关于聚乙烯用途及技术的研究

张敬 刘艳华

大港石化公司 天津 300280

1 聚乙烯特点

1.1 LDPE特点

LDPE（Low-Density Polyethylene）也叫做高压聚乙烯，是以乙烯为原料，丙烯、丙醛等为分子量调节剂，过氧化物为引发剂经高压自由基聚合而成的聚合物。密度较低通常为0.91-0.925g/cm3，熔点105-115℃。

LDPE是无毒、无味的乳白色蜡状颗粒。LDPE产品中存在大量支链结构，分子结构缺乏规整性，因此结晶度小，导致它的耐热性、硬度较差；但是它的电绝缘性优良，柔软性好，耐冲击性能和透明性也比较好，具有良好的透气性和易加工性。

1.2 LLDPE特点

LLDPE（Line low-Density Polyethylene）线型低密度聚乙烯，是以乙烯为原料与α烯烃（约含量8%）为共聚单体聚合而成的共聚物，形成在线型乙烯主链上带有非常短小的共聚单体支链的分子结构。LLDPE链结构与HDPE相似，密度与LDPE相似，密度通常为0.91-0.94g/cm3，熔点115～130℃。

LLDPE为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒。LLDPE具有良好的韧性、耐环境应力开裂性，以及高冲击强度、拉伸强度、耐撕裂强度等，还具有耐热、耐寒、耐酸、耐碱、耐有机溶剂等优点，缺点是LLDPE的加工性能和光学性能比LDPE差[1]。

1.3 HDPE特点

HDPE（high-density polyethylene）高密度聚乙烯，也叫低压聚乙烯，主要以乙烯为原料经低压聚合而成的聚合物。密度较高通常为0.94-0.965g/cm3，熔点126-136℃。

HDPE无毒，外表呈乳白色、半透明颗粒。其特征是支链少，密度大，规整度高，易结晶，透明性差，强度大。HDPE具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好，较耐各种腐蚀性溶液。

2 聚乙烯生产技术及专利商

2.1 LLDPE主要要专利商

釜式法工艺主要专利商：LyondellBasell（利安德巴塞尔）、ExxonMobil（埃克森美孚）、EniChem（埃尼化学）和英国ICI公司等。

国内釜式法装置较少，多为70-80年代的装置，如兰州石化4万吨/年装置（已停产）为ICI公司技术，燕山石化8万吨/年装置为日本住友公司技术。近几年开工的装置主要有山东联泓10万吨/年装置2015年9月投产，采用ExxonMobil技术；斯尔邦10万吨/年釜式技术EVA装置2017年5月开车成功，采用BASELL技术。

管式法工艺主要专利商：LyondellBasell（利安德巴塞尔）、ExxonMobil（埃克森美孚）和SABTEC（沙比克）公司等。

国内近年引进的LDPE装置大多采用管式法工艺：如大庆石化、兰州石化、茂名石化、中海壳牌及扬巴等公司20万吨/年LDPE装置，神华榆林30万吨/年装置，2016年10月投产；斯尔邦20万吨/年管式技术装置，2017年3月13日开车成功，VA含量最高达40%，均采用LyondellBasell公司技术[2]。燕山石化20万吨/年LDPE装置采用ExxonMobil技术。齐鲁石化14万吨/年LDPE装置为DSM（现SABTEC技术）公司技术。

淤浆法工艺：气相乙烯单体与α-烯烃（丁烯-1、辛烯-1、己烯-1等）在稀释剂介质中进行共聚，生成的聚合物悬浮在稀释剂中形成淤浆状，故称为淤浆法工艺。按反应器形式分为搅拌釜式反应器和环管式反应器两种。该工艺操作条件温和，乙烯单程转化率达98%以上，产品分子量范围宽，适合生产高密度聚乙烯产品，用于管材料、注塑、吹塑、电线电缆等领域。

溶液法工艺：气相乙烯单体和聚乙烯均溶于溶剂中，聚合反应在溶剂中进行，反应体系为均相体系，一般采用釜式反应器。该工艺可以转换生产HDPE和LLDPE。溶液法的优点是聚乙烯呈熔融状态，经分离后可直接造粒，不会有爆聚、结块和静电等问题；聚合反应速率高，乙烯单程转化率可达95%以上；聚合反应停留时间短，切换产品牌号只需半个小时，加上反应器的不同组合方式，操作灵活，可生产分子量分布（MWD）由窄到宽的产品，产品牌号多，用途广。溶液法的最大缺点是流程长，特别是溶剂回收复杂，溶剂消耗量较大，反应温度较高，压力较大，且物料有腐蚀性，对部分设备的材质有特殊要求，投资较大，国内目前只有一套装置采用该技术。

2.2 LLDPE/HDPE工艺技术比较

见表1。

3 聚乙烯高附加值产品的方向

聚乙烯专用料产品方向主要有：高等级绝缘电缆料、耐压管材料、耐热管材料、高性能膜料（流延膜、冷收缩膜、缠绕膜、锂电池隔膜、功能性农膜）等。

表1 LLDPE/HDPE工艺技术比较

电线电缆绝缘料高压级别：

电缆专用低密度聚乙烯，用作交联聚乙烯电缆用绝缘料（XLPE）基础树脂，交联聚乙烯绝缘料在我国电力电缆生产中是主要的绝缘料。

110KV及以上超高压电缆用绝缘料几乎全部依赖进口。PE100级管材：

PE100级树脂在天然气、饮用水输送等领域广泛应用。

PE100级管材专用树脂是指20℃条件下，管材在使用50年后仍能保证10MPa的最小必须强度，而且具有优异的抗慢速裂纹生长和抗快速裂纹扩展性能。

茂金属聚乙烯（m-LLDPE）：

m-LLDPE广泛应用于生产各种薄膜（热收缩膜、优质垃圾袋、工业外包装、自立袋、农膜、复合包装膜、拉伸缠绕膜等）。可用于生产高性能薄膜料，如双向拉伸聚乙烯薄膜料（BOPE）（在冰块、速冻食品、海产品、粉体、液体和重包装等包装领域取得重大进展）；可用于制备单层或多层共挤流延膜（可生产拉伸缠绕膜、卫生薄膜和食品包装膜）[3]。

茂金属聚乙烯是在茂金属催化剂体系作用下由乙烯单体和α-烯烃共聚单体经聚合而成的共聚物。

聚烯烃弹性体（POE）：

POE应用研究进展：1.作为热塑性弹性体材料使用；2.作为发泡材料使用（广泛应用于高级运动鞋的海绵中底和微孔底的制备领域）；3.作为增韧剂剂使用（用作PP、PE等通用塑料的增韧剂，绝大多数用于PP增韧体系）。

4 结语

聚乙烯产业已进入越来越激烈的市场竞争阶段，面临着通用产品严重过剩，高端化、高性能化、专用产品国内供给不足，严重依赖进口的局面，先进生产技术、低生产成本、高市场迎合度是企业竞争的关键。