MDPE

MDPE

中密度聚乙烯(英文簡稱:MDPE),是指主鏈上的支鏈數介於高密度與低密度聚乙烯之間的聚乙烯。1970年美國用漿液法制出,其生產合成工藝採用LLDPE的方法。α烯烴常用丙烯、1-丁烯、1-己烯、l-辛烯等,其用量的多少影響著密度大小,一般烯烴用量為5%(質量分)左右。

基本介紹

  • 中文名:中密度聚乙烯
  • 外文名:medium density polyethylene
  • 定義:介於高密度與低密度的聚乙烯
  • 套用學科:高分子材料;塑膠。
材料,概述,分子結構,性能特點及參數,加工工藝,前景,

材料

MDPE中文名稱:中密度聚乙烯 英文名稱:medium density polyethylene, MDPE 定義:主鏈上的支鏈數介於高密度與低密度聚乙烯之間的聚乙烯。 套用學科:材料科學技術(一級學科);高分子材料(二級學科);塑膠(三級學科

概述

中密度聚乙烯英文縮寫為MDPE(Medium density polyethylene) 中密度聚乙烯(MDPE)是在合成過程中用α烯烴共聚,控制密度而成。1970年美國用漿液法制出,其生產合成工藝採用LLDPE的方法。α烯烴常用丙烯1-丁烯1-己烯、l-辛烯等,其用量的多少影響著密度大小,一般烯烴用量為5%(質量分)左右。

分子結構

MDPE分子主鏈中平均每1000個碳原子中引入20個甲基支鏈,或13個乙基支鏈,其性能變化由支鏈多少及長短不同而定。共聚可使其晶體小的片晶之間的連線鏈增多

性能特點及參數

MDPE的特點是耐環境應力開裂性及強度的長期保持性。MDPE的相對密度為0.926-0.953,結晶度為70%-80%,平均分子量為20萬,拉伸強度為8-24兆帕斷裂伸長率為50%-60%,熔融溫度126-135℃,熔體流動速率為0.1-35克/10分鐘,熱變形溫度(0.46兆帕)49-74℃。

加工工藝

分為高壓法、低壓法、中壓法三種。高壓法用來生產低密度聚乙烯,這種方法開發得早,用此法生產的聚乙烯至今約占聚乙烯總產量的2/3,但隨著生產技術和催化劑的發展,其增長速度已大大落後於低壓法。低壓法就其實施方法來說,有淤漿法、溶液法和氣相法。淤漿法主要用於生產高密度聚乙烯,而溶液法和氣相法不僅可以生產高密度聚乙烯,還可通過加共聚單體,生產中、低密度聚乙烯,也稱為線型低密度聚乙烯。近年來,各種低壓法工藝發展很快。中壓法僅菲利浦公司至今仍在採用,生產的主要是高密度聚乙烯。 高壓法 用氧或過氧化物等作引發劑,使乙烯聚合為低密度聚乙烯的方法。乙烯經二級壓縮後進入反應器(圖3),在壓力100~300MPa、溫度200~300℃及引發劑作用下聚合為聚乙烯,反應物經減壓分離,使未反應的乙烯回收後循環使用,熔融狀的聚乙烯在加入塑膠助劑後擠出造粒。(見彩圖) 所用聚合反應器有管式反應器(管長可達 2000m)和釜式反應器兩種。管式法流程的單程轉化率20%~34%,單線年生產能力100kt。釜式法流程的單程轉化率20%~25%,單線年生產能力180kt。 低壓法 分淤漿法、溶液法和氣相法三種,除溶液法外,聚合壓力都在2MPa以下。一般步驟有催化劑的配製、乙烯聚合、聚合物的分離和造粒等。 ①淤漿法 生成的聚乙烯不溶於溶劑而呈淤漿狀。淤漿法聚合條件溫和,易於操作,常用烷基鋁活化劑氫氣分子量調節劑,多採用釜式反應器。由聚合釜出來的聚合物淤漿經閃蒸釜、氣液分離器到粉料乾燥機,然後去造粒(圖4)。生產過程中還包括溶劑回收、溶劑精製等步驟。採用不同的聚合釜串聯或並聯的組合方式,可以得到不同分子量分布的產品。 ②溶液法 聚合在溶劑中進行,但乙烯和聚乙烯均溶於溶劑中,反應體系為均相溶液。反應溫度(≥140℃)、壓力(4~5MPa)較高。特點是聚合時間短,生產強度大,可兼產高、中、低三種密度的聚乙烯,能較好地控制產品的性質;但溶液法所得聚合物分子量較低,分子量分布窄,固體物含量較低。 ③氣相法 乙烯在氣態下聚合, 一般採用流化床反應器。催化劑有鉻系和鈦系兩種,由貯罐定量加入到床層內,用高速乙烯循環以維持床層流態化,並排除聚合反應熱。生成的聚乙烯從反應器底部出料(圖5)。反應器的壓力約2MPa,溫度85~100℃。氣相法是生產線型低密度聚乙烯 最主要的方法,氣相法省去了溶劑回收和聚合物乾燥等工序,且比溶液法節省投資15%和操作成本10%。為傳統高壓法投資的30%,操作費的1/6。因而得到了迅速發展。但氣相法在產品質量及品種上有待進一步改進。 中壓法 用負載於矽膠上的鉻系催化劑,在環管反應器中,使乙烯在中壓下聚合,生產高密度聚乙烯。 加工和套用 可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工,廣泛套用於製造薄膜、中空製品、纖維和日用雜品等。在實際生產中,為了提高聚乙烯對紫外線和氧化作用的穩定性,改善加工及使用性能,需加入少量塑膠助劑。常用的紫外線吸收劑為鄰羥基二苯甲酮或其烷氧基衍生物等,炭黑是優良的紫外線禁止劑。此外,還加入抗氧劑、潤滑劑、著色劑等,使聚乙烯的套用範圍更加擴大。

前景

對於國內市場來講,中密度聚乙烯(MDPE)似乎還是個新名詞,但由於其性能介於高密度聚乙烯HDPE)和低密度聚乙烯LDPE)兩者之間,既保持了HDPE的剛性,又有LDPE的柔性、耐蠕變性,集兩者優點於一身,在製造配氣管、配水管、通訊和電纜護套方面占有絕對優勢,因而越來越受市場關注。 獨特性能確立市場地位:MDPE因其良好的抗環境應力開裂性、焊接性和使用壽命長等,近年來套用發展迅速,用量增加很快,MDPE被認為是目前世界上通訊電纜光纖光纜最合適用的護套材料。 在國外,MDPE的開發是與LDPE和HDPE同步的。陶氏化學有限公司採用I nsite 技術開發成功增強型 PE樹脂DOW LEX2344 E,該樹脂是一種十分穩定的MDPE,為乙烯-辛烯的共聚樹脂,具有特殊的線型乙烯主鏈和辛烯支鏈,具有優越的韌性和傑出的長期耐水壓性能。北歐化工公司開發出多種牌號的MDPE,廣泛套用於天然氣管、飲水管、發泡同軸電纜、發泡絕緣電話板、通訊和動力電纜護套的生產,其中採用北星雙峰技術生產的PE100樹脂成功地擠出了世界上最大直徑為1600mm 的管道。韓國三星公司開發出旋轉成型級MDPE系列產品,主要用於化學品儲罐、玩具、油箱、水箱。韓國SK公司在HDPE裝置上,採用三井和Sclairtech兩種工藝,結合其優勢,開發出旋轉成型、管材塗覆、注射成型拉絲級MDPE產品。 在歐洲,MDPE在配氣和配水壓力管市場上已確立了優勢地位。在大直徑配氣管(外徑100mm以上)、輸氣管(外徑300mm以上)和配水管(外徑200mm以上)領域,MDPE具有進入金屬和聚氯乙烯領地的巨大潛力。僅在配水管方面,歐洲MDPE年用量為16萬噸。 國內研發步伐亟待加快:國內市場MDPE樹脂發展滯後,面市產品不多,大多數電纜護套生產廠家只能採用共混方式完成。茂名石化和中原乙烯公司引進的全密度聚乙烯生產裝置中都有MDPE牌號,如管材料DGDA-2401和用於旋轉成型的DNDD-7152,但產量很少。燕化公司新引進EXXON化學公司的20萬噸/年LDPE生產裝置中有3個MDPE牌號(117、151、157),密度值範圍在0.9280g/cm~0.9355g/cm 3,目前已生產出其中兩個牌號117和151 產品600噸,但產品密度偏低,且非共聚物產品,耐環境應力開裂性能差,不適宜製作壓力管如燃氣管等。2004年上海石化公司投產的25萬噸/年聚乙烯裝置採用北歐化工雙峰聚乙烯技術,可以生產PE100管材專用料,但產品分級工作也要到2004年能完成,這意味著我國目前所用原材料仍需進口。 市場需求潛力可觀:目前國內使用MDPE的領域有電線電纜護套料、水輸送管道、埋地用燃氣管道、農用澆灌軟管(帶)等,且用量需求越來越大。大多數廠家使用 HDPE加LDPE生產MDPE通信電纜光纜護套料,年產量在3萬噸左右;燃氣管原料要求具有良好的可焊接性、耐環境應力開裂性和耐開裂快速傳遞性,目前生產廠商均採用進口MDPE原料;農用澆灌軟管(帶)也是MDPE的套用領域之一,為了降低價格控制生產成本,目前這類廠家只有少數使用進口MDPE,多數採用國產 LDPE和LLDPE,個別廠家加入少量HDPE共混以提高剛度;世界認最好的軟管卷盤式自動噴灌機,是適合我國國情的一種噴灌機,該機上纏繞的 PE軟管不僅要承受彎曲、拉伸應力及內水壓力等,而且還要耐地面摩擦、日曬雨淋、冷熱交替等綜合作用,國外開發出了MDPE管,使軟管的使用壽命和噴灌機同步。我國八十年代中後期研製出了這種形式的噴灌機。而與之配套的質量上乘的MDPE軟管尚未見有成功研製的報導,市場需求約在 2萬~3萬噸/年。 西部大開發中西氣東輸西電東輸工程的開發以及城市天然氣輸送管網、城鄉輸水燃氣管網工程建設和我國農業大國的地位都為 PE家族的新寵--- MDPE及其製品描繪了一幅光輝的前景。但目前對於國內市場來說,國內用戶無論從理性還是感性方面對MDPE 的認識都很不夠,但通過加大宣傳和開發MDPE 牌號的力度,相信 MDPE在逐漸被人們認知的同時,也會為國家的建設和發展作出越來越突出的貢獻。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們