高密度聚乙烯專用料的主要應用領域及發(fā)展建議

1、綜述專論化工科技 ,2005,13(3 :5760SCIENCE &TECHNOLO GY IN CHEMICAL INDUSTR Y收稿日期 :2005203211作者簡介 :唐 訊 (1970- , 女 , 吉林市人 , 吉林石化公司 研究院工程師 , 主要從事 ABS 加工工作 。高密度聚乙烯專用料的主要應用領域及發(fā)展建議唐 訊 1, 王連愷 2, 時可彬 2, 劉毅梅 3, 張繼娟 3(1. 中國石油吉林石化公司 研究院 , 吉林 吉林 132021;2. 吉化集團公司 動力廠 , 吉林 吉林 132021;3. 吉林省石油化工設計研究院 ,吉林 長春 130021摘 要 :綜

2、述了高密度聚乙烯 (HDPE 的性能特點和其在注塑 、 吹塑 、 吹膜和管材四個主要應用領域 方面專用料的市場供需狀況及今后的發(fā)展建議 。關(guān)鍵詞 :高密度聚乙烯 ; 專用料 ; 發(fā)展建議中圖分類號 :TQ 325. 1+2 文獻標識碼 :A 文章編號 :100820511(2005 0320057204 HDPE 是性能優(yōu)異的通用合成樹脂 , 在工農(nóng) 業(yè) 、 國防 、 建筑業(yè)和日用品等方面都有廣泛的用途 。 隨著石油化工的發(fā)展 , 產(chǎn)量增長很快 , 目前年 產(chǎn)量僅次于低密度聚乙 烯 (乙 (PVC , 近年來 , , HDPE 專用料的發(fā)展也越來越受到重視 , 預計 2005年我國需求量將由

3、2002年的 36%提高到 39%, 而發(fā)達國家專用料所占比例已超過 50%60%, 與之相比 , 我國 HDPE 專用料市場具有巨大的 潛 力 , 國 產(chǎn) HDPE 專 用 料 的 發(fā) 展 空 間 較 大 1。1 性能特點在 HDPE 、 LDPE 和 LLDPE 中 , HDPE 結(jié)構(gòu) 簡單 、 對稱 , 在每 1000個碳原子中含有不多于 5個支鏈的線型分子所組成的聚合物 , 因而其結(jié)晶 度最高 、 密度最高 、 晶粒也最大 。在分子量分布 上 ,HDPE 的 Mw/Mn 為 210。 HDPE 的這種結(jié) 構(gòu)決定了其熔點最高 、 強度和硬度最大 。它的主 要特點如下 :(1 與 LDPE

4、 相比它的拉伸強度 、 拉 伸模量 、 彎曲模量和硬度優(yōu)于 LDPE , 但沖擊強度 要低于 LDPE ; (2 在聚乙烯中 HDPE 熱性能最好 (熔點最高 , 玻璃化溫度低 ; (3 HDPE 抗化學性 能也最好 ; (4 由于密度高 , HDPE 的滲透性能也 最小 2。2、 吹塑 、 ,2002年 4大領域分別占消費量 24%、 18%、 16%及 15%左 右 。預 計 今 后 幾 年 HDPE 在注塑 、 吹塑 、 薄膜和管材方面消費呈增長 趨勢 , 編織 、 板材和拉絲料等的消費將減少 , 注塑 制品仍為 HDPE 最大的消費領域 , 見表 1。表 1 我國 H DPE 的消費結(jié)

5、構(gòu)變化趨勢%應用領域 2000年 2005年 2010年 2015年 注塑 24. 0125. 0426. 1226. 22吹塑 17. 5618. 5018. 9018. 90薄膜 15. 6016. 5317. 0017. 00管材 14. 7215. 3716. 8017. 00編織 10. 1710. 3010. 009. 80板片材 7. 015. 294. 004. 00單絲 7. 015. 294. 004. 00旋轉(zhuǎn)成型 0. 880. 991. 201. 30其它 3. 042. 691. 981. 78合計1001001001002. 1 注塑盡管 HDPE 注塑制品在周轉(zhuǎn)

6、箱和料箱 、 貯物 容器以及薄壁食品容器領域與 PP 有競爭 , 預計 今后幾年內(nèi)仍將按 3%以上的年均增長率發(fā)展 。 注塑制品占 HDPE 總消費量的三成左右 。大宗 產(chǎn)品有周轉(zhuǎn)箱 、 塑料托盤 , 另外還有工業(yè)桶 、 垃圾 箱 、 安全帽 、 玩具等 , 要求流動性好 , 耐低溫性優(yōu) 異 3。 周轉(zhuǎn)箱 、 托盤和料箱對 HDPE 的需求 , 經(jīng) 歷了強勁的增長 , 預計今后繼續(xù)以每年 6%的速 度增長 。 周轉(zhuǎn)箱近年來每年保持量在 2億2. 5億只水平 (消耗樹脂 4萬5萬 t , 并由啤酒箱 、 飲料箱 、 食品箱向蔬菜箱 、 禽蛋箱等發(fā)展 , 規(guī)格型 號走向系列化 , 對韌性 、 抗沖

7、擊強度 、 耐環(huán)境應力 開裂及耐低溫 、 防老化等性能有一定要求 。以目 前我國周轉(zhuǎn)箱保有量水平與日本 、 德國早在 70年 代就已達 3億多只的水平相比 , 估計近幾年每年 至少還有 3萬5萬 t HDPE 用于生產(chǎn)周轉(zhuǎn)箱 。 目前國內(nèi)市場適于做周轉(zhuǎn)箱的樹脂有大慶 、 揚子 、 燕化的 2200J 、 遼化的 7260、 7255、 齊魯?shù)?7006等 。 遼化 7260質(zhì)量較好 , 但產(chǎn)量小 。 2200J 加工 性能 、 表面光度 、 硬度均好 , 但韌性稍差 , 做 250mL/24瓶裝規(guī)格周轉(zhuǎn)箱時需摻混 LLDPE 以改善 其抗沖性能 。某些批次的 2200J 樹脂顏色發(fā)黃 , M

8、I 偏低 , 制品的 ESCR 和耐低溫性能較差 , 易斷 裂破損 。 國內(nèi)周轉(zhuǎn)箱用量的大戶可口可樂公司最 近提出 :新的周轉(zhuǎn)箱應能抗紫外線照射 , 齊魯石化 公司生產(chǎn)的 7006樹脂雖具有此性能 , 但還有一些 差距 4。 決 。用于和叉車配套 , 、 碼頭 、 車站做裝卸承裁 , 要求有好的剛性 、 韌性以及低溫韌性 。國外托盤 的消費量很大 , 塑料技術(shù)先進的國家 , 托盤的塑料 化率在 80%以上 。我國塑料托盤的生產(chǎn)近年來 才開始 , 用于制造托盤的國產(chǎn)料主要有齊魯?shù)?7006和遼化的 7750, 可得到剛性和韌性都較好的產(chǎn)品 。 2200J 作為托盤料 , 韌性和耐低溫性均不 理想

9、 , 制品只能用在對性能要求不高的場合 , 或與 其它料摻混后使用 。據(jù)估計 , 國內(nèi)托盤所消耗的 HDPE 應在 3萬 t/a 左右 , 其市場前景樂觀 。 在工業(yè)用桶中 , 改性的 HDPE 共聚物憑藉沖 擊強度 、 耐環(huán)境應力性能 、 韌性和易加工性 , 也在 大量地取代著鋼桶 。 HDPE 料箱將進一步代替木 箱紙板箱 。 運輸貯存農(nóng)產(chǎn)品 、 食品盒及容器部分 市場已讓位給 PP ,PP 在減薄后仍保持其韌性 , 加 工廠可以節(jié)省成本 , 在密度上也有優(yōu)勢 , 在這個市 場上還有 PS 參與競爭 。注塑家用制品的市場 HDPE 份額繼續(xù)下降 . 而被 LLDPE 及一些透明 的無規(guī) P

10、P 所代替 。 HDPE 的硬度及耐磨損性能 較好 , 可用作螺絲口瓶蓋或咬合的蓋子 。 2. 2 吹塑高密度聚乙烯因其密度大 , 膜量高 , 剛性 、 韌 性好 , 加工性能好 , 有利于制成中型或大型的裝運液體的容器 , 包括桶 、 罐 , 可以大到 200L , 甚至更 大的裝化學品的容器 。而且由于 HDPE 的低滲 透性 , 采用耐環(huán)境應力開裂品級的樹脂 , 容器可用 來裝化學品等 。盛裝食品可采用薄壁容器 , 如牛 奶瓶 、 果汁瓶 、 人造黃油罐等小型中空容器 。 一般 情況下 , 用于中空制品生產(chǎn)的高密度聚乙烯密度 在 0. 9470. 967g/cm 3, 熔 體 指 數(shù) (

11、MFR 在 (0. 01l. 0 g/l0min ; 而制造大型容器 (200L 以 上 則需用高分子量高密度聚乙烯 , 密度在 0. 9450. 955g/cm 3, MFR 在 (215 g/10min 5。 2001年我國中空容器專用樹脂市場需求量為 360kt 。 其中大型中空容器的用量約占 20%, 中小型中空容器的用量約占 80%。近年 來 , 盡 管 透 明 性 好 、 抗 沖 擊 強 度 高 的 PET 和雙向拉伸 PVC 吹塑料的發(fā)展較為迅速 , 使 HDPE , 但 , 易于加工 , 在各 中空容器所占比例也 。但在國內(nèi)市場 HDPE 大部分中空料 仍依靠進口 , 基本上用

12、于小型中空制品吹塑 , 大型 中空成型料主要用于汽車油箱 、 大型座椅等吹塑 。 目前我國已加大吹塑料研發(fā)力度 , 如由齊魯石化 和遼陽化纖共同承擔的國家 “ 八五” 重點科技攻關(guān) 項目 “ 單層 HDPE 汽車油箱專用料的開發(fā)” 已通過德國大眾汽車公司油箱全性能檢測 , 標明 該專用料已達到國際先進水平 6。但由于上海 大眾汽車公司和一汽大眾汽車等公司都采用進口 配套料 , 汽車油箱市場尚未打開 , 主要應用領域是 摩托行業(yè) 。 2. 3 吹膜 膜用 HDPE 專用料在熱及機械作用下成為 主粘滯溶體 , 其擠吹制得的薄膜是不透明的 , 具有 化學惰性 , 因而在高低溫下都堅韌 , 可以減薄

13、, 并 具有很高的水汽阻隔性 。 HDPE 薄膜市場為購物 袋 、 垃圾袋 、 食品袋 、 重包裝袋 、 工業(yè)用襯里袋 、 多 層結(jié)構(gòu)薄膜等 。其中用量最大的是購物袋 、 垃圾 袋和食品包裝袋 。近年來主要發(fā)展的是高分子量高密度聚乙烯 (HMWHDPE 膜用料 , 尤其是具有雙峰分子量分 布的 HMWHDPE 。 樹脂中的高分子量組分 , 提供 了良好的物理 2機械性能 , 同時兼具低分子量組 分 , 用以改進加工性 。 因其固有的高強度和韌性 , 使薄膜外表挺括 , 開口性優(yōu)于低密度聚乙烯 , 而且85 化 工 科 技 第 13卷由于熔體強度高 , 吹脹比大 , 優(yōu)化分子雙向取向的 平衡作用

14、 , 致使其在減薄的情況下 , 仍有優(yōu)良的韌 性 。在性能相近的情況下 , 它一般比 HP 2LDPE 減薄 50%, 比 LLDPE 減薄 20%30%, 降低了制 品成本 。世 界 各 大 公 司 都 奮 力 推 出 優(yōu) 質(zhì) 膜 用 HMWHDPE , 如日本三井油化 、 德國 Hoechst 、 美 國的 UCC 、 Chevron 、 Equistar 、 Exxon 公司等 7。 目前國內(nèi)用作吹膜的 HDPE 國產(chǎn)料只有齊 魯?shù)?D G D6098、 進口料有日本的 7000F , 沙特的 F00948, 韓國的 TRl58和 FE0070等 ,5000S 亦被 用作吹膜料 。從加工

15、企業(yè)反映來看 ,7000F 最為 理想 , 在日本 7000F 占膜料市場的 60%以上 。其 主要優(yōu)點表現(xiàn)為 : 加工性能極佳 、 可以在較寬的 工藝參數(shù)范圍內(nèi)加工 、 對加工設備要求不高 ; 制 品種類多 , 用途廣 ; 制品力學性能憂異 , 外觀好 ; 可以做成 0. 008mm 的超薄膜 , 降低制品成本 。 齊魯?shù)?6098在國內(nèi)占有一定市場 , 但其加工性 能 、 力學性能及制品外觀與 7000F距 , 某些批次的 6098高分子較多 , 、 表 觀魚眼較多 ; 、 加工性能良好 , 但 手感一般 ; 沙特料制成產(chǎn)品后 , 膜口析出物多 、 條 紋絲紋多 , 力學性能也不盡人意 。

16、燕化已引進生 產(chǎn)了 7000F , 要加速膜料的開發(fā)與生產(chǎn) , 形成國內(nèi) HDPE 薄膜市場 7000F 、 6098與進口料三足鼎立 的格局 , 為以后開發(fā)生產(chǎn) 8200B 、 6000M 、 8000F 等高分子量 HDPE 打下基礎 。2. 4 管材由于市場的需求 、 新產(chǎn)品的開發(fā) (如在地熱設 施中應用 , 以及樹脂的改進 , HDPE 管年均增長 率約為 4. 5%。 HDPE 管具有耐腐蝕性 , 可適應 濃度在 10%以下的酸堿液體 、 質(zhì)量輕 、 安裝簡 便 、 通流量大 、 使用安全壽命長達 50年 、 基礎需求 較低 、 熔融焊接性能好 、 力學性能優(yōu)良等優(yōu)點 , 可 替代高

17、能耗質(zhì) (水泥 、 鑄鐵 、 陶瓷等 材料制作的管 材 。 韌性較好的雙峰 HMWHDPE 樹脂可用于大 口徑的薄壁管 , 這是以前的 HMWHDPE 牌號所 做不到的 。在天然氣分配管中 , HDPE 有滿意的 爆裂強度 , 使之在新建的設施中入選 , 并用于現(xiàn)有 系統(tǒng)的更新 。水分配管道也要有較高的耐壓能 力 , 由于國內(nèi)許多城市已經(jīng)明令禁用或逐步限用 鍍鋅管 , 這使得聚乙烯管材在給水管這個領域上 的應用正在得到迅猛發(fā)展 。在受壓管市場 , 高分 子量的 HDPE 樹脂有滿意的物理性能及加工性 能 。 隨著建筑業(yè)和節(jié)水工程等的迅速發(fā)展 , 我國 高密度聚乙烯管材市場蘊藏著巨大的潛能 。

18、由于聚乙烯管獨特的性能 , 近年來國際上一 個非常值得注意的動向是聚乙烯管的發(fā)展明顯快 于 PVC 管的發(fā)展 , 尤其是 HDPE 管的應用發(fā)展 迅速占領歐洲市場 , HDPE 管的比例已達到近 30%8。 與國外相比 , 我國 HDPE 管材的開發(fā)應 用還有比較大的差距 , 主要表現(xiàn)在 專用樹脂牌 號少 , 原料供應不足 ; 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定 , 產(chǎn)品規(guī) 格品種不配套 ; 各種高性能品種牌號的開發(fā)力 度不夠 。 我國目前自來水管 、 煤氣管 、 油水管 、 礦 山管等使用 PE 樹脂 , 特別是 HDPE 樹脂的用量 還不多 , 這是一個很有開發(fā)前景的市場 9。因 此 , 積極開發(fā) HDPE

19、。各 , 積極吸收國外 , 。面 , 同時 , 形成品種齊全 、 管件配套 、 整體 水平達到發(fā)達國家先進水平的 HDPE 管材系列 專用料 。此外 , 地板輻射采暖 、 建筑電線穿線護套等也 是塑料管的最大市場之一 。我國塑料管在國內(nèi)管道市場中的占有率及需 求量預測見表 2。表 2 我國塑料管在國內(nèi)市場中的占有率及需求量預測 用途2005年 2010年占有率 /%需求量 /kt 占有率 /%需求量 /kt 建筑排水管 7028080320城市排水管 20203060建筑給水、 熱水 608880184供應和采暖管城市給水管 504570105村鎮(zhèn)給水管 606070150城市燃氣管 5050

20、6080100建筑電線穿線 80609090護套管3 結(jié)論和建議我國的 HDPE 產(chǎn)業(yè)正面臨大發(fā)展的歷史機 遇 。 目前國內(nèi)使用的各種 HDPE 原材料大部分 還是通用樹脂 , 約有 50%的專用樹脂依靠進口 , 特別是專用料則大部分采用進口原料 , 這不僅耗 費大 量 外 匯 , 而 且 潛 伏 著 難 以 抵 御 的 市 場 危 9 5第 3期 唐 訊 , 等 . 高密度聚乙烯專用料的主要應用領域及發(fā)展建議 機 2, 特提出如下建議 。(1 HDPE 產(chǎn)品的發(fā)展前景樂觀 , 但市場形 勢嚴峻 , 要有憂患意識 。強化產(chǎn)品質(zhì)量 , 降低成 本 , 生產(chǎn)適應市場需要的產(chǎn)品 , 爭取在國內(nèi)市場占

21、 有一席之地并向國際市場進軍 。(2 開發(fā)專用料占領國內(nèi)專用料市場 。開發(fā) 專用料的利潤高 , 但同時難度也大 。應強化專用 料的開發(fā)生產(chǎn) , 如管材 、 管件 、 電纜護套以及汽車 油箱專用料 , 注重未來市場的潛力與世界市場的 發(fā)展導向 , 努力提高產(chǎn)品的附加值 , 在市場競爭中 求得發(fā)展與壯大 。(3 開發(fā)超高分子量的 HDPE 產(chǎn)品 。超高分 子量的 HDPE (U HMW 2PE 產(chǎn)品是指分子量在 50萬甚至 100萬以上的產(chǎn)品 ,M I 值接近于零 。 該樹 脂以其耐沖擊 、 耐磨損 、 耐化學腐蝕 、 自身潤滑以 及吸收沖擊能五大特性而廣泛應用于機械 、 紡織 、 陶瓷等行業(yè) .

22、 其市場應用前景較樂觀 。目前國內(nèi) , 前應根據(jù)市場需求 , , 市場打好基礎 ?？傊?, , 集中力量 , 下大功夫 , 干方百計地降低成本 , 竭盡全力地提高產(chǎn)品的附加值 , 開發(fā)出適合市場需求 的專用料 , 加大推廣力度 , 頂替進口 , 盡快占領國 內(nèi)市場 , 一定能夠產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和良好的 社會效益 。參 考 文 獻 1 孫彤彤 . 國內(nèi)外 HDPE 產(chǎn)品的應用與開發(fā) J.塑料加工 ,1998,26(4 :615.2關(guān)肇基 . HDPE 的市場及應用近況 J.塑料加工應用 ,1999,3:3441.3 Doo Whanjin ,et al. Present situation a

23、nd developing prospectof HDPEJ.JApplied of Polymer Science ,1998,70:705.4 錢來榮 . 齊魯石化公司 HDPE 產(chǎn)品的應用與開發(fā) J.齊魯石油化工 ,1996,15(3 :259261.5 B I Chaudbry ,E Hage ,L A Passan. Development and applica 2tion of HDPEJ.J Applied of Polymer Science , 1998, 67:1605.6 , , . M .北京 :化學,408419. 薄膜級樹脂的開發(fā) J.合成樹脂,18(1 :4245.8 崔科增 . 我國 HDPE 管材的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 J.中國塑料 ,2002,16(7 :16.9 錢恒河 . HDPE 管材的開發(fā)現(xiàn)狀及其應用前景 J.現(xiàn)代塑料加工 ,2001,14(3 :3641.The basic applied f ield and development proposal ofhigh 2