聚(Polyethylene)是合成树脂之一,目前我国是世界上大的聚进口国和第消费国。聚主要分为高密度聚(HDPE)、低密度聚(LDPE)、线性低密度聚(LLDPE)类。
管式聚合反应器内径通常为2.5~2.7cm的细长型高压合金钢管。为了提高单线生产能力,管径增加至5.0~7.5cm。直径与长度之比为1:250~1:40000,管式反应器长900~1500m。反应压力约为200~350MPa,温度为250~330℃,流体速度10~15m/s,单程转化率为20%~34%,单线生产能力大达10万吨/年。釜式反应器的形状有细长型(图2.2)和矮胖型两种规格。细长型聚合釜的内径与长度之比为1:20~1:4,而矮胖型内径与长度比为1:4~1:2,反应压力通常比管式法流程低,为110~250MPa,温度为130~280℃,单程转化率为20%~25%,单线生产能力大达18万吨/年。釜式反应器一般是将带动搅拌器的电动机安装在釜内,以减少搅拌轴的轴封在设计上的困难。随着机械密封技术的发展,也可以将电动机安装在釜外。釜式反应器已进一步大型化,ICI公司的反应器有1000L,而法国CdF公司的反应釜容积达1600L,是世界上大的反应釜之一。据统计全世界高压法聚中55%是用管式反应器生产的,其余45%是用釜式反应器生产的
在熔体延伸中,LLDPE在各种应变速率下通常都具有较低的粘度。也就是说它将不会象LDPE一样在拉伸时产生应变硬化。随聚的形变率增加,LDPE显示出粘度的惊人增加,这是由分子链缠结引起。
这种现象在 LLDPE中观察不出,因为在LLDPE中缺少长支链使聚合物不缠结。这种性能对薄膜应用极重要.因为 LLDPE薄膜在保持高强度和韧性下较易制更薄薄膜。LLDPE的流变性可概括为“剪切时刚性”和“延伸时柔软”。当用LLDPE 替代LDPE时薄膜挤塑设备和条件必须做修改。LLDPE的高粘度要求挤塑机有更大的功率.并提供更高的熔体温度和压力。模口隙距必须加宽以避免由于产生高背压和熔体断裂而降低产量。
高压低密度聚(high pressure-low density polyethylene,HP-LDPE,简写为LDPE)实现工业化已有70多年的历史,尽管随着烯烃聚合催化剂的发现与发展,聚的品种和产量有了巨大的进展,但高压聚仍占有重要的地位。在高温高压下以自由基机理聚合成高分子量聚,具有以下特点:
(1)聚合反应过程是一个强烈的放热过程。的聚合热约为93.5kJ/mol(或3.3kJ/g),在235MPa、150~300℃下的比热容为2.51~2.85J/(g·℃),反应热如果不能及时移去,每1%发生聚合将使温度升高12~13℃。如果温度过高,还会导致分解。
(2)在高压下,已被压缩到密度为0.5g/mL的气密相状态,近似于不能再压缩的液体,此时分子间的距离显著缩短,从而增加了游离基与分子的碰撞概率,所以容易发生聚合反应。
(3)高温下增长链的自由基活性大,容易发生链转移反应,所得到的聚合物为带有较多支链的线型结构。通常每1000个碳链原子中含有20~30个支链,结晶度为45%~65%,密度在0.910~0.925g/mL,质轻、具柔性,耐低温性、耐冲击性较好。
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