工程塑料塑料概述市公開課一等獎省賽課獲獎?wù)n件

第二章塑料2.1緒論2.2通用塑料介紹2.3工程塑料分類型介紹工程塑料塑料概述第1頁工程塑料塑料概述第2頁工程塑料塑料概述第3頁工程塑料塑料概述第4頁P(yáng)P材料在汽車行業(yè)中含有巨大市場商機(jī)無限商機(jī)無限商機(jī)無限工程塑料塑料概述第5頁工程塑料塑料概述第6頁小礦泉水瓶禍患工程塑料塑料概述第7頁2.1緒論本章基本內(nèi)容：

1、塑料發(fā)展概況、定義和分類2、各種塑料性能3、塑料應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W習(xí)目標(biāo)及要求：了解塑料塑料性能與應(yīng)用領(lǐng)域。本章重點(diǎn)：1.

塑料定義2.塑料性能3.應(yīng)用領(lǐng)域。學(xué)習(xí)方法：掌握基本、重點(diǎn)內(nèi)容，多聯(lián)絡(luò)實(shí)際。

工程塑料塑料概述第8頁塑料定義：從廣義上來說：凡能夠塑成一定形狀材料，或者是在一定溫度或壓力條件下，能夠流動材料(如：石墨、玻璃、銅、鋁等)都可稱為“塑料”。狹義上來講：普通是指以合成樹脂為基本成份高分子有機(jī)化合物，在一定條件(如溫度、壓力等)可塑成一定形狀、而且在常溫下保持形狀不變材料。多數(shù)塑料是以合成樹脂為基礎(chǔ)，并依據(jù)用途不一樣，添加不一樣助劑，如：填料、增塑劑、抗氧劑、抗靜電劑、爽口劑等。工程塑料塑料概述第9頁樹脂是指受熱時通常有轉(zhuǎn)化或熔融范圍，轉(zhuǎn)化時受外力作用含有流動性，常溫下呈固態(tài)或半固態(tài)或液態(tài)有機(jī)聚合物，它是塑料最基本，也是最主要成份。廣義地講，在塑料工業(yè)中作為塑料基本材料任何聚合物都可稱為樹脂。樹脂樹脂是無定形半固體、固體或假固體有機(jī)物質(zhì)。普通是高分子物質(zhì)。呈透明或半透明乳白色。無固定熔點(diǎn)，但有軟化或熔融范圍，受熱變軟逐步熔化，在力作用下可流動。大多不溶于水，有可溶于有機(jī)溶劑。工程塑料塑料概述第10頁依據(jù)起源分為：天然樹脂和合成樹脂。依據(jù)受熱后表現(xiàn)分為：熱固性樹脂和熱塑性樹脂。依據(jù)溶解度分為：水溶性樹脂、醇溶性樹脂和油溶性樹脂樹脂分類工程塑料塑料概述第11頁塑料分類A:塑料種類很多，基本可分為十八大類樹脂，二百多個品種（有資料介紹有300多品種），但其中慣用品種有二十幾個。各有其特殊物理、化學(xué)、電和機(jī)械等性能。依據(jù)塑料受熱后改變分為：熱塑性塑料和熱固性塑料。工程塑料塑料概述第12頁熱塑性塑料

熱塑性塑料，是以熱塑性樹脂為基本成份塑料。這種塑料主要含有鏈狀線性結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是受熱后發(fā)生物態(tài)改變，由固體軟化或熔融成粘流體狀，在壓力作用下，可塑成所需要形狀，在常溫下不變形，但加熱后可軟化，這個過程能夠重復(fù)屢次塑制，而塑料分子結(jié)構(gòu)并不發(fā)生改變。如：聚乙烯、尼龍等。塑料軟包裝用基材屬于這類。工程塑料塑料概述第13頁熱固性塑料

熱固性塑料是以熱固性樹脂為基本成份塑料。成型后含有網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)，受熱后不再軟化，強(qiáng)熱后會分解破壞，不能重復(fù)塑制。如：酚醛塑料、氨基塑料等。其中松香改性酚醛樹脂，能夠制造亮光油墨和鉛印油墨。工程塑料塑料概述第14頁依據(jù)塑料組分性質(zhì)分為：纖維素塑料、蛋白質(zhì)塑料和合成樹脂塑料塑料分類B:工程塑料塑料概述第15頁纖維素塑料以纖維素衍生物為基本成份塑料。如：硝酸纖維(素)塑料，醋酸纖維(素)塑料，乙基纖維(素)塑料等。包裝印刷慣用玻璃紙、攝影膠片、制版用軟片等皆屬于這類塑料。蛋白質(zhì)塑料以蛋白質(zhì)為基本成份塑料。如：大豆蛋白質(zhì)塑料等。慣用于制成玩具或和其它塑料并用作為改性劑。合成樹脂塑料合成樹脂塑料，即合成樹脂，又稱人造樹脂。是由單體經(jīng)聚合而成樹脂，種類很多。有能溶于水或有機(jī)溶劑。有加熱軟化。有受熱后變?yōu)椴蝗懿蝗蹱顟B(tài)，依據(jù)化學(xué)組成份為：乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰胺樹脂、聚酯樹脂等。各有其物理、化學(xué)和電性能。工程塑料塑料概述第16頁依據(jù)使用范圍和用途：通用塑料、工程塑料、特種塑料塑料分類C:工程塑料塑料概述第17頁工程塑料是指含有優(yōu)良機(jī)械強(qiáng)度、剛性、耐沖擊等物理性能，能夠代替金屬材料應(yīng)用于各種工程機(jī)械設(shè)備上一個塑料。如尼龍、聚碳酸酯、聚醚酮等。這類塑料有也是制作高強(qiáng)度包裝材料。工程塑料通用塑料產(chǎn)量大、價格低、應(yīng)用廣塑料。其使用溫度通常較低，如無規(guī)聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等工程塑料塑料概述第18頁

工程塑料是物理力學(xué)性能及熱性能比很好、能夠看成結(jié)構(gòu)材料使用且在較寬溫度范圍內(nèi)可承受一定機(jī)械應(yīng)力和較苛刻化學(xué)、物理環(huán)境中使用塑料材料。在工程塑料中，通常使用量最大、長久使用溫度在100—150℃、可作為結(jié)構(gòu)材料使用塑料材料稱為通用工程塑料，而將使用量較小、價格高、長久使用溫度在150℃以上塑料材料稱為特種工程塑料。

工程塑料塑料概述第19頁特種塑料特種塑料是指含有某一特征尤其優(yōu)良塑料。如：能耐500℃以上高溫，或者能在一100℃以下低溫嚴(yán)寒條件下使用，或者能應(yīng)用于高能射線幅照強(qiáng)環(huán)境中使用塑料。近年，國際上研究塑料包裝材料，能夠抑制熱、聲、光、靜電、電磁技能量穿透塑料，也屬于特種塑料。工程塑料塑料概述第20頁通用塑料1.聚乙烯（HDPELDPELLDPEUHMWPECPEVLDPEULDPEmPE)。2.聚氯乙烯（PVC）（懸浮聚合、乳液聚合）3.聚丙烯（全同、簡同、無規(guī)）（PP-RPP-HPP-B)4.聚苯乙烯（GPSHIPSEPS)5.ABS(苯乙烯類聚合物）塑料分類工程塑料塑料概述第21頁工程塑料1.聚酰胺（PA6PA66PA1010PA11PA12）2.聚酯樹脂（PETPBT)3.聚碳酸酯（PC)4.聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)5.聚氨酯（PU)6.聚甲醛（POM）塑料分類工程塑料塑料概述第22頁特種工程塑料普通雙酚A型聚砜聚砜（PSU）改性聚砜（雙酚A與PMMA及ABS共聚物）非雙酚A型聚砜（或稱聚苯醚砜）聚醚砜（又稱聚芳醚）聚酰亞胺（PI）聚苯醚（PPO）聚苯硫醚（PPS）聚醚酮（PEK）聚芳醚酮（PEKK）聚醚醚酮（PEEK）聚四氟乙烯(PTFE)液晶聚合物（LCP）塑料分類工程塑料塑料概述第23頁工程塑料塑料概述第24頁按塑料成型方法分:塑料分類D:模壓塑料：供模壓用樹脂混合料。如普通熱固性塑料。

層壓塑料：指浸有樹脂纖維織物，可經(jīng)疊合、熱壓結(jié)合而成為整體材料。

注射、擠出和吹塑塑料：普通是指能在料筒溫度下熔融、流動，在模具中快速硬化樹脂混合科。如普通熱塑性塑料。

澆鑄塑料：能在無壓或稍加壓力情況下，傾注于模具中能硬化成一定形狀制品液態(tài)樹脂混合料。如MC尼龍。

反應(yīng)注射模塑料：普通是指液態(tài)原材料，加壓注入模腔內(nèi)，使其反應(yīng)固化制得成品。如聚氨脂類。工程塑料塑料概述第25頁模塑粉：又稱塑料粉，主要由熱固性樹脂（如酚醛）和填料等經(jīng)充分混合、按壓、粉碎而得。如酚醛塑料粉。

增強(qiáng)塑料：加有增強(qiáng)材料而一些力學(xué)性能比原樹脂有較大提升一類塑料。

泡沫塑料：整體內(nèi)合有沒有數(shù)微孔塑料。

薄膜：普通指厚度在0.25mm以下平整而柔軟塑料制品。

按塑料半制品和制品分E:工程塑料塑料概述第26頁助劑1.增塑劑（DOP

DBP氯化石蠟

環(huán)氧大豆油

偏苯三酸三辛酯

單脂肪酸甘油酯

癸二酸二辛酯

己二酸二辛酯

油酸甲酯

對苯二甲酸二辛酯

癸二酸二丁酯）2.穩(wěn)定劑（熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑）3.潤滑劑4.著色劑5.阻燃劑6.發(fā)泡劑7.抗靜電劑8.偶聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、相容劑9.填料塑料原料與助劑主要內(nèi)容工程塑料塑料概述第27頁填充劑（填料）主要但非必不可少成份作用：降低樹脂用量，降低塑料成本；比如：酚醛壓縮粉若無填充劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無實(shí)用價值；PE、PVC+CaCO3=廉價含有足夠剛性和耐熱性鈣塑料；玻璃纖維提升塑料力學(xué)性能；石棉提升耐熱性；導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)磁等。改進(jìn)塑料一些性能，擴(kuò)大塑料應(yīng)用范圍。工程塑料塑料概述第28頁填充劑（填料）（20~50%）分類：按化學(xué)性能可分為有機(jī)填料無機(jī)填料按形狀可分為：粉狀：木粉、紙漿、滑石粉、云母粉、石棉粉等纖維狀：棉花、亞麻、玻璃纖維、碳纖維等層狀（片狀）：紙張、棉布、麻布、玻璃布等工程塑料塑料概述第29頁能夠增加塑料塑性、流動性、柔韌性，改進(jìn)成型性能，降低剛性和脆性；它是能與樹脂相溶、不易揮發(fā)高沸點(diǎn)有機(jī)化合物。慣用增塑劑是液態(tài)或低熔點(diǎn)固體有機(jī)物。主要有甲酸脂類、磷酸酯類和氯化石蠟等。增塑劑工程塑料塑料概述第30頁作用：提升塑性、流動性和柔軟性；降低剛性和脆性；改進(jìn)塑料工藝性能和使用性能。比如：硝化纖維素若無增塑劑，則既不能進(jìn)行成型加工又無實(shí)用價值；硝酸纖維、醋酸纖維、PVC等也必須加入增塑劑。增塑劑工程塑料塑料概述第31頁增塑劑可分為主增塑劑和副增塑劑兩大類：主增塑劑特點(diǎn)是與樹脂相溶性好、塑化效率高、耐遷移、低揮發(fā)性、低油（水）抽出性、低溫柔性。副增塑劑相溶性較差，主要是與主增塑劑一道使用以降低成本，所以也稱增量劑。增塑劑總量中75－80%應(yīng)用于聚氯乙烯塑料，主要是碳原子數(shù)6-11脂肪醇與鄰苯二甲酸類合成酯類，其中最為主要是鄰苯二甲酸二辛酯（DOP），是標(biāo)準(zhǔn)增塑劑。另外，還有環(huán)氧類、磷酸酯類和癸二酸酯類增塑劑及氯化石臘類增量劑等。

工程塑料塑料概述第32頁凡能阻緩材料變質(zhì)物質(zhì)稱為穩(wěn)定劑。可分為以下三種：它主要作用就是抑制或預(yù)防樹脂在加工或使用過程中受熱而降解。如PVC它主要作用是阻止樹脂在光作用下降解（塑料變色、力學(xué)性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC延緩或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS熱穩(wěn)定劑：光穩(wěn)定劑：抗氧化劑：穩(wěn)定劑（0.3~0.5%）工程塑料塑料概述第33頁為預(yù)防塑料在成型過程中粘模，降低塑料對模具摩擦，改進(jìn)塑料流動性，提升塑件表面光澤度而加入添加劑。潤滑劑（<1%）如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS工程塑料塑料概述第34頁起裝飾美觀作用，一些著色劑還能提升塑料光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐候性。分類顏料染料有機(jī)顏料無機(jī)顏料著色劑（0.01~0.02%）工程塑料塑料概述第35頁特點(diǎn)：無機(jī)顏料：著色能力、透明性、鮮艷性較差，但耐光型、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性很好，不易褪色。染料：色彩鮮艷、顏色齊全，著色能力、透明性好。性能與無機(jī)顏料相反。著色劑（0.01~0.02%）工程塑料塑料概述第36頁有機(jī)顏料特征介于無機(jī)顏料和染料之間。還有阻燃劑、抗靜電劑、發(fā)泡劑、防腐劑、固化劑和加工助劑等等并非每種塑料都要加入全部添加劑，依據(jù)塑料品種和需求有選擇性加入一些添加劑在塑料工業(yè)中著色劑多采取顏料著色劑（0.01~0.02%）工程塑料塑料概述第37頁塑料慣用添加劑工程塑料塑料概述第38頁塑料慣用添加劑工程塑料塑料概述第39頁塑料幾個常見加工方法:A、注塑成型B、吹塑成型C、吸塑成型D、擠出成型E、壓延成型F、層積成型G、吹薄成型H、拉絲成型工程塑料塑料概述第40頁塑料優(yōu)點(diǎn)(1)易于加工、易于制造(易于成型)即使制品幾何形狀相當(dāng)復(fù)雜,只要能從模具中脫模,都比較輕易制作.因而其效率遠(yuǎn)勝于金屬加工,尤其是注塑成型制品,經(jīng)過一道工序,即可制造出很復(fù)雜成品.(2)可依據(jù)需要隨意著色,或制成透明制品利用塑料可制作五光十色、透明漂亮制品,尚可任意著色特征,可提升其商品價值,并給人一個明快感覺.(3)可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度產(chǎn)品與金屬、陶瓷制品相比,質(zhì)量輕、機(jī)械性能好,比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度比值)高,故可制做輕質(zhì)高強(qiáng)度制品.尤其是填充玻璃纖維后,更可提升其強(qiáng)度.另外,因?yàn)樗芰腺|(zhì)量輕,可節(jié)約能源,故其制品亦日趨輕量化.工程塑料塑料概述第41頁(8)產(chǎn)品制造成本低塑料原料本身即使不那么廉價,但如(1)項(xiàng)所述,因?yàn)樗芰弦子诩庸?設(shè)備費(fèi)用比較低廉,所以能降低產(chǎn)品成本.(4)不生銹、不易腐蝕塑料普通耐各種化學(xué)藥品腐蝕,不會象金屬那樣易生銹或受到腐蝕.使用時無須擔(dān)心酸、堿、鹽、油類、藥品、潮濕及霉菌等侵蝕.(5)不易傳熱、保溫性能好因?yàn)樗芰媳葻岽?熱導(dǎo)率小,不易傳熱,故其保溫及隔熱效果良好.(6)既能制做導(dǎo)電部件,又能制作絕緣產(chǎn)品塑料本身是很好絕緣物質(zhì),當(dāng)前能夠說沒有哪一個電氣制品不使用塑料.但假如在塑料中填充金屬粉末或碎屑加以成型,也可制成導(dǎo)電良好產(chǎn)品.(7)減震、消音性能優(yōu)良,透光性好塑料含有優(yōu)良減震、消音性能;透明塑料(如:PMMA、PS、PC等)可制作透明塑料制品(如:鏡片、標(biāo)牌、罩板等).工程塑料塑料概述第42頁(1)耐熱性差、易于燃燒這是塑料最大缺點(diǎn),與金屬和玻璃制品相比,其耐熱性遠(yuǎn)為低劣,溫度稍高,就會變形,而且易于燃燒.燃燒時多數(shù)塑料能產(chǎn)生大量熱、煙和有毒氣體;即使是熱固性樹脂,超出200攝氏度也會冒煙,并產(chǎn)生剝落.(2)伴隨溫度改變,性質(zhì)也會大大改變高溫自不待言,即使碰到低溫,各種性質(zhì)也會大大改變.(3)機(jī)械強(qiáng)度較低與一樣體積金屬相比,機(jī)械強(qiáng)度低得多,尤其是薄型制品,這種差異尤為顯著.(4)易于受特殊溶劑及藥品腐蝕普通來說,塑料比較不輕易受化學(xué)藥品腐蝕,但有些塑料(如:PC、ABS、PS等)這方面性質(zhì)尤其差;在普通情況下熱固性樹脂耐腐蝕性相當(dāng)強(qiáng).塑料缺點(diǎn)工程塑料塑料概述第43頁(5)耐久性差,易老化不論是強(qiáng)度、表面光澤或透明度,都不耐久,受負(fù)荷有蠕變現(xiàn)象.另外,全部塑料均怕紫外線及太陽光照射,在光、氧、熱、水及大氣環(huán)境作用下會老化.(6)易受損傷、也輕易沾染灰塵及污物塑料表面硬度都比較低,輕易受損傷;另外,因?yàn)槭墙^緣體,故帶有靜電,所以輕易沾染灰塵.(7)尺寸穩(wěn)定性差與金屬相比,塑料收縮率很高,故難于確保尺寸精度.在使用期間受潮、吸濕或溫度發(fā)生改變時,尺寸易隨時間發(fā)生改變.工程塑料塑料概述第44頁塑料應(yīng)用領(lǐng)域1農(nóng)業(yè)①薄膜：地膜、大棚膜：育苗，蔬菜，養(yǎng)殖②管材和管件：澆灌，自來水供水③網(wǎng)箱養(yǎng)殖，育苗，運(yùn)動草皮，沙漠綠化2包裝：用途廣泛①

包裝容器，代替金屬、陶瓷、玻璃、木材等②

保鮮軟裝罐頭、果汁、化裝品③

防震：PS、PU、PE泡沫塑料④

日常包裝：袋，編織袋，捆扎繩，打包帶工程塑料塑料概述第45頁3交通運(yùn)輸：主要用于汽車、輪船零部件及裝修上（比強(qiáng)度大）4電氣工業(yè)：電線、電纜、錄音機(jī)、錄像機(jī)、電視機(jī)等5化學(xué)工業(yè)：塑料容器和管道、耐腐蝕工程塑料塑料概述第46頁6儀表工業(yè)：制造輔件7建筑工業(yè)：化學(xué)建材，代替木材，水泥磚瓦，頂棚，地板8航空材料：飛機(jī)上用塑料件，減輕重量9國防與尖端工業(yè)：衛(wèi)星、火箭及原子能工業(yè)中做燒蝕材料、耐腐蝕材料，武器中做零部件，塑料地雷，隱身飛機(jī)工程塑料塑料概述第47頁10家俱：桌椅11體育用具和日用具：釣魚竿、梳子、玩具、餐具、盆、筐、鞋、衣、塑料跑道體育器械等。

12醫(yī)療衛(wèi)生：一次性注射器，輸液器，人造骨骼及氣管、血管等。工程塑料塑料概述第48頁塑料缺點(diǎn)及使用局限

耐熱性較差，普通塑料工作溫度僅100°C左右，不然會降解、老化導(dǎo)熱性較差，所以在要求導(dǎo)熱性好場所，不能用塑料件。吸濕性大，輕易發(fā)生水解老化。

易老化，所以對于使用壽命較長場所，普通還是用金屬件。

這些不足使塑料在一些領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。不過，伴隨新品種塑料問世以及改性技術(shù)發(fā)展，塑料這些不足都將會得到改進(jìn)。工程塑料塑料概述第49頁聚乙烯PE(polyethlene)工程塑料塑料概述第50頁工程塑料塑料概述第51頁P(yáng)E(polyethlene)發(fā)展1933年英國ICI高壓法低密度聚乙烯（LDPE）1953年德國Ziegler低壓法高密度聚乙烯（HDPE）美國Phillips中壓法高密度聚乙烯（HDPE）聚乙烯是由乙烯單體經(jīng)自由基聚合或配位聚合而取得高聚物。產(chǎn)量居居世界首位，占總樹脂量20%左右。工程塑料塑料概述第52頁LDPE20~30個甲基（1000個C）支鏈多堆砌性降低結(jié)晶度低熔點(diǎn)、硬度降低流動性好HDPE5個甲基（1000個C）支鏈少堆砌性好結(jié)晶度高熔點(diǎn)、硬度高流動性差LDPE低密度聚乙烯，支鏈太長流動性不好LLDPE線型低密度聚乙烯工程塑料塑料概述第53頁聚乙烯

1）基本特征：產(chǎn)量最大；無毒、無味，呈白色或乳白色；結(jié)晶型塑料；吸水性極小，介電性能好。所以，聚乙烯是最理想高頻電絕緣材料。

2）主要用途：塑料管、塑料板、塑料繩、齒輪、軸承等；包裝用塑料薄膜、軟管、塑料瓶以及電氣工業(yè)絕緣零件和電線電纜外皮等。

3）成型特點(diǎn)：成形收縮率范圍及收縮值大，方向性顯著，輕易變形、翹曲。流動性好且對壓力改變敏感，宜用高壓注射；模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)；質(zhì)軟易脫模，塑件有淺側(cè)向凸凹時可強(qiáng)行脫模。工程塑料塑料概述第54頁比較項(xiàng)目高壓法中壓法低壓法操作條件聚合壓力，MPa聚合溫度，℃

引發(fā)劑98.1-245.2150-330微量氧或有機(jī)過氧化物2-7125-150金屬氧化物＜260齊格勒-納塔引發(fā)劑轉(zhuǎn)化率，%16-27靠近100靠近100反應(yīng)機(jī)理自由基型配位離子型配位離子型工藝流程簡單復(fù)雜復(fù)雜結(jié)構(gòu)性能大分子支化程度相對密度純度熱變形溫度，℃

高低（0.910-0.925）高50℃

，較軟介于二者之間居中（0.926-0.940）基本與低壓法相同基本與低壓法相同大分子排列整齊高（0.941-0.970）產(chǎn)品含有引發(fā)劑殘基78℃，較硬

建設(shè)投資高低低操作費(fèi)用低高高

聚乙烯生產(chǎn)方法（高壓法、中壓法、低壓法）比較工程塑料塑料概述第55頁主要原料

★乙烯結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

乙烯CH2＝CH2，是最簡單烯烴。常溫常壓是略帶芳香氣味無色可烯氣體。幾乎不溶于水，化學(xué)性質(zhì)活潑。物理參數(shù)以下：

★乙烯主要生產(chǎn)方法相對分子質(zhì)量熔點(diǎn)，℃沸點(diǎn)，℃相對密度（液體，-103.8℃）臨界溫度，℃28.05－169.4－103.80.56999.90臨界壓力，MPa自然點(diǎn)，℃聚合熱，kJ/mol爆炸極限，%4.97537953.02-34乙烯主要生產(chǎn)方法液化天然氣、液化石油氣分離焦?fàn)t煤氣分離乙醇催化脫水石腦油、輕柴油、重油、原油裂解氣分離工程塑料塑料概述第56頁聚乙烯生產(chǎn)工藝★乙烯高壓聚合生產(chǎn)工藝是在微量氧或有機(jī)過氧化物存在下，將乙烯壓縮到14.7-245.2MPa壓力下，在150-290℃條件下，乙烯經(jīng)自由基聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫垡蚁┚酆戏椒??！罹酆显硪蚁┰诟邷馗邏合掳醋杂苫酆戏磻?yīng)機(jī)理進(jìn)行聚合。因?yàn)榉磻?yīng)溫度高，輕易發(fā)生向大分子鏈轉(zhuǎn)移而形成長支鏈和短支鏈產(chǎn)物，造成產(chǎn)物結(jié)晶度低、密度小

☆聚合主要工藝條件乙烯純度純度≥99.9%。工程塑料塑料概述第57頁引發(fā)劑

以氧為引發(fā)劑時，氧用量嚴(yán)格控制在0.003%-0.007%；以有機(jī)產(chǎn)化物為引發(fā)劑時，將其溶解在液體石蠟中，配制成1%-25%溶液。相對分子質(zhì)量調(diào)整劑

主要加入丙烯、丙烷、乙烷等，但純度要有嚴(yán)格要求。聚合溫度

取決于引發(fā)劑種類。以氧為引發(fā)劑時溫度控制在230℃以上；以有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑時溫度控制在150℃左右。

聚合壓力108-245MPa，高低取決于PE生產(chǎn)牌號，壓力越大產(chǎn)物相對分子質(zhì)量越大。聚合轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率

乙烯單程聚合轉(zhuǎn)化率為16%-27%，未反應(yīng)單體經(jīng)冷卻循環(huán)使用，總產(chǎn)率為95%。乙烯進(jìn)料溫度為40℃，乙烯-聚乙烯混合物出料溫度160-280℃。大部分反應(yīng)熱由離開物料帶走，反應(yīng)器夾套冷卻只帶少許反應(yīng)熱。工程塑料塑料概述第58頁聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量測定相對分子質(zhì)量范圍10000-50000，重均相對分子質(zhì)量控制在100000以上。普通經(jīng)過熔融指數(shù)（MI）法測定。☆乙烯高壓聚合生產(chǎn)工藝流程

乙烯高壓聚合生產(chǎn)工藝流程主要生產(chǎn)過程分為壓縮、聚合、分離和摻合四個工段。

工程塑料塑料概述第59頁比較項(xiàng)目釜式反應(yīng)器高壓法管式反應(yīng)器高壓法壓力溫度反應(yīng)帶走熱量平均停留時間生產(chǎn)能力物料流動狀態(tài)反應(yīng)器內(nèi)表面清洗方法共聚條件能否預(yù)防乙烯分解產(chǎn)品相對分子質(zhì)量分布長支鏈微粒凝膠108-245.2MPa，可保持穩(wěn)定可嚴(yán)格控制在130-280℃＜10%10-120s之內(nèi)可在較大范圍內(nèi)改變在每一反應(yīng)區(qū)內(nèi)充分混合不需要尤其清洗可在廣范圍內(nèi)共聚反應(yīng)輕易控制，可預(yù)防乙烯分解窄多少約為323.6MPa，管內(nèi)產(chǎn)生壓力降可高達(dá)330℃，管內(nèi)溫度差較大＜30%與反應(yīng)器尺寸相關(guān)。約60-300取決于反應(yīng)器參數(shù)靠近柱塞流動，中心至管壁層流用壓力脈沖法清洗只能夠與少許其它單體共聚難以預(yù)防偶然解聚寬少多☆聚合反應(yīng)設(shè)備乙烯高壓聚合反應(yīng)器主要有釜式和管式兩種。工程塑料塑料概述第60頁乙烯中壓聚合工藝☆工藝路線

其一，乙烯為單體，烷烴為溶劑，CrO3-Al2O3-SiO2為引發(fā)劑，在150℃，4.9MPa下聚合。其二，乙烯為單體，脂肪烴或芳烴為溶劑，以MOO3-Al2O3或氧化鎳-活性炭為引發(fā)劑，在200-260℃，6.87MPa下聚合。重點(diǎn)介紹第一條工藝路線?！钪饕に嚄l件單體重點(diǎn)控制對引發(fā)劑有害雜質(zhì)，如水、氧、一氧化碳及含硫、氮、鹵素等化合物進(jìn)行嚴(yán)格控制（萬分之一以下），為預(yù)防乙烯與其它單體共聚，也要不含其他烯烴。引發(fā)劑使用CrO3分散于Al2O3-SiO2組成載體上固體引發(fā)劑。其中鉻含量為2%-3%。載體用量在90：10范圍內(nèi)效果很好。且要求載體表面積要小，孔穴要大。工程塑料塑料概述第61頁溶劑采取C5-C12石蠟烴或環(huán)烷烴。

☆聚合主要控制條件

溫度對引發(fā)劑而言，活性溫度越高，產(chǎn)物相對分子質(zhì)量越低；對產(chǎn)物相對分子質(zhì)量而言溫度影響以下列圖所表示。最正確引發(fā)劑活化溫度為550℃左右。901001301501702040100140反應(yīng)溫度（℃）1101201401606080120聚合反應(yīng)溫度對聚乙烯相對分子質(zhì)量影響相對分子質(zhì)量×10－340050060070080020304050活化溫度（℃）引劑劑活化溫度對聚乙烯相對分子質(zhì)量影響相對分子質(zhì)量×10－3工程塑料塑料概述第62頁07142128351020304050聚合壓力，MPa聚合反應(yīng)壓力對聚乙烯相對分子質(zhì)量影響相對分子質(zhì)量×10－3聚合壓力:聚乙烯相對分子質(zhì)量隨壓力升高而增加?！钜蚁┲袎悍ň酆瞎に嚵鞒讨饕扇{液法。該法是將固體引發(fā)劑分散于反應(yīng)介質(zhì)懸浮液，乙烯開始聚合時，生成聚乙烯大部分分散在反應(yīng)介質(zhì)中，因?yàn)榉磻?yīng)物料呈漿液狀，故稱為漿液聚合。這種方法得到聚乙烯相對分子質(zhì)量可達(dá)40000以上。工程塑料塑料概述第63頁★乙烯低壓聚合工藝乙烯低壓聚合，是以烷基鋁和TiCl4或TICl3組成配合物為引發(fā)劑，于常壓下，60～75℃下聚合成高密度聚乙烯方法。聚合機(jī)理為配位陰離子聚合反應(yīng)?！钜蚁┑蛪壕酆瞎に嚄l件

△主要原料單體工程塑料塑料概述第64頁低壓聚合對乙烯單體純度要求（體積分?jǐn)?shù)）單體乙烯中雜質(zhì)含量對聚合影響乙烯，%丙烯，%乙烷及甲烷，%丁二烯，%乙炔，%丙酮，%甲醇，%氨，%＞99＜0.02＜1＜0.0002＜0.0001＜0.0005＜0.0005＜0.001NO及NO2，%N2O，%總硫量，%水，%O2，%CO2，%CO，%＜0.0005＜0.0002＜0.0002＜0.0005＜0.0005＜0.0002＜0.0002乙烯中雜質(zhì)含量，%聚合情況C2C2CH4C2CO2COO2H2O1234599.0799.499.00.470.580.004840.01524＜0.00020.001140.46240.0030.005620.0023＜0.00020.0027＜0.00010.00077不聚合不聚合不聚合活性低活性低工程塑料塑料概述第65頁催化劑聚乙烯特征黏度隨Al/Ti增加而增大（如圖所表示），當(dāng)配比為1：1-1：2時，引發(fā)劑在反應(yīng)介質(zhì)中濃度為0.5-1.0g/L。溶劑精制后烴類，如汽油、環(huán)已烷等。主要起分散和稀釋作用。工程塑料塑料概述第66頁

△工藝條件聚合溫度聚合溫度影響如上圖所表示。適當(dāng)溫度范圍為60-70℃。聚合壓力聚合壓力對采取高活性催化劑影響較小，對采取低活性催化劑影響較大。具體如圖所表示，適當(dāng)范圍控制在0-981kPa。

☆乙烯低壓聚合工藝流程乙烯在以Al(C2H5)3-TiCl4引發(fā)劑，聚合溫度為60～75℃，聚合壓力為0～981kPa，生產(chǎn)聚乙烯乙烯工藝過程包含：引發(fā)劑配制、聚合、分離、凈化與干燥、溶劑回收等。00.20.40.60.8010020030040050012345××××高活性引發(fā)劑高活性引發(fā)劑聚合壓力對聚合速率影響聚合壓力，MPa乙烯吸收速率，L/h工程塑料塑料概述第67頁★聚乙烯結(jié)構(gòu)依據(jù)聚合方法不一樣，其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)不一樣，高壓法合成聚乙烯平均每1000個碳原子中含15～20個支鏈，其中短支鏈為甲基和長支鏈為烷基（如正丁基等），而中壓法和低壓法合成聚乙烯基本上無支鏈。高壓聚乙烯相對分子質(zhì)量為25000～50000，結(jié)晶度為50%～60%，密度為0.91～0.93，熔融溫度為115℃，普通稱為低密度聚乙烯。中壓法合成聚乙烯，相對分子質(zhì)量為45000～50000，結(jié)晶度為85%以上。低壓法合成聚乙烯相對分子質(zhì)量普通小于350000，超出1000,000為超高相對分子質(zhì)量聚乙烯，結(jié)晶度80%以上，密度為0.92～0.97，熔融高于127℃。工程塑料塑料概述第68頁按照聚乙烯結(jié)構(gòu)性能能夠分為高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、超高相對分子質(zhì)量聚乙（UHMWPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）和茂金屬聚乙烯，另外，還有改性品種如乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）和氯化聚乙烯（CPE）等。工程塑料塑料概述第69頁★聚乙烯性能☆普通性能聚乙烯樹脂為無毒、無味白色粉末或顆粒，外觀呈乳白色，有似蠟手感，吸水率低，小于0.01%。聚乙烯膜透明，并隨結(jié)晶度提升而降低。聚乙烯膜透水率低但透氣性較大，不適于保鮮包裝而適于防潮包裝。易燃、氧指數(shù)為17.4，燃燒時低煙，有少許熔融落滴，火焰上黃下籃，有石蠟氣味。聚乙烯耐水性很好。制品表面無極性，難以粘合和印刷，經(jīng)表面處理有所改進(jìn)。支鏈多其耐光降解和耐氧化能力差。工程塑料塑料概述第70頁☆力學(xué)性能聚乙烯力學(xué)性能普通，拉伸強(qiáng)度較低，抗蠕變性不好，耐沖擊性好。沖擊強(qiáng)度LDPE＞LLDPE＞HDPE，其它力學(xué)性能LDPE＜LLDPE＜HDPE。主要受密度、結(jié)晶度和相對分子質(zhì)量影響，伴隨這幾項(xiàng)指標(biāo)提升，其力學(xué)性能增大。耐環(huán)境應(yīng)力開裂性不好，但當(dāng)相對分子質(zhì)量增加時，有所改進(jìn)。耐穿刺性好，其中LLDPE最好。

工程塑料塑料概述第71頁☆熱學(xué)性能聚乙烯耐熱性不高，隨相對分子質(zhì)量和結(jié)晶度提升有所改進(jìn)。耐低溫性能好，脆性溫度普通可達(dá)－50℃以下；并隨相對分子質(zhì)量增大，最低可達(dá)－140℃?！铍妼W(xué)性能因聚乙烯無極性，所以含有介電損耗低、介電強(qiáng)度大電性能優(yōu)異，即能夠做調(diào)頻絕緣材料、耐電暈性塑料，又能夠做高壓絕緣材料。工程塑料塑料概述第72頁聚乙烯屬于烷烴惰性聚合物，含有良好化學(xué)穩(wěn)定性。在常溫下耐酸、堿、鹽類水溶液腐蝕，但不耐強(qiáng)氧化劑如發(fā)煙硫酸、濃硝酸和鉻酸等。聚乙烯在60℃以下不溶于普通溶劑，但與脂肪烴、芳香烴、鹵代烴等長久接觸會溶脹或龜裂。溫度超出60℃后，可少許溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松節(jié)油、礦物油及石蠟中；溫度高于100℃，可溶于四氫化萘。因?yàn)榫垡蚁┓肿又泻猩僭S雙鍵和醚鍵，其耐候性不好，日曬、雨淋都會引發(fā)老化，需要加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑改進(jìn)。☆環(huán)境性能工程塑料塑料概述第73頁☆加工特征因LDPE、HDPE流動性好，加工溫度低，粘度大小適中，分解溫度低，在惰性氣體中高溫度300℃不分解，所以是一個加工性能很好塑料。但LLDPE粘度稍高，需要增加電機(jī)功率20%～30%；易發(fā)生熔體破裂，需增加口模間隙和加入加工助劑；加工溫度稍高，可達(dá)200～215℃。聚乙烯吸水率低，加工前不需要干燥處理。聚乙烯熔體屬于非牛頓流體，粘度隨溫度改變波動較小，而剪切速率增加下降快，并呈線性關(guān)系，其中以LLDPE下降最慢。聚乙烯制品在冷卻過程中輕易結(jié)晶，所以，在加工過程中應(yīng)注意模溫。以控制制品結(jié)晶度，使之含有不一樣性能。聚乙烯成型收縮率大，在設(shè)計(jì)模具時一定要考慮。工程塑料塑料概述第74頁聚乙烯熔體流動速率與制品種類關(guān)系

用途熔體流動速率,g/10minLDPELLDPEHDPE吹塑薄膜重包裝薄膜擠出平膜單絲、扁絲管材、型材中空吹塑容器電纜絕緣層注塑制品涂覆旋轉(zhuǎn)成型0.3~8.00.1~1.01.4~2.5－0.1~5.00.3~0.50.2~0.41.5~5020~2000.75~200.3~3.30.1~1.62.5~4.01.0~2.00.2~2.00.3~1.00.4~1.02.3~503.3~111.0~250.5~8.03.0~6.－0.25~1.20.1~5.00.2~1.50.5~8.02.