的停留時間要短。另一個優點是由于輕質烴代替氮氣在系統中用做稀釋劑。這改進了傳熱效果,改進了聚合物高產量時的熱穩定性(即減少了局部過熱的可能性)。

此工藝生產聚丙烯技術占世界生產總能力的37%。

美國 Montell 公司開始研究MZCR技術，97年獲得專利授權，98年中試，02年8月basell公司進行聚丙烯spheripol工藝改造，進行MZCR工業化，16Wt/a，02年10月公開MZCR工藝，注冊商標為spherizone。我們可以努力將此技術運用到聚乙烯生產上來。

Basell公司開發了MZCR生產工藝，采用一個包括提升管、氣固分離器和向下流的豎管的流化床環管反應器。設計概念與流化催化裂化（FCC）相近，是將催化裂化技術應用于其現有的單區循環反應器，如下圖所示。

由于上升段和下降段具有不同的反應溫度、壓力，以及不同濃度的氫氣和共聚單體的濃度，導致兩區有不同分子量的聚合物生成。再通過不斷混合，形成寬分子量分布的產物。多層洋蔥結構是通過在兩區內多次循環Tt/T循而形成的。

生長機理不同：生長的聚合物粒子在不同的環境中連續循環，每經過一次循環，就生成一層同一種或不同種的聚合物，最終可形成多層的洋蔥結構，如圖1.2b所示。

MZCR的特點：

1.設計簡單，無內部機械構件，投資少

2.高效的移熱能力和低能耗：上升段可靠過冷氣體或部分冷凝氣體移熱，而且MZCR的操作氣速可以大于帶出氣速，移熱能力增加；下降段主要通過固體循環或輸入液相單體或惰性介質來移去反應熱。

3.產量比傳統工藝高兩成，允許在高壓下操作，比傳統反應器經濟，為發揮催化劑最佳性能創造條件。

4.聚合物結構均勻（多層洋蔥結構），改善聚合物性能，如剛性，耐熱性，熔體強度，柔軟度以及密封性能等等。

關于MZCR的思考： 阻隔流體的選擇，可能使用一種以上的阻隔流體 此體系對催化劑不敏感，所以切換催化劑體系不會遇到麻煩。催化劑可任意選擇。可用于生產不同種類的聚烯烴。是否可以考慮添加多種催化劑，以實現產品多樣性要求。

Modeling小結：

1.沿著下降段，單體和氫氣濃度均降低。

2.下降段中，低氣速生成低分子量產品；低循環比可以生產寬分子量分布的聚合物，但降低氣速和固體循環比會降低產率。

3.固體循環流量增加，PSD變得平滑、高固體循環流速下，系統行為像CSTR，而低循環流速時，系統行為像PFR。

4.下降段中，氣速增加，MWD和PI隨之增加；固體循環流速減少，MWD,PI增加。隨著氣體流速增加和固體循環流量減少，就有單體濃度增大，固體粒子停留時間延長，使得分子量和多孔性指數增加。

模型討論了聚合物產量、PSD、分子量和多分散指數PI（粒徑分布寬度的度量）.粒徑分布：主要由停留時間決定。

多分散指數：隨著固體循環流量的減小而增加。

然而，固體循環量減小，聚合物范圍變大，均勻性降低，因此需控制循環量以平衡MWD和產物均勻性。

最佳固體循環流量主要取決于催化劑特性。分子量和多分散指數均隨著活性增加而增加。

高活性的催化劑能完全發揮MZCR的特點。

MZCR modeling I.II I：討論沒有加內部阻隔氣體時的情況，下降管頂部的濃度和上升段末端條件一樣。

因為氫濃度不變，而單體濃度減小，（單體被消耗）則不同分子量聚合物在下降管中生成。

惰性氣體存在限制了反應速率，維持分壓，也移走了部分反應熱。單體和惰性氣體比不能太大，否則聚合物結焦黏壁。

催化劑流率越大，降低了聚合物的平均分子量。（單體競爭活性位）

增加惰性氣體，降低了聚合物分子量。

上升段高氣速導致各段低的氣體消耗量，但氣速對分子量影響不大。上升段的孔隙率降低，導致高的單體消耗速率，但增加不大。

低床高使得反應器的固體循環量更高，同時床層對反應器生產能力有較大影響。

II: 討論有加內部阻隔氣體時的情況，下降管頂部的氣體條件發生了變化，而固體條件與上升管相同。

1.單體/氫氣較小時，上升段生成高分子量的聚合物鏈，下降段生成低分子量的聚合物鏈，從而影響樹脂的多分散性；單體/氫氣較大時，兩段聚合物區別不大。

2.氣速的影響：上升段氣速增大，使固體氣速變大，使得反應器區域中總的固體循環量減小，減少反應區域的停留時間。使得分子量變窄，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產能力，單體/氫氣變小，使得產物的分子量分布較窄。同時，低下降管床高能生成較高的分子量產品。

4.上升段孔隙率降低增加了此區域聚合物量生成，降低了下降段的停留時間。

第三篇：高密度聚乙烯膜施工法（精選）

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稱為HDPE膜，HDPE防滲膜雖然在1969年就已推出，但這種塑料防滲材料并沒有得到廣泛的應用，直到1980年HDPE防滲膜才被引進我國。2005年圓明園湖底“防滲膜”事件引發對城市生態的空前關注，這才讓我們更加地意識到生態環境的問題，之后HDPE膜成為了環境保護通用的材料，目前我國HDPE膜的生產基地主要分布在華東地區發達城市，目前還在不斷開發其新的用途。

1、HDPE膜工法特點：

1）防滲系數高—防滲膜具有普通防水材料無法比擬的防滲效果，HDPE防滲膜具有高強抗拉伸機械性，它優良的彈性和變形能力使其非常適用于膨脹或收縮基面，可有效克服基面的不均勻沉降,水蒸汽滲透系數K<=1.0*10-13g.cm/c cm2.s.pa.2）化學穩定性—防滲膜具有優異的化學穩定性，被廣泛用于污水處理，化學反應池，垃圾填埋場。耐高低溫，耐瀝青,油及焦油，耐酸、堿、鹽等80多種強酸強堿化學介質腐蝕

3）耐老化性能—防滲膜具有優秀的抗老化、抗紫外線、抗分解能力，可裸露使用，材料使用壽命達50-70年，為環境防滲提供很好的材料保證

4）抗植物根系—HDPE防滲膜具有優異抗穿刺能力，可以抵抗大部分植物根系

5）高機械強度—防滲膜具有良好機械強度，斷裂拉伸強度28MP，斷裂延伸率700%

6）成本低效益高—HDPE防滲膜采用新型技術提高了防滲效果，但生產工藝更加科學、速捷、所以產品成本反而低于傳統防水材料，經實際測算采用HDPE防滲膜的一般工程要節約成本50%左右

7）施工速度快—防滲膜有很高的靈活性，有多種規格多種鋪設形式滿足不同工程防滲要求，采用熱熔焊接，焊縫強度高，施工方便、快速健康

8）環保無毒性—防滲膜采用的材料均為無毒環保材料，防滲原理是普通物理變化，不產生任何有害物質，是環保、養殖、飲用水池的最佳選擇

2、適用范圍 1）環保，環衛（如生活垃圾填埋場，污水處理廠，電廠調節池，地下基礎防水防滲，廠房屋頂防潮工業，醫院固體廢棄物等）

2）水利（如江河湖泊水庫堤壩的防滲，堵漏，加固，水渠的防滲，垂直心墻，護坡等）

3）市政工程（高速公路，地鐵，建筑物的地下工程，種植屋面，屋頂花園的防滲，污水管道的內襯等）

4）園林（屋頂花園，人工湖，河道，蓄水池，高爾夫球場的水塘底襯、護坡，綠化草坪防水防潮等）

5）石化（化工廠，煉油廠，加油站的儲油罐防滲，化學反應池，沉淀池的內襯，二次襯層等）

6）礦業（洗選池、堆浸池、堆灰場、溶解池、沉淀池、堆場、尾礦的底襯防滲等）

7）交通設施（公路的基礎加固，涵洞的防滲）

8）農業（水庫，飲用水池，蓄水塘，灌溉系統的防滲，農業養殖如養豬場化糞池）

9）水產養殖業（水產養殖池，集約化、工廠化養殖池，魚塘，蝦池的內襯，海參圈護坡等）

10）鹽業（鹽場結晶池，鹵池苫蓋，鹽膜，鹽池塑苫膜）

3、工藝原理

4、施工工藝流程及操作特點 第一章、基面要求

1.鋪設HDPE土工膜前，應會同土建方、建立、設計、業主對鋪設基底進行全面檢查，符合設計要求、滿足施工條件，并作交接檢記錄后方可施工。

2.基面質量應符合設計要求：基坑底面、坡面及其坡比、邊坡上錨固槽、坡面與義面交接處處理，倉壁混凝土結構基面均應嚴格達到設計要求。

3.基面應干燥、壓實、平整、無裂痕、無明顯尖突、無泥濘、無凹陷，垂直深度25mm內部應有樹根、瓦礫、石子、鋼筋頭、玻璃屑。其平整度應在允許的范圍內平緩變化，坡度均勻，坡度一致。

4.基面上的陰陽角處影圓滑過渡，柱根部應做成圓弧狀。

5.基底表面干燥，含水率宜在15%以下。

6.基底應密實均勻，土質基底的干密度不得小于1.4t/㎡。

7.在土建、監理、設計單位、業主、總承包人驗收簽字認可后便可進行鋪土工膜施工。

第二章、施工的氣候要求

1.氣溫一般應在五攝氏度以上，低溫時土工膜應緊張些，高溫時土工膜應放松些。

2.風力在四級以下。

3.氣溫過低時，4級以上大風及雨雪天氣一般不應施工。

4.在風天氣，風力影響土工膜施工時，待焊的HDPE土工膜應用砂袋壓牢。

第三章、HDPE土工膜鋪的鋪設

1.鋪設HDPE土工膜前應由土建工程相應的合格驗收證明文件。

2.HDPE土工膜裁切之前，應該準確丈量其相關尺寸，然后按實際裁切，一般不宜按圖示尺寸裁切，應逐片編號，詳細記錄在專用表格上。

3.鋪設HDPE土工膜時應力求焊縫最少，在保證質量的前提下，盡量節約原材料。同時也容易保證質量。

4.膜與膜之間接縫的搭接寬度一般不小于10cm，通常就使焊縫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，應是接縫長度盡量減短。除特殊要求外，在坡度大于1：6的斜坡上距頂坡或應力集中區域1.5米范圍內，盡量不設焊縫。

6.HDPE土工膜在鋪設中，應避免產生人為褶皺，溫度較低時，應盡量拉緊，鋪平。

7.HDPE土工膜鋪設完成后，應盡量減少在膜面上行走、搬動工具等，凡能對HDPE防滲膜造成危害的物件，均不應放在膜上或攜帶在膜上行走，以免對膜造成意外損傷。

第四章、土工膜的焊接

1.熱鍥焊機焊接工序分為：調節壓力設定溫度設定速度焊縫搭接檢查裝膜入機啟動馬達加壓焊接。

2.接縫處不得有油污、灰塵，HDPE土工膜的搭接段面不應夾有泥沙等雜物，當有雜物時必須在焊接前清理干凈。

3.每天焊接開始時，必須在現場先試焊一條0.9mm×0.3mm的試樣,搭接寬度不小于10cm,并用拉力機現場進行剝離和剪切試驗,試樣合格后,便可用當時調整好的速度、壓力、溫度進行正是焊接。試樣上需標明日期、時刻、環境溫度。熱鍥焊機在焊接過程中，需隨時注意焊機的運行情況，要根據現場的實際情況對速度和溫度進行微調。

4.焊縫要求整齊、美觀、不得有滑焊、跳走現象。

5.在遇上土工膜長度不夠時，需要長向拼接，應先把橫向焊縫焊好，再焊縱縫，橫向焊縫相距大于50cm應成T字型，不得十字交叉

6.相鄰土工膜焊縫應盡量錯縫搭接，膜塊間形成的結點，應為T字型，盡量減少十字型，縱模向焊縫交點處應用擠壓焊機加強。

7.焊膜時不許壓出死折，鋪設HDPE土工膜時，根據當地氣溫變化幅度和HDPE土工膜性能要求，預留出溫度變化引起的伸縮變形量

8.當手提焊機的溫度控制所指示的焊機溫度低于200℃時，要用干凈的布或棉紗撣掉再焊，必要時應重新打磨，切忌用手擦.垃圾填埋場HDPE土工膜施工流程

1.工程正式開工時，應具備如下條件：

1.1材料已全部運達現場；或經過業主同意分批到貨，到貨進程能確保安裝進度，第一批到達的材料完全可滿足10-15天安裝的需要；材料已運達現場。

1.2材料已見證取樣,經過有塑料制品質量檢測、鑒定資質的部門作了主要材料特性復核檢驗，其各項指標均不低于設計及出廠檢驗證書的數據。1.3按“施工組織設計”要求所組建的現場經理部的人員和工人以及各種設備均已到位。

1.4防滲基層已經過業主、監理的驗收，符合設計要求的鋪設防滲層的條件。2施工程序

2.1如果工程工期要求緊,施工安排的科學性和合理性則至關重要,為保證施工安排的均衡、有序和流水作業，各施工段即相互配合，又能各自獨立進行段內流水作業，分部逐層鋪設安裝，各層依次推進，并行操作與交叉施工相結合。

填埋區防滲層土工材料的總體鋪設順序原則上是“從上到下，先邊坡后場底”，以邊坡上某一點為基點（具體位置中標后、開工前根據現場土建基底的實際情況另定），由一個方向按順序展開工作面。上道工序與下道工序之間應盡量緊湊，不要相隔太長時間，以免造成不必要的返工，只要上道工序提供了足夠的工作面，下道工序應馬上進行施工，人而使各工序一環扣一環、平等同步施工。同時，各土工材料應當天鋪設當天驗收，以便進行下道工序的施工，驗收結果成為最終驗收的一部分內容。2.2、施工流水段的劃分

根據工程的特點，總的施工原則是按照“先上后下”的施工順序組織流水作業，上道工序與下道工序之間盡量緊湊，不要相隔太長時間，以免造成不必要的返工，只要上道工序給下道工序提供了足夠的工作面，下道工序應馬上進行施工。3施工主要工序

3.1 HDPE土工膜安裝程序及工藝要求 3.1.1土工膜安裝應具備的條件：

A、材料已經抽樣送檢，其技術指標符合設計要求； B、機械設備已檢修調試完畢，電源已接通；

C、前一道工序已施工完畢并經檢查，驗收合格； D、施工技術方案已獲得批準；

E、已經召開過現場協調會議，各配合單位已準備就緒； F、氣候條件符合土工膜施工的要求：

對天氣的要求：氣溫一般應在五至四十攝氏度之間，低溫時土工膜應張緊些，高溫時土工膜應放松些，氣溫過低時，4級以上大風及雨天一般不應施工。在有風天氣，風力影響土工膜施工時，待焊的HDPE土工膜應用砂袋壓牢。

G、使用標準

《聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術規范》（SL/T231-1998）《土工合成材料應用技術規范》(GB50290-1998)《土工合成材料測試規程》(SL/T235-1999)3.1.2存儲、運輸和處理HDPE土工膜

HDPE土工膜卷在安裝展開前要避免受到損環。HDPE土工膜卷應該堆放于經平整不積水的地方、高不超過四卷的高度，并能看到卷的識別牌。在存儲過程中，要保持標簽完整和清晰。

在運輸過程中，包括現場從材料儲存地到工作地的運輸，HDPE土工膜卷必須避免受到損壞（包括將卷材從場內的儲存地運到工作區）。

受到物理損壞的HDPE土工膜必須要修復。受嚴重損壞的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種方法:雙縫熱合焊接和單縫擠壓焊接、其操作應符合相關規范要求。

3.1.4.1雙縫熱合焊機的施工程序和工藝要求： A、施工前的準備工作：

在正式焊接之前所要進行的準備工作包括以下幾個方面： a、對鋪膜后的搭接寬度的檢查：HDPE土工膜焊接接縫搭接長度為80-100mm。b、在焊接前，要對搭接的200mm左右范圍內的膜面進行清理，用濕抹布擦掉灰塵、污物，使部分保持清潔、干燥。

c、焊接部位不得有劃傷、污點、水分、灰塵以及其他妨礙焊接和影響施工質量的雜質。d、試焊

在正式焊接操作之前，應根據經驗先設定設備參數，取300×600mm的小塊膜進行試焊。然后在拉伸機上進行焊縫的剪切和剝離試驗，如果不低于規定數值，則鎖定參數，并以此為據開始正式焊接。否則，要重新確定參數，直到試驗合格為止。當溫度、風速有較大變化時，亦應及時調整參數，重做試驗，以確保用與施工的焊機性能、現場條件、產品質量符合規范要求。試焊成功或失敗的評定標準是：

對粘結的焊縫進行剪切和剝離檢驗時，只能膜被撕壞，不能出現焊口的破壞。

e、當環境溫度高于40℃或低于0℃時不能進行土工膜的焊接。f、水平接縫與坡腳和存有高壓力地方的距離須小于1.5m。B、熱合焊機焊接土工膜時應遵守相應程序。C、熱合焊機焊接的操作要點：

a、開機后，仔細觀察批示儀表顯示的溫升情況，使設備充分預熱。b、向焊機中插入膜時，搭接尺寸要準確，動作要迅速。

c、在焊接中，司焊人員要密切注視焊縫的狀況，及時調整焊接速度，以確保焊接質量。

d、在焊接中要保持焊縫的平直整齊，應及早對膜下不平整部分采取應對措施，避免影響機順利自行。遇害到特殊故障時，應及時停機，避免將膜燙壞。

e、在坡度大于1:3的坡面上安裝時，司焊和輔助人員必須在軟梯上操作，且系好安全帶。

f、在陡坡或垂直面處作業時，司焊人員要在吊籃里或直梯上操作，均應系牢安全帶。必要時，在坡頂處設置固定點，對焊機的升降進行輔助控制，以便于準確操作，并確保焊機的安全進行。

g、司焊人員必須監近代焊機的電源電壓是在220±11V之內，否則應即時停機檢修。

h、從事環境工程作業的HDPE土工膜焊接的司焊人員，必須是中級或中級以上的焊工。如果是初級焊工操作必須有中級或中級以上焊工在一旁指導、監視、并由監視人簽字。i、在從事熱合焊接時，根據安裝條件，一般為2-3個人為一組，其中至少有一名中級或中級以上焊工負責司焊。

HDPE土工膜焊機 HDPE

土工膜焊接作業

第四篇：聚乙烯技術綜述

聚乙烯技術綜述

摘要：按產品類型來分，聚乙烯可分為高壓低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯。本文對其催化劑技術和生產工藝分別進行簡要介紹。關鍵詞：聚乙烯 技術 低密度 高密度 線性

目前世界上擁有聚乙烯技術的公司很多，擁有LDPE技術的有7家，LLDPE和全密度技術的企業有10家，HDPE技術的企業有12家。從技術發展情況看，高壓法生產LDPE是PE樹脂生產中技術最成熟的方法，釜式法和管式法工藝技術均已成熟，目前這兩種生產工藝技術并存。發達國家普遍采用管式法生產工藝。此外，國外各公司普遍采用低溫高活性催化劑引發聚合體系，可降低反應溫度和壓力。高壓法生產LDPE將向大型化、管式化方向發展。低壓法生產HDPE和LLDPE，主要采用鈦系和絡系催化劑，歐洲和日本多采用齊格勒型鈦系催化劑，而美國多采用絡系催化劑。現將世界上主要應用的聚乙烯生產技術簡單介紹如下：

一、低密度聚乙烯

低密度聚乙烯(LDPE)于20世紀30年代末首次投入生產，包括幾種化學和物理性質不同的乙烯均聚物、共聚物和三聚物，其密度處于0.915～0.935克／立方厘米的范圍。有支鏈分子結構的均聚物常稱為高壓低密度聚乙烯(HP-LDPE)，系用高壓釜或管式法進行生產，操作壓力約為1050—3500公斤／平方厘米。用高壓釜生產的聚乙烯，其特點是聚乙烯分子有很多長支鏈，易于加工，產品適用于擠出、涂層和高強度重負荷薄膜生產；用管式法生產的聚乙烯，其分子具有的長支鏈不如前者多，適于生產透明包裝膜。

在HP-LDPE的生產中，乙烯的聚合為強放熱的自由基聚合反應。高壓釜反應器的乙烯單程停留時間約為20～40秒，單程轉化率約為15%～20%；在管式反應器中，乙烯典型的停留時間約為35—50秒，轉化率則為20%～30%。采用的自由基引發劑包括十二酰過氧化物、過氧特戊酸叔丁酯、過辛酸叔丁酯、過苯甲酸叔丁酯和過氧醋酸叔丁酯等。在高壓釜式法中，通常一臺釜只使用一種引發劑，但若多臺釜串聯，則不同的釜可采用不同的引發劑。在管式反應器中，沿管長不同區域可采用不同的引發劑。

高壓乙烯共聚物的生產與上述均聚物生產相似，也采用自由基聚合。當乙烯與所希望的共聚單體，如醋酸乙烯共聚時，用過氧化物或過醋酸酯引發，得到所謂E—VA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)樹脂。用于制造薄膜的最普通EVA，通常含有2%～5%的醋酸乙烯。也有的產品含有高達18%的醋酸乙烯。EVA是最為重要的乙烯共聚物。它使產品的韌性、低溫性質、透明度和加熱密封性能得到改進。

工業上重要的其它乙烯共聚物還包括乙烯與丙烯酸酯的共聚物、乙烯與酸的共聚物以及含離子鍵的共聚物。乙烯與丙烯酸烷基酯，如丙烯酸乙酯、甲酯或丁酯共聚，可得到相應的共聚物。這些共聚單體顯示極性，可改變所得聚合物的彈性、結晶度和熱性質。乙烯-丙烯酸甲酯的共聚物(E-MA)與EVA相似，但熱穩定性較高。工業EMA通常含有18%－28%的丙烯酸甲酯，在擠出加工中，可單獨或摻混使用。乙烯—丙烯酸乙酯共聚物(EEA)的產品范圍，包括有彈性的適于熱熔粘結的低熔點產品直至有非常高韌性和彈性的產品。一般來說，EEA含有15%－30%的丙烯酸乙酯，具有彈性和極性。乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)含有5%－20%的丙烯酸丁酯，用于擠出和共擠出膜，作為熱密封和結合層材料。

乙烯也可與丙烯酸聚合，得到乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)，或與甲基丙烯酸聚合，得到乙烯—甲基丙烯酸共聚物(EMAA)。這些酸可降低共聚物的結晶度，并使加熱密封所需的溫度降低，且給聚合物以高極性，促進粘結力，特別是聚合物與金屬，如鋁以及與極性基體，如玻璃的粘結力。典型的酸共聚單體的含量范圍為3%－20%。

用鈉、鋅或其它陽離子化合物中和EAA或EMAA可生成聚合物鹽或含離子鍵的聚合物。含離子鍵的聚合物是含有鏈間離子鍵聚合物的專業術語。這類共聚物有非常高的透明度。和乙烯與酸的共聚物相比，有較高的熔體強度。

隨共聚單體含量增加，HP-LDPE的密度增加，其范圍約為0.923～0.968克／立方厘米。

對于高壓聚乙烯均聚物的生產，目前的研究重點是開發新的自由基引發劑，以改進生產的經濟性以及控制聚合物的分子結構。而對于共聚物生產來說，則主要是發現能改進物理和化學性能的新產品，供已有和新的應用采用。近來新建的HP-LDPE裝置大都選用管式法工藝。管式反應器的單線生產能力現已可達20萬－30萬噸／年。與早先管式反應器的轉化率為20%～30%相比，管式法的平均單程轉化率現在已可提高到40%。此外，據報導，目前正在開發一種采用串聯高壓釜的新LDPE工藝，它可使反應器的轉化率至少達35%，產量增加50%，可變成本降低25%，此工藝可有效地用于改造已有工廠。現在較為著名的HP-LDPE生產技術有ICI、BASF和Basell等工藝。

預計2006年，世界HP-LDPE的生產能力為2121萬噸／年，消費量則約為1892萬噸／年。2003年，我國的HP-LDPE生產能力約為89.8萬噸，主要采用國外引進的工藝，包括管式法和高壓釜工藝進行生產。此外，我國還用引進的管式法工藝每年約生產5萬噸EVA樹脂。

二、高密度聚乙烯

聚乙烯的第二大類產品是高密度聚乙烯(HDPE)。高密度聚乙烯自1959年問世以來，已取得驚人的發展。現在廣泛用于不同的領域，例如包裝、管道、電線和電纜等應用領域。

(一)物理性質

高密度聚乙烯是分子中有重復乙烯單元的線性熱塑性塑料。乙烯是聚合物的主要成分，也可含有1～2wt%的α—烯烴共聚單體。目前使用最廣泛的α—烯烴是丁烯-

1、己烯—1和辛烯-1。但有時也采用4-甲基戊烯—1(4-MP-1)作為共聚單體。HDPE共聚物含有少量支鏈，可改進樹脂的性能，使之可用于某些有應力的場合。一般來說，HDPE的密度范圍為0.941—0.965克／立方厘米。密度范圍為0.926～0.940克／立方厘米的中密度聚乙烯有時也被分類為高密度聚乙烯。

樹脂的分子量分布、平均分子量和密度是影響最終產品的關鍵性質。典型的高密度聚乙烯，其平均分子量為40000～300000。高分子量(HMW)高密度聚乙烯的平均分子量處于200000—500000之間。為了彌補高分子量樹脂加工的本征困難，一些生產商制造所謂雙峰樹脂來改進其加工性。超高分子量(UHMW)聚乙烯樹脂，其平均分子量超過3000000。

(二)生產工藝

高密度聚乙烯的生產工藝可分為氣相工藝、淤漿工藝和溶液法工藝三種。

氣相工藝系采用流化床反應器(如Union Carbide工藝、BP工藝)或攪拌反應器(如Elenac工藝)，使乙烯直接聚合為固體聚合物顆粒。淤漿工藝則是將溶解在烴類稀釋劑中的乙烯，聚合成懸浮在烴類稀釋劑中的固體聚合物顆粒，所采用的反應器形式有四種：攪拌反應器(如Henac工藝、Asahi工藝)、采用兩段反應工藝的攪拌反應器(如Nissan工藝、Mitsui工藝)、采用異丁烷為稀釋劑的連續環形.反應器(如Chevron Phillps的顆粒狀工藝)以及采用C6或較重稀釋劑的連續環形反應器(如Solvay工藝)。溶液法工藝是將溶解在反應溶劑(一般為環己烷或一種石蠟烴)中的乙烯，聚合為溶于溶劑中的聚合物。溶液法使用的反應器有三種：中壓(1500磅／平方英寸)反應器(如NOVA工藝)、低壓(400磅／平方英寸)冷卻反應器(如Dow工藝)和低壓絕熱反應器(如DSM工藝)。這些工藝目前均在工業上運轉，由于每種工藝均有其各自最為合適的產品牌號范圍，因此在經濟上不存在相互競爭。

(三)催化劑

聚合技術進步的關鍵在于催化劑的開發。近年來，在催化劑活性和活性位控制方面已取得顯著進展。

目前用于生產HDPE的催化劑體系可分為三種基本類型：浸漬在二氧化硅或二氧化硅—氧化鋁載體上的絡合鉻化合物，化學上與固體含鎂載體結合的絡合鈦化合物，以及基于單活性位或茂金屬的催化劑。

理論上，基于鉻和鈦的催化劑可用于所有類型的工藝。然而，各生產商傾向于在每種生產線中只采用一種類型的催化劑。

基于鉻的催化劑主要被Chevron Phillips和Union Carbide(現在Dow)以及購得他們轉讓技術的生產商所采用。一般來說，此催化劑系借將鉻氧化物溶液浸漬至載體上，繼之借化學和／或加熱來活化。這種催化劑有許多變型，它系在催化劑制備之前或在制備過程中使鉻化合物或其載體進行化學改性，以改變獲得的HDPE的特性(分子結構)。

基于鈦的催化劑被世界上大多數HDPE生產商所采用。典型地說，它們是將氯化鈦載在磨碎的固體氧化鎂上，或使有機可溶解的鎂化合物與鈦化合物反應，繼之用一種試劑，如四氯化硅使之氯化來制造。這類催化劑通常要使用有機鋁助催化劑。

茂金屬催化劑是由鋯、鉿和鈦的茂金屬與鋁氧烷助催化劑構成的有規立構催化劑。它可更為精確地控制分子性質，使產品能裁縫至適合特定應用的需要。雖然早先的大多數研究系針對單活性位催化劑(SSC)在氣相和溶液法裝置中的應用，但近來的改進已使其可用于淤漿工藝。Asahi、Borealis、Elenac(以前BASF)、Dow、Exxon Mobil、ATOFINA和Chevron Phillips均擁有用單活性位催化劑以淤漿工藝生產聚乙烯的生產技術。Asahi和ATOFINA則已可進行基于茂金屬的HDPE工業生產。

(四)催化劑及生產工藝的改進

茂金屬催化劑的研制成功，促進了先進Ziegler-Natta(Z-N)催化劑的開發，它可以生產出與茂金屬相似的HDPE。Equister首先在環形反應器中，用其新的STAR(r)SSC催化劑完成了HDPE生產。此催化劑生產的HDPE有長的支鏈和窄的分子量分布(MWD)，以及良好的抗；中性和改進的透明度，且易于加工。NO—VA也在其先進的Sclartech溶液法工藝中，以工業規模使用了一種先進的Z-NSSC催化劑，同時還在Unipol和Innovene(BP)氣相工藝中進行了試驗，據報導，用此技術可生產低至中密度牌號聚乙烯，其物理性質和加工性能均得到改善。

除催化劑外，工藝系統也出現了改進。一個例子是使氣相法工藝的循環物流含有冷凝液來提高氣相反應器的生產能力。現在，Univation Technologies(Exxon-Mobil與Dow合資的技術轉讓公司)和BP均轉讓它們各自的“超冷凝方式”技術。常規的氣相法反應器，其生產能力受熱去除能力所限制。在UnkmCarbide最初提出的冷凝方式操作的專利中，循環冷卻氣流中含有的冷凝液量限于10%～12%。但在超冷凝方式操作中，進入流化床反應器的冷凝液量可達50%。采用此技術來改造已有裝置，只用新建裝置1／2的投資，就可使生產能力提高1倍。

雙峰樹脂因其較好的加工性與性質之間的平衡受到青睞。廣泛采用雙峰HDPE技術的主要問題是需采用兩臺串聯的淤漿反應器。茂金屬催化劑的出現，使得有可能采用一臺反應器生產雙峰HDPE，節省了投資。Univation Technologies開發了一種共載體技術，避免了組份間不希望的相互影響，生產出的雙峰HDPE樹脂除有線性和長支鏈分子的雙峰結合外，還結合了雙峰分子量分布和雙峰共聚單體的組成分布。

2001年全球HDPE的生產能力約為2720萬噸。其中，淤漿裝置占62%，氣相裝置占31%，其余7%則為溶液法裝置。估計2006年HDPE的消費量將由2001年的2154萬噸增加到2773萬噸。預計屆時淤漿裝置的能力分享稍有下降，為58%，而氣相和溶液法裝置所占的比例則將分別增至34%和8%。2003年，我國HDPE的生產能力為123萬噸。主要采用由國外引進的淤漿法技術生產，少量用引進的氣相法工藝生產。

三、線性低密度聚乙烯

聚乙烯的第三大類產品是線性低密度聚乙烯(LLDPE)。

第一代線性低密度聚乙烯是乙烯與較重α—烯烴，如丁烯—

1、己烯—1和辛烯-1的共聚物。其密度處于0.915～0.940克／立方厘米之間。一般來說，共聚物中共聚單體的含量為5—12wt%。聚合物的性質隨其所用共聚單體而異。常規LLDPE的分子結構以其線性主鏈為特征，只有少量或沒有長支鏈，但包含一些短支鏈。沒有長支鏈使聚合物的結晶性較高。與HP-LDPE相比，LLDPE的熔點較高，但透明度較低。然而，其拉伸強度、耐擊穿性、耐撕裂性以及伸長率均提高。

通常，LLDPE樹脂用密度和熔體指數來表征。密度由聚合物鏈中共聚單體的濃度決定。共聚單體的濃度決定了聚合物中的短支鏈量。短支鏈的長度則取決于共聚單體的類型。共聚單體濃度越高，樹脂的密度越低。此外，熔體指數是樹脂平均分子量的反映，主要由反應溫度決定。平均分子量與分子量分布無關，后者主要受催化劑類型影響。

LLDPE系在20世紀70年代由Union Carbide工業化。它代表了聚乙烯催化劑和工藝技術的重大變革。亦即，所生產的產品范圍顯著擴大；用配位催化劑代替自由基引發劑；以及用較低成本的低壓氣相聚合取代成本較高的高壓反應器。

如前所述，LLDPE的密度范圍處于0.915～0.940克／立方厘米，但按ASTM的D—1248-84規定，0.926～0.940克／立方厘米的密度范圍屬中密度聚乙烯(MDPE)。新一代LLDPE將其密度擴大至包括塑性體(0.890—0.915克／立方厘米)和彈性體(<0.890克／立方厘米)。但美國塑料工業協會(SPI)和美國塑料工業委員會(APC)只擴大LLDPE的范圍至塑性體，不包括彈性體。在美國和西歐，Union Carbide和Dow Chemical從20世紀80年代中期起，出售基于乙烯的早期塑性體和彈性體，并將它們稱之為非常低密度的聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)樹脂。

第一代LLDPE樹脂是HP-LDPE的類似物，有卓越的物理性質，但透明度和加工性能則較差。這些缺點使其應用受到限制，只能作為摻混樹脂使用。它促使進一步開發有改進透明度和加工性能的下一代LLDPE樹脂。到20世紀90年代初，基于采用改進的Ziegler-Natta(Z-N)催化劑和反應器，出現了第二代LLDPE樹脂。在新催化劑的篩選過程中，還發現了新的絡合單活性位茂金屬和被限定的幾何結構，它被用于生產分子結構可滿足特定應用的第三代LLDPE。然而，這些樹脂的透明度和加工性能仍然不如HP-LDPE。現在許多聚合物公司正對基于Ni-Pd和Fe-Co絡合物的第四代單活性位聚乙烯配位催化劑進行評估。

(一)茂金屬催化劑

茂金屬催化劑體系由茂金屬絡合物和助催化劑構成。一般來說，它們是一種均相催化劑體系，但可載在對催化劑行為只有很小影響的惰性固體顆粒上。它們之所以被稱為“單活性位”催化劑，是因為每一個茂金屬絡合物的分子只形成一個催化劑活性位。因此，若只采用一種茂金屬化合物，則所有活性位相同。所有茂金屬都是單活性位，但不是所有單活性位都是茂金屬，例如上面提及的Ni-Pd和Fe-Co也是單活性位催化劑。

茂金屬絡合物是一種至少含有一個環戊二烯配位體的有機金屬絡合物。雖然茂金屬一般要求至少有兩個環戊二烯配位體，但此定義現已擴展至包括僅有一個環戊二烯的聚乙烯催化劑。與常規Z-N催化劑類似，通常茂金屬催化劑體系所用的助催化劑也是烷基鋁的衍生物。由于由鋁氧烷類化合物組成的催化劑體系具有高活性，因此它已被工業上采用。鋁氧烷類化合物是含有Al-O-Al鏈段的齊聚的部分水解三烷基鋁類。其中，以用三甲基鋁制成的甲基鋁氧烷(MAO)最為活潑。

(二)茂金屬聚乙烯

首次工業化生產的茂金屬聚乙烯系列產品是“塑性體”系列產品。塑性體是一專業術語，表示密度處于0.860—0.915克／立方厘米之間的茂金屬聚乙烯。最初的塑性體系用高壓釜工藝進行生產。其最初用途是作為熱密封或粘合層材料使用，特別是用來作為共擠出擴散膜或層壓制品。它的高氧氣滲透性也使其可用于新鮮制品的包裝。而其低熔點、窄熔融范圍、較高的軟化點以及與許多其它樹脂有較好的兼容性，則使它很適合作為袋材的配料。因為塑性體有極高的韌性和良好的熱密封性，可廣泛用來作為“性能提高劑”，與所有其它聚烯烴，特別是與聚丙烯和聚乙烯摻混。

另一類茂金屬聚乙烯是mLLDPE。它主要用于成卷或日用薄膜領域。這些mLLDPE一般系由大的氣相反應器進行生產。mLLDPE眾所周知的特性是有良好的韌性，可用于制造拉伸膜、重負荷袋、金屬垃圾箱的襯里和軟的食品包裝袋。mLLDPE的兩個特定應用的例子是用于冷凍食品包裝和紙的外包裝薄膜。也正在評估將茂金屬聚乙烯用于擠出涂敷和層壓制品。

一種新的茂金屬聚乙烯系列產品mVLDPE也由氣相工藝進行生產，它可滿足較高的性能要求，用于要求有很好熱密封性能(低的初始密封溫度和高的粘結強度)和透明度的食品包裝。它具有mLLDPE的韌性，同時其熱密封性和透明度處于mLLDPE與塑性體之間。此新的聚合物將與乙烯共聚物，如乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)相競爭。

雖然如上所述，對于烯烴聚合，目前大部分注意力均集中在茂金屬催化劑上。但其它新的催化劑技術，如單活性位(S-S)有機金屬催化劑以及改進的Z-N體系催化劑也已成為開發研究的重點。工業界和科學界的研究人員正致力于尋求與茂金屬催化劑有同等高活性和等規度的新型催化劑。在這些新型催化劑中，最為重要的是Ni-Pd(DuPont)、Fe-Co(BP)和非茂金屬S-S(NOVA)等催化劑。

(三)生產工藝

在氣相LLDPE工藝問世之前，聚乙烯的生產限于采用高壓(釜式或管式法)和較低壓力的溶劑和淤漿法工藝。這些工藝以其特定的產品市場為目標，分別生產HP-LDPE、MDPE和HDPE。每一種工藝僅能生產有限密度變化范圍的產品。氣相LLDPE工藝問世后，使此情況發生很大變化。它可用同一反應器生產所有密度范圍的PE產品，能靈活地根據市場需求變化，改變所生產的PE品種。

現在，LLDPE樹脂可用液相和氣相工藝進行生產。液相工藝中，Dow Chemical的冷卻低壓法和NOVA Chemicals Corporation的中壓法占壓倒優勢。這兩種工藝均可切換生產LLDPE和HDPE。雖然歷史上淤漿法以生產HDPE和MDPE為主，但現在已可生產LLDPE和塑性體。此外，LLDPE也可用高壓釜和管式反應器制造。

Univation Technologies和BP控制了氣相法LLDPE生產技術的轉讓。氣相法技術也能切換生產LLDPE和HDPE。但如前所述，由于產品牌號切換會產生大量不合格的過渡產品，經濟上不合算。因此，通常的做法是，一套裝置在一段時間內專用于生產一種主要產品，而在另一段時間內生產另一種產品，不經常進行產品切換。2001年，美國的LLDPE生產，70%采用Univation氣相技術，19%采用BP氣相工藝，其余11%則用Montell(現Basell)和Quan-Turm Chemical(現Equistar)工藝生產。

Univation的低壓氣相流化床工藝，亦即UnipolTM工藝是生產LLDPE的最普通工業化工藝。在此工藝中，乙烯和共聚單體(丁烯α-1或己烯-1)在流化床反應器中聚合，生成顆粒狀聚合物。其特點是將一種載體型鈦或鈦-鉻催化劑粉末連續送入流化床反應器，并連續地由反應器取出聚合物產品顆粒。在流化床中，增長的聚合物顆粒被循環的乙烯／共聚單體物流流態化。循環物流通過外部冷卻器冷卻，除去反應熱。反應器壓力約為300磅／平方英寸，反應溫度約為88℃。UnipolTM工藝也可用于生產聚丙烯，采用Shell的超高活性催化劑(SHAC)。

BP的低壓氣相流化床工藝與UnipolTM工藝非常相似。僅冷凝液送入流化床的方式稍有不同。BP的方法是先將冷凝液與循環物流分離，然后用置于流化床內的噴咀霧化，將其送入流態化床層。UnipolTM則不進行分離，冷凝液隨循環物流一起送入流化床反應器。

Montell(現Basell)的Spher-ileneTM工藝能生產密度范圍為0.890～0.970克／立方厘米的可裁縫分子量分布的聚乙烯。此工藝采用一臺的液相環形反應器與一或二臺氣相流化床反應器串聯，可使用C2～C8烯烴共聚單體的混合物，在反應器內生成摻混物和合金。因此工藝可直接得到球形聚合物，故可取消擠出造粒工序。

Dow生產線性聚乙烯的低壓溶劑法工藝已用于世界上許多工廠，但這些工廠均屬Dow的自有工廠。在此工藝中，乙烯、辛烯-1和C8-C9異構鏈烷烴溶劑與改性的Ziegler催化劑溶液一起送入兩臺串聯的攪拌反應器。反應在395磅／平方英寸和160℃的條件下進行。第二臺反應器溶液中，聚合物的含量為10%。總停留時間為30分鐘。反應器的流出物在35磅／平方英寸的絕壓下閃蒸，除去溶液中的乙烯。繼之，用加熱／閃蒸步驟除去溶劑。聚合物則進行擠壓造粒。

生產線性聚乙烯的中壓SclairTM溶液法工藝系由DuPont Canada開發，已轉讓給世界上20多家公司。在1994年中期，NO-VA Chemicals購買了SclairTM技術及其世界技術轉讓業務，并采用新一代的非茂金屬催化劑，提出了SclairⅡTM技術。Phillips的淤漿環管反應器工藝主要用于生產HDPE，但1993年Phillips借采用新的鉻氧化物催化劑，成功地降低了聚乙烯的密度范圍，得到兩種低密度(0.923和0.927克／立方厘米)線性聚乙烯。1995年，又報導采用茂金屬催化劑可將密度進一步降低至0.910克／立方厘米。

2001年，世界LLDPE的生產能力約為1780萬噸，產量約1350萬噸。2006年生產能力和產量將分別提高到2248萬噸和1673萬噸。2003年，我國的LLDPE生產能力為170.5萬噸，主要采用由國外引進的氣相流化床工藝，少量用引進的SclairTM技術。

近年來，世界聚乙烯裝置的平均年生產能力顯著變大，已由20世紀70年代的約5萬噸／年擴大至25萬～45萬噸／年的規模。裝置單線生產能力變大產生的主要問題是產品牌號切換困難。為了提高競爭能力，世界聚乙烯生產商的發展方向基本上有兩個，一個是成為大規模生產商，通過提高其大批量產品的市場分享和大批量低成本生產來占領市場，另一個則是著眼于牌號、技術革新和改進服務以贏得市場。

第五篇：聚乙烯的特性

聚乙烯的特性

聚乙烯是一種乳白色的塑料，表面呈蠟狀且半透明，是電線電纜較為理想的絕緣和護套材料。其主要優點是：

（1）優異的電氣性能。其絕緣電阻和耐電強度高；在較寬的頻率范圍內，介電常數ε和介質損耗角正切tgδ值小，且基本不受頻率變化的影響，作為通信電纜的絕緣材料，是近乎理想的一種介質。

（2）機械性能較好，富有可撓性，而且強韌，耐容性好。

（3）耐熱老化性能、低溫耐寒性能及耐化學穩定性好。

（4）耐水性好，吸濕率低，浸在水中絕緣電阻一般不下降。

（5）作為非極性材料，透氣性大，低密度聚乙烯的透氣性是各種塑料中最為優良的。

（6）比重輕，其比重均小于1。高壓聚乙烯尤為突出，約為0.92g/cm3；低壓聚乙烯雖其密度較大，也僅為0.94g/ cm3左右。

（7）具有良好的加工工藝性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷卻易于成型，制品幾何形狀和結構尺寸易于控制。

（8）用它制作的電線電纜重量輕，使用、敷設方便，接頭容易。

但聚乙烯還有不少缺點：軟化溫度低；接觸火焰時易燃燒和熔融，并放出與石蠟燃燒時同樣的臭味；耐環境應力龜裂性和蠕變性較差，在聚乙烯作為海底電纜和落差較大（尤其是垂直敷設）電纜的絕緣和護套材料使用時應特別注意。電線電纜用聚乙烯塑料（1）一般絕緣用聚乙烯塑料

僅由聚乙烯樹脂和抗氧劑所組成。（2）耐候聚乙烯塑料

主要由聚乙烯樹脂、抗氧劑、和碳黑組成。耐候性能的好壞取決于碳黑的粒徑、含量、和分散度。（3）耐環境應力龜裂聚乙烯塑料

采用熔融指數0.3以下，分子量分布不太寬的聚乙烯；對聚乙烯進行輻照或化學交聯。（4）高電壓絕緣用聚乙烯塑料

高電壓電纜絕緣的聚乙烯塑料要求高度純凈，還需要添加電壓穩定劑和采用特殊的擠塑機，避免氣孔產生，以抑制樹脂放電，提高聚乙烯的耐電弧、耐電腐蝕和耐電暈性。（5）半導電聚乙烯塑料

半導電聚乙烯塑料是在聚乙烯中加入導電碳黑獲得的，一般應采用細粒徑、高結構的碳黑。（6）熱塑性低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜料

該種電纜料是以聚乙烯樹脂為基料，加入優質高效的無鹵無毒阻燃劑、抑煙劑、熱穩定劑、防霉劑、著色劑等改性添加劑，經混煉、塑化、造粒而成。