聚乙烯是塑料工業(yè)中產(chǎn)量最高的品種。聚乙烯是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹(shù)脂。在工業(yè)上,也包括乙烯與少量α-烯烴的共聚物。聚乙烯無(wú)臭,無(wú)毒,手感似蠟,具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達(dá)-100~-70°C),化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)。常溫下不溶于一般溶劑,吸水性小,電絕緣性優(yōu)良。聚乙烯一般應(yīng)用于保鮮膜、背心式塑料袋、塑料食品袋、奶瓶、提桶、水壺等。
物質(zhì)性能
是以乙烯單體聚合而成的聚合物。聚乙烯乃1922年由英國(guó)ICI合成,1939年開(kāi)始工業(yè)生產(chǎn),在美國(guó)正式工業(yè)性生產(chǎn),大戰(zhàn)中為重要的雷達(dá)用絕緣材料和軍需用品,戰(zhàn)后,日本三井石油化學(xué)、住友化學(xué)(1958年)開(kāi)始正式生產(chǎn),1975年14年廠年產(chǎn)140.7萬(wàn)噸,僅次于美國(guó)。
1933年,英國(guó)卜內(nèi)門(mén)化學(xué)工業(yè)公司發(fā)現(xiàn)乙烯在高壓下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工業(yè)化,通稱(chēng)為高壓法。1953年聯(lián)邦德國(guó)K.齊格勒發(fā)現(xiàn)以TiCl4-Al(C2H5)3為催化劑,乙烯在較低壓力下也可聚合。此法由聯(lián)邦德國(guó)赫斯特公司于1955年投入工業(yè)化生產(chǎn),通稱(chēng)為低壓法聚乙烯。
50年代初期,美國(guó)菲利浦石油公司發(fā)現(xiàn)以氧化鉻-硅鋁膠為催化劑,乙烯在中壓下可聚合生成高密度聚乙烯,并于1957年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。60年代,加拿大杜邦公司開(kāi)始以乙烯和 α-烯烴用溶液法制成低密度聚乙烯。
1977年,美國(guó)聯(lián)合碳化物公司和陶氏化學(xué)公司先后采用低壓法制成低密度聚乙烯,稱(chēng)作線型低密度聚乙烯,其中以聯(lián)合碳化物公司的氣相法最為重要。線型低密度聚乙烯性能與低密度聚乙烯相似,而又兼有高密度聚乙烯的若干特性,加之生產(chǎn)中能量消耗低,因此發(fā)展極為迅速,成為最令人注目的新合成樹(shù)脂之一。
低壓法的核心技術(shù)在于催化劑。德國(guó)齊格勒發(fā)明的TiCl4-Al(C2H5)3體系為聚烯烴的第一代催化劑,催化效率較低,每克鈦約得數(shù)千克聚乙烯。
1963年比利時(shí)索爾維公司首創(chuàng)以鎂化合物為載體的第二代催化劑,催化效率達(dá)每克鈦得數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)克聚乙烯。采用第二代催化劑還可省去脫除催化劑殘?jiān)暮筇幚砉ば颉R院笥职l(fā)展了氣相法高效催化劑。
1975年,意大利蒙特愛(ài)迪生集團(tuán)公司研制成可省去造粒而直接生產(chǎn)球狀聚乙烯的催化劑,被稱(chēng)作第三代催化劑,是高密度聚乙烯生產(chǎn)的又一變革。
聚乙烯是結(jié)晶熱塑性樹(shù)脂。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量、聚合度和其他性能很大程度上均依賴(lài)于使用的聚合方法。聚合方法決定了支鏈的類(lèi)型和支鏈度。結(jié)晶度取決件分子鏈的規(guī)整程度與其所經(jīng)歷的熱歷史。
聚乙烯對(duì)于環(huán)境應(yīng)力(化學(xué)與機(jī)械作用)是很敏感的,耐熱老化性差于聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和加工條。聚乙烯可用一般熱塑性塑料的成型方法(見(jiàn)塑料加工)加工。用途十分廣泛,主要用來(lái)制造薄膜、包裝材料、容器、管道、單絲、電線電纜、日用品等,并可作為電視、雷達(dá)等的高頻絕緣材料。隨著石油化工的發(fā)展,聚乙烯生產(chǎn)得到迅速發(fā)展,產(chǎn)量約占塑料總產(chǎn)量的1/4。
1983年世界聚乙烯總生產(chǎn)能力為24.65Mt,在建裝置能力為3.16Mt。
2011年最新統(tǒng)計(jì)結(jié)果,全球產(chǎn)能達(dá)到96Mt,聚乙烯生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)顯示,生產(chǎn)消費(fèi)逐步向亞洲地區(qū)轉(zhuǎn)移,中國(guó)日漸成為最重要的消費(fèi)市場(chǎng)。
在核物理,天體物理,反應(yīng)堆運(yùn)行中運(yùn)用聚乙烯作為漫化劑來(lái)測(cè)量中子。對(duì)核物理的研究做出了自己的貢獻(xiàn).
聚乙烯(PE)塑料一種,我們常常提的方便袋就是聚乙烯(PE)。聚乙烯是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的高分子,也是應(yīng)用最廣泛的高分子材料。它是由重復(fù)的–CH2–單元連接而成的。聚乙烯是通過(guò)乙烯(CH2=CH2 )的發(fā)生加成聚合反應(yīng)而成的。
聚乙烯的性能取決于它的聚合方式。在中等壓力(15-30大氣壓)有機(jī)化合物催化條件下進(jìn)行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。這種條件下聚合的聚乙烯分子是線性的,且分子鏈很長(zhǎng),分子量高達(dá)幾十萬(wàn)。如果是在高壓力(100-300MPa),高溫(190–210C),過(guò)氧化物催化條件下自由基聚合,生產(chǎn)出的則是低密度聚乙烯(LDPE),它是支鏈化合結(jié)構(gòu)的。
鑒定
聚乙烯材料難以印刷(除非進(jìn)行本體改性或表面改性),故大多是無(wú)色或淺色制品,當(dāng)然又由于其具有良好的耐環(huán)境老化性能,運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的人造草皮大多由聚乙烯制造。
最簡(jiǎn)單的鑒別方法就是用煤氣火焰(例如打火機(jī))點(diǎn)燃一小塊樣品,樣品會(huì)持續(xù)燃燒,有煙,且具有燒蠟燭的味道。用指甲在其上劃一下,有劃痕的為低密度聚乙烯(LDPE),否則則是高密度聚乙烯(HDPE)。