HDPE一般指高密度聚乙烯
高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，簡(jiǎn)稱為“HDPE”），是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。
HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。高密度聚乙烯為無毒、無味、無臭的白色顆粒，熔點(diǎn)約為130℃，相對(duì)密度為0.941~0.960。它具有良好的耐熱性和耐寒性，化學(xué)穩(wěn)定性好，還具有較高的剛性和韌性，機(jī)械強(qiáng)度好。介電性能，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性亦較好。熔化溫度120~160℃。對(duì)于分子較大的材料，建議熔化溫度范圍在200~250℃之間。高密度聚乙烯是種白色粉末顆粒狀產(chǎn)品，無毒、無味，密度在0.940～0.976 g/cm3范圍內(nèi)；結(jié)晶度為80%～90%，軟化點(diǎn)為125～135℃，使用溫度可達(dá)100℃；硬度、拉伸強(qiáng)度和蠕變性優(yōu)于低密度聚乙烯；耐磨性、電絕緣性、韌性及耐寒性均較好，但與低密度絕緣性比較略差些；化學(xué)穩(wěn)定性好，在室溫條件下，不溶于任何有機(jī)溶劑，耐酸、堿和各種鹽類的腐蝕；薄膜對(duì)水蒸氣和空氣的滲透性小、吸水性低；耐老化性能差，耐環(huán)境開裂性不如低密度聚乙烯，特別是熱氧化作用會(huì)使其性能下降，所以，樹脂需加入抗氧劑和紫外線吸收劑等來提高改善這方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情況下的熱變形溫度較低，這一點(diǎn)應(yīng)用時(shí)要注意。
HDPE的生產(chǎn)技術(shù)有3種，即漿液聚合，氣相聚合和溶液聚合。
1、漿液聚合法
淤漿法技術(shù)是將乙烯與脂肪烴溶劑混合，生產(chǎn)的聚合物懸浮于溶劑中，生產(chǎn)過程中壓力、溫度較低，漿液聚合是生產(chǎn)HDPE主要方法，漿液法工業(yè)化時(shí)間早，工藝技術(shù)成熟，使用漿液法生產(chǎn)技術(shù)主要有Hostalen、Phillips、Irmovene S、Equistar、Borieas、cx、Equistar等，漿液法根據(jù)反應(yīng)器形式可以分為攪拌釜式和環(huán)管反應(yīng)器2種。
(1)攪拌釜式漿液聚合
攪拌釜式漿液聚合典型代表為Basell公司的Hostalen技術(shù)和三井油化公司的CX技術(shù)，Hos．talen技術(shù)采用Hoeehst公司首創(chuàng)的攪拌釜工藝，使用雙反應(yīng)器，可以進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)使用，該工藝中，聚合反應(yīng)溶劑為正已烷，催化劑為高活性z—N催化劑，乙烯和氫氣混合后進(jìn)入第一反應(yīng)器，與催化劑混合發(fā)生聚合反應(yīng)，反應(yīng)器內(nèi)聚合物以淤漿形式懸浮在己烷中，聚合溫度約為80℃ ，聚合壓力小于10 bar，此工藝可以生產(chǎn)產(chǎn)品密度范圍為0．942～0．965 g／cm3，熔融指數(shù)范圍為0．2～80，共聚單體為丙稀和丁烯一1，生產(chǎn)傳統(tǒng)HDPE和雙峰HDPE，高密度管材性能優(yōu)異，適合制作受壓管材，達(dá)到PE100+。淤漿法釜式反應(yīng)器連續(xù)聚合工藝的特點(diǎn)是：操作壓力和操作溫度低；雙釜反應(yīng)器可通過采用并聯(lián)及串聯(lián)不同的形式生產(chǎn)單峰及雙峰產(chǎn)品；工藝操作彈性高，產(chǎn)品牌號(hào)轉(zhuǎn)換快，對(duì)原料純度要求不高；共聚單體采用丙烯，1一丁烯；采用已烷作溶劑，回收單元簡(jiǎn)單。目前該方法被上許多生產(chǎn)廠家采用。該工藝的特點(diǎn)是聚合在惰性烴稀釋劑中進(jìn)行的。
工藝流程為：將聚合乙烯（乙烯99.9%，乙烷0.1%）送入干燥器后與由正己烷組成的循環(huán)稀釋劑一起再進(jìn)入釜式反應(yīng)器，催化劑采用載體上含有鈦和錳、三乙基鋁為助催化劑的牌號(hào)。加入少量的氫控制分子量，聚合反應(yīng)形成的是聚乙烯顆粒，反應(yīng)溫度為90℃，壓力為1.8MPa，反應(yīng)可分兩步在兩個(gè)聚合釜中進(jìn)行，生產(chǎn)的濃度為34%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的淤漿固體，單體轉(zhuǎn)化率可達(dá)97%。聚合物從第二反應(yīng)器流出閃蒸至壓力0.14MPa，閃蒸出來的未反應(yīng)的乙烯、排出物中的乙烷及2%的環(huán)己烷稀釋劑經(jīng)兩次壓縮冷卻到2.5MPa，去氣提塔將乙烷回收去再循環(huán)中。閃蒸后留下來的淤漿經(jīng)離心分離回收大部分稀釋劑，固體濾餅送至干燥器中將揮發(fā)組分含量降至5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右。該干燥器是以氮?dú)獗Ｗo(hù)做閉合循環(huán)進(jìn)行操作的。干燥出來的聚合物末送至流化床干燥將所有烴稀釋劑除去、干燥后聚合物顆粒送到混煉工段加入各種添加劑，然后造粒。
(2)環(huán)管反應(yīng)器工藝
環(huán)管反應(yīng)器工藝的典型代表是Phillips公司的Phillips工藝和INNOS公司的InnoveneS工藝。Phillips工藝以異丁烷為稀釋劑，采用鉻系催化劑，催化劑在使用前要進(jìn)行活化，活化后的催化劑末在氮?dú)獗Ｗo(hù)下與高純度的異丁烷形成催化劑淤漿，然后進(jìn)入環(huán)管反應(yīng)器，原料乙烯單體經(jīng)過精制后，與氫氣、共聚單體己烯一1進(jìn)行預(yù)混合然后注入環(huán)管反應(yīng)器，乙烯在催化劑的作用下生成聚乙烯。軸流泵保持反應(yīng)器內(nèi)物料的高速流動(dòng)和非常均勻地混合，反應(yīng)熱由夾套冷卻水均勻地撤出。本工藝生產(chǎn)MI范圍為0．1 5—1 00，密度0．936—0．972 g／cm3。環(huán)管反應(yīng)器工藝的特點(diǎn)是：設(shè)備較少，流程短，投資成本低；不產(chǎn)生蠟和齊聚物，不粘壁；料形狀好，易于輸送；反應(yīng)熱依靠反應(yīng)器夾套冷卻水取出，撤熱容易,調(diào)整方便；原料要求較高，需凈化；共聚單體采用己烯；采用異丁烷作溶劑，易于脫出殘留溶劑。
其工藝流程為：新鮮的聚合級(jí)乙烯在干燥后將配制分子量調(diào)節(jié)劑氫，防凍劑和循環(huán)稀釋劑異丁烷混合后送入多環(huán)管連續(xù)流程反應(yīng)器中，并將催化劑補(bǔ)充異丁烷充入反應(yīng)器內(nèi)。反應(yīng)溫度為106.7攝氏度，壓力為3.9MPa。聚合物和稀釋劑余漿借助軸流泵在6m/s的速度下通過環(huán)管反應(yīng)器。反應(yīng)器夾套中的水冷卻控制反應(yīng)溫度，聚合物固體由環(huán)管反應(yīng)器中豎式沉降口排出。從而使淤漿濃度可達(dá)到55%，轉(zhuǎn)化率為98%—99%。聚合物排出后去閃蒸將異丁烷及殘余單體排出到稀釋劑回收裝置中。其他固體聚合物與添加劑混合并造粒。
2、氣相聚合法
氣相聚合法（氣相流化床法）工藝典型代表為DOW化學(xué)公司的univation技術(shù)和INNOS公司的Innovene技術(shù)univation技術(shù)工藝采用低壓氣相流化床反應(yīng)器，采用z／n催化劑及鉻系催化劑，凈化的原料注入反應(yīng)器，在催化劑貯作用下產(chǎn)生聚合反應(yīng)，反應(yīng)在85～110。【=．壓力為2．41 MPa下進(jìn)行，乙烯單程轉(zhuǎn)化率約為1％ ～2％ ，反應(yīng)熱的撤除主要通過循環(huán)物流的冷卻，生產(chǎn)產(chǎn)品MI范圍為0．01～150，密度范圍為0．915～0．970 g／cm3。氣相流化床聚合反應(yīng)工藝的特點(diǎn)是：操作壓力低，溫度低；可生產(chǎn)全密度聚乙烯；催化劑體系包括鈦系、鉻系；茂金屬催化劑，對(duì)原料純度要求高，所有原料均要精制：不需用溶劑，能耗低，維修和運(yùn)行費(fèi)用低。生產(chǎn)工藝是：干燥的單體與氫氣一道加到反應(yīng)器系統(tǒng)中，原料加進(jìn)一個(gè)大循環(huán)蒸汽流回路，并通過氣體分配由進(jìn)入大型流化床反應(yīng)器的底部，根據(jù)設(shè)計(jì)反應(yīng)器原料有69.57%乙烯（乙烯含量為99.9%，0.1%為乙烷）、10.43%氫、7.56%乙烷和12.44%氮。這一原料氣組成生產(chǎn)出來額產(chǎn)品具有8g/10min的熔體指數(shù)和0.964g/cm3的密度。催化劑由三氯化鈦和四氫呋喃為促進(jìn)劑的二氧化鎂混合物，助催化劑為三乙基鋁。催化劑以固態(tài)形式同氮?dú)庖坏缽牟煌捶磻?yīng)器部位進(jìn)入器內(nèi)。操作溫度為105℃，具體溫度根據(jù)產(chǎn)品牌號(hào)定。反應(yīng)器操作壓力為2.0MPa，反應(yīng)氣體從反應(yīng)的頂部出來經(jīng)旋風(fēng)分離器講含有固體物末的催化劑分離出來送回反應(yīng)器去。然后從旋風(fēng)分離器出來的氣體經(jīng)壓縮和循環(huán)冷卻器后循環(huán)至反應(yīng)器底部。反應(yīng)器排料通過一氣閘系統(tǒng)間歇地將產(chǎn)品顆粒送到料罐。進(jìn)入出料罐的部分氣體經(jīng)上部的緩沖罐、過濾器、氣體冷卻器、分離罐進(jìn)入壓縮機(jī)循環(huán)系統(tǒng)。聚合物從出料罐下部出來進(jìn)入吹洗罐及后處理系統(tǒng)中去。后處理系統(tǒng)包括向聚合物加入各種添加劑、熔融、造粒及包裝。
3、溶液聚合法
溶液聚合法將乙烯溶解于溶劑中，反應(yīng)生成的聚合物溶解于溶劑中，典型代表為NOVA公司的Sclairtech工藝，DOW 化學(xué)公司的DOW 工藝和DSM公司的Compact工藝。Sclairtech工藝為溶液聚合工藝，乙烯原料經(jīng)過分子篩脫出雜質(zhì)后，與溶劑及共聚單體進(jìn)行混合后進(jìn)人反應(yīng)器，在催化劑作用下產(chǎn)生聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)在溫度160～200?！?，壓力80 bars條件下進(jìn)行，通過多反應(yīng)器、高強(qiáng)度混合，高效Z／N催化劑的作用下，控制產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)產(chǎn)品MI范圍為0．2～150，密度范圍為0．905～0．970 g／cIn3。溶液聚合反應(yīng)工藝的特點(diǎn)是：原料要求較低，不需要特殊的精制；反應(yīng)器停留時(shí)間短，聚合反應(yīng)速度快產(chǎn)品切換快；采用溶劑，反應(yīng)穩(wěn)定，反應(yīng)器不結(jié)垢；裝置開停工易于操作；轉(zhuǎn)化率高，乙烯的單程轉(zhuǎn)化率為95％，總利用率為98．5％。未反應(yīng)的乙烯返回到乙烯裝置精制。
又稱為中壓溶液法是溶液法的一種類型，這里還包括絕熱低壓法和冷卻低壓法。中壓溶液法的乙烯單體轉(zhuǎn)化率可高達(dá)95%，用環(huán)己烷作為乙烯稀釋劑。三乙基鋁，四氧化鈦和氧氨化釩為催化劑。反應(yīng)器為攪拌釜式反應(yīng)器，反應(yīng)器壓力為10.3MPa，溫度為300℃。從反應(yīng)釜出來的物料去分離器進(jìn)行閃蒸，閃蒸壓力至0.9MPa，其中90%的溶劑和殘余乙烯被蒸發(fā)并從聚合物中分離出來。再經(jīng)過第二次閃蒸分離，閃蒸壓力至0.12MPa，這些蒸汽的熱量在回收后冷卻至49℃，經(jīng)壓縮機(jī)送往氣體塔。氣體塔中輕組分從塔頂壓縮機(jī)至乙烯分餾塔。氣提塔的釜液送往重質(zhì)尾餾分分餾塔分離重餾分作廢物處理，塔頂餾分連同乙烯分餾塔塔底部分液一塊去催化劑制備。另外，被閃蒸分離出來的65%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）聚合物混煉熔融擠出做后處理。
結(jié)語：
漿液法工藝生產(chǎn)HDPE成熟，產(chǎn)品性能優(yōu)異，雙峰PE產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能，便于加工，在薄膜、管道吹塑成型、注射成型、電線電纜等領(lǐng)域均有廣泛的用途，可以做出PE高強(qiáng)度級(jí)別的管材牌號(hào)，但此方法工藝流程長(zhǎng)，有溶劑回收單元，還產(chǎn)生部分低聚物蠟。溶液法工藝生產(chǎn)的HDPE生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，高溫高壓，生產(chǎn)產(chǎn)品及投資方面均不具有優(yōu)勢(shì)，氣相法工藝生產(chǎn)的HDPE產(chǎn)品在高強(qiáng)度薄膜和通訊電纜料方面有一定特色，投資方面具有優(yōu)勢(shì)；從高密度聚乙烯的生產(chǎn)看，淤漿法裝置具有一定優(yōu)勢(shì)，特別是吹塑、薄膜和管材等產(chǎn)品性能優(yōu)異，近10年新建的HDPE裝置中，約有70％的能力采用該工藝。盡管氣相法裝置在注塑料生產(chǎn)中具有成本較低的優(yōu)勢(shì)，但在中空、管材等產(chǎn)品上卻不具有競(jìng)爭(zhēng)力。特別是在雙峰產(chǎn)品中，淤漿法成功實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，而氣相法仍在研究之中。
17450N/美國陶氏 注塑級(jí) 2200J/大慶石化 注塑級(jí) 2500/韓國SK 中空級(jí) 2520/韓國SK 中空級(jí) 2600S/韓國SK 中空級(jí) 276-73/俄羅斯聯(lián)化 其它 2908/撫順乙烯 注塑級(jí) 2911/撫順乙烯 注塑級(jí) 3101/PETROMONT 注塑級(jí) 4000F/揚(yáng)子石化 薄膜級(jí) 5000S/大慶石化 拉絲級(jí) 5000S/蘭州石化 拉絲級(jí) 5000S/揚(yáng)子石化 拉絲級(jí) 5000S/燕山石化 拉絲級(jí) 5000S/韓國湖南 拉絲級(jí) 5021DX/中海殼牌 薄膜級(jí) 50GF003/印度石化 薄膜級(jí) 5200B/大慶石化 中空級(jí) 5200B/燕山石化 中空級(jí) 5300B/大慶石化 中空級(jí) 5301B/揚(yáng)子石化 中空級(jí) 5306J/揚(yáng)子石化 注塑級(jí) 5310M/揚(yáng)子石化 電線電纜料 54200/墨西哥Pemex 注塑級(jí) 5502/韓國大林 中空級(jí) 60120U/墨西哥Pemex 注塑級(jí) 6100/韓國SK 管材級(jí) 6100/韓國SK 副牌 管材級(jí) 7000F/韓國湖南 薄膜級(jí) 7000F/三井化學(xué) 薄膜級(jí) 7000F/三井化學(xué) 副牌 薄膜級(jí) 7000F/揚(yáng)子石化 薄膜級(jí) 8001/臺(tái)灣塑膠 薄膜級(jí) 8001/臺(tái)灣塑膠 薄膜級(jí) 8010/臺(tái)灣塑膠 拉絲級(jí) 8800/韓國SK 薄膜級(jí) 9001/臺(tái)灣塑膠 薄膜級(jí) 9006/雪佛龍菲利普斯 注塑級(jí) 9018/雪佛龍菲利普斯 注塑級(jí) 9512H/雪佛龍菲利普斯 中空級(jí) B303/大韓油化 中空級(jí) B53-35H-011/美國英力士 中空級(jí) B5429/沙特sabic 中空級(jí) BE0400/LG化學(xué) 中空級(jí) BI-56250/巴西Riopol 注塑級(jí) DGDA6098/齊魯石化 薄膜級(jí) DGDB2480/齊魯石化 管材級(jí) DGDK-3364 NT/美國陶氏 電線電纜料 DMDA 7080G/蘭州石化 注塑級(jí) DMDA-6200/美國陶氏 中空級(jí) DMDA-8007/美國陶氏 注塑級(jí) DMDA-8907/美國陶氏 注塑級(jí) DMDA-8920/美國陶氏 注塑級(jí) DMDA8007/蘭州石化 注塑級(jí) DMDA8008/蘭州石化 注塑級(jí) DMDH-6400/美國陶氏 中空級(jí) E52009/印度信誠 拉絲級(jí) EGDA-6888/科威特EQUATE 其它 F00952/沙特sabic 薄膜級(jí) F600/大韓油化 薄膜級(jí) FB2310/北歐化工 薄膜級(jí) H5604F/泰國Cementhai 薄膜級(jí) HA7260/吉林石化 注塑級(jí) HB5502B/臺(tái)塑美國 中空級(jí) HC7260/伊朗石化 注塑級(jí) HD-T10/印度海爾帝亞 拉絲級(jí) HD4801EX/獨(dú)山子石化管材級(jí) HD5010EA/盤錦乙烯 拉絲級(jí) HD5070EA/盤錦乙烯 注塑級(jí) HD50MA180/印度石化 注塑級(jí) HD5301AA/上海賽科 薄膜級(jí) HD53EA010/印度石化 拉絲級(jí) HD5401AA/上海賽科 中空級(jí) HD5410AA/獨(dú)山子石化 拉絲級(jí) HD5420GA/獨(dú)山子石化 中空級(jí) HD5502AA/上海賽科 中空級(jí) HD5502FA/上海賽科 中空級(jí) HD5502GA/獨(dú)山子石化 中空級(jí) HD5620EA/伊朗石化 注塑級(jí) HD6070EA/獨(dú)山子石化 注塑級(jí) HD6095/澳大利亞Qenos 拉絲級(jí) HF0961/馬來西亞大藤 薄膜級(jí) HGB-0354/Muehlstein 中空級(jí) HHM 5502/茂名石化 中空級(jí) HHM TR-490/雪佛龍菲利普斯 管材級(jí) HHM TR147/茂名石化 拉絲級(jí)
各種等級(jí)HDPE的獨(dú)有特性是四種基本變量的適當(dāng)結(jié)合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的HDPE品級(jí)；在性能上達(dá)到最佳的平衡。
這是決定HDPE特性的主要變量，雖然被提到的4種變量確實(shí)起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料，少數(shù)的其它共聚單體，如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯，也經(jīng)常用于改進(jìn)聚合物性能，對(duì)HDPE，以上少數(shù)單體的含量一般不超過1％－2％。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結(jié)晶度。這種改變一般由密度來衡量，密度與結(jié)晶率呈線性關(guān)系。美國一般分類按ASTM D1248規(guī)定， HDPE的密度在 0．940g／。C以上；中密度聚乙烯（MDPE）密度范圍0．926～0．940g／CC。其它分類法有時(shí)把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。均聚物具有最高密度、最大的剛度，良好的防滲透性和最高的熔點(diǎn)，但一般具有很差抗環(huán)境應(yīng)力開裂（ESCR）。ESCR是PE抗由機(jī)械或化學(xué)應(yīng)力所引起的開裂性的能力。更高的密度一般改進(jìn)了機(jī)械強(qiáng)度性，例如拉伸強(qiáng)度、剛度和硬度；熱性能如軟化點(diǎn)溫度和熱變形溫度；防滲透性，如透氣性或水蒸氣透過性。較低的密度改進(jìn)其沖擊強(qiáng)度和E－SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響，但較少程度也受分子量影響。高分子量百分?jǐn)?shù)使密度略有降低。例如，在一個(gè)較寬分子量范圍內(nèi)均聚物具有不同的密度。
PE最通常的生產(chǎn)方法是通過淤漿或氣相加工法，也有少數(shù)用溶液相加工生產(chǎn)。所有這些加工過程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系（可能是不止一種化合物）和各種類
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