HDPE(High Density Polyethylene)

中文名称:高密度聚乙烯

HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂(浓硝酸)，芳香烃(二甲苯)和卤化烃 (四氯化碳)。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。

PE可用很宽的不同加工法制造。包括诸如片材挤塑、薄膜挤出、管材或型材挤塑，吹塑、注塑和滚塑。

挤塑:用于挤塑生产的品级一般具有小于1的熔体指数和中宽到宽的MWD。在加工过程中，低的MI可获得适宜的熔体强度。更宽MWD品级更适于挤塑，因为它们具有更高的生产速度，较低的模口压力而且熔体断裂趋势减少。

PE有许多挤塑用途，如电线、电缆、软管、管材和型材。管材应用范围从用于天然气小截面黄管到48in直径用于工业和城市管道的厚壁黑管。大直径中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管线的替代物增长迅速。

板材和热成型:许多大型野餐型冷藏箱的热成型衬里是由PE制成的，具有韧性、重量轻和耐用性。其它片材和热成型产品包括挡泥板、槽罐衬里、盘盆防护罩、运输箱和罐。一种大量的增长迅速的片材应用是地膜或池底村里，这是基于MDPE具有韧性、耐化学性和不渗透性。

吹塑:在美国销售的 HDPE1/3以上用于吹塑用途。这些范围从装漂白剂、机油、洗涤剂、牛奶和蒸馏水的瓶子到大型冰箱、汽车燃料箱和筒罐。吹塑品级的特性指标，如熔体强度、ES-CR和韧性，与用于片材和热成型应用级相似，故相似品级可以采用。

注射-吹塑通常用于制造更小的容器(小于16oz)，用于包装药品、洗发液和化妆品。这种加工过程的一个优点是生产瓶子自动去边角，不需象一般吹塑加工那样的后期修整步骤。尽管有某些窄MWD品级用于改进表面光洁度，一般使用中宽到宽MWD品级。

注塑:HDPE有数不清的应用，范围从可重复使用的薄壁饮料杯到5-gsl罐，消费国内生产的HDPE的1/5。注塑品级一般熔体指数5~10，有具有韧性较低流动性品级和具有可加工性的较高流动性品级。用途包括日用品和食品薄壁包装物;有韧性、耐用的食品和涂料罐;高抗环境应力开裂应用，如小型发动机燃料箱和90-gal垃圾罐。

滚塑:采用这种加工法的材料一般被粉碎成粉末料，使其在热循环中熔融并流动。滚塑使用两类PE:通用和可交联类。通用级MDPE/HDPE通常的密度范围从 0.935到 0.945g/CC，具有窄MWD，使产品具有高冲击性和最小的翘曲，其熔体指数范围一般为3—8。更高MI品级通常不适用，因为它们不具备滚塑制品希望的冲击性和抗环境应力开裂性。

高性能滚塑应用系利用其化学可交联品级的独特性能。这些品级在模塑周期的第一段，流动性好，而后交联以形成其卓越的抗环境应力开裂性、韧性。耐磨性和耐气候性。可交联PE唯一适用于大型容器，范围从500-gal运输各种化学品储罐到20，000-gal农用储箱。

薄膜:PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平挤加工法。大多数PE用于薄膜，通用低密度PE(LDPE)或线性低密PE(LLDPE)都可用。HDPE薄膜级一般用于要求优越的拉伸性和极好的防渗性的地方。例如，HDPE膜常用于商品袋、杂货袋和食物包装。

回收利用

HDPE是塑胶原料库回收市场增长最快的一部分。这主要因为其易再加工，有最小限度的降解特性和其在包装用途的大量应用。主要的回收利用是将 25%的回收材料，例如后消费回收物(PCR)，与纯HDPE经再加工后用于制造不与食物接触的瓶子。
  使用，该工艺中，聚合反应溶剂为正已烷，催化剂为高活性z—N催化剂，乙烯和氢气混合后进入第一反应器，与催化剂混合发生聚合反应，反应器内聚合物以淤浆形式悬浮在己烷中，聚合温度约为80℃ ，聚合压力小于10 bar，此工艺可以生产产品密度范围为0.942~0.965 g/cm3，熔融指数范围为0.2~80，共聚单体为丙稀和丁烯一1，生产传统HDPE和双峰HDPE，高密度管材性能优异，适合制作受压管材，达到PE100+。淤浆法釜式反应器连续聚合工艺的特点是:操作压力和操作温度低;双釜反应器可通过采用并联及串联不同的形式生产单峰及双峰产品;工艺操作弹性高，产品牌号转换快，对原料纯度要求不高;共聚单体采用丙烯，1一丁烯;采用已烷作溶剂，回收单元简单。目前该方法被世界上许多生产厂家采用。该工艺的特点是聚合在惰性烃稀释剂中进行的。  工艺流程为:将聚合乙烯(乙烯99.9%，乙烷0.1%)送入干燥器后与由正己烷组成的循环稀释剂一起再进入釜式反应器，催化剂采用载体上含有钛和锰、三乙基铝为助催化剂的牌号。加入少量的氢控制分子量，聚合反应形成的是聚乙烯颗粒，反应温度为90℃，压力为1.8MPa，反应可分两步在两个聚合釜中进行，生产的浓度为34%(质量分数)的淤浆固体，单体转化率可达97%。聚合物从第二反应器流出闪蒸至压力0.14MPa，闪蒸出来的未反应的乙烯、排出物中的乙烷及2%的环己烷稀释剂经两次压缩冷却到2.5MPa，去气提塔将乙烷回收去再循环中。闪蒸后留下来的淤浆经离心分离回收大部分稀释剂，固体滤饼送至干燥器中将挥发组分含量降至5%(质量分数)左右。该干燥器是以氮气保护做闭合循环进行操作的。干燥出来的聚合物粉末送至流化床干燥将所有烃稀释剂除去、干燥后聚合物颗粒送到混炼工段加入各种添加剂，然后造粒。   (2)环管反应器工艺   环管反应器工艺的典型代表是Phillips公司的Phillips工艺和INNOS公司的Innovene S工艺。Phillips工艺以异丁烷为稀释剂，采用铬系催化剂，催化剂在使用前要进行活化，活化后的催化剂粉末在氮气保护下与高纯度的异丁烷形成催化剂淤浆，然后进入环管反应器，原料乙烯单体经过精制后，与氢气、共聚单体己烯一1进行预混合然后注入环管反应器，乙烯在催化剂的作用下生成聚乙烯。轴流泵保持反应器内物料的高速流动和非常均匀地混合，反应热由夹套冷却水均匀地撤出。本工艺生产MI范围为0.1 5—1 00，密度0.936—0.972 g/cm3。环管反应器工艺的特点是:设备较少，流程短，投资成本低;不产生蜡和齐聚物，不粘壁;粉料形状好，易于输送;反应热依靠反应器夹套冷却水取出，撤热容易，   调整方便;原料要求较高，需净化;共聚单体采用己烯;采用异丁烷作溶剂，易于脱出残留溶剂。  其工艺流程为:新鲜的聚合级乙烯在干燥后将配制分子量调节剂氢，防冻剂和循环稀释剂异丁烷混合后送入多环管连续流程反应器中，并将催化剂补充异丁烷充入反应器内。反应温度为106.7摄氏度，压力为3.9MPa。聚合物和稀释剂余浆借助轴流泵在6m/s的速度下通过环管反应器。反应器夹套中的水冷却控制反应温度，聚合物固体由环管反应器中竖式沉降口排出。从而使淤浆浓度可达到55%，转化率为98%—99%。聚合物排出后去闪蒸将异丁烷及残余单体排出到稀释剂回收装置中。其他固体聚合物与添加剂混合并造粒。      2 、气相聚合法    气相聚合法(气相流化床法)工艺典型代表为DOW化学公司的univation技术和INNOS公司的Innovene技术univation技术工艺采用低压气相流化床反应器，采用z/n催化剂及铬系催化剂，净化的原料注入反应器，在催化剂贮作用下产生聚合反应，反应在85~110。【=.压力为2.41 MPa下进行，乙烯单程转化率约为1% ~2% ，反应热的撤除主要通过循环物流的冷却，生产产品MI范围为0.01~150，密度范围为0.915~0.970 g/cm3。气相流化床聚合反应工艺的特点是:操作压力低，温度低;可生产全密度聚乙烯;催化剂体系包括钛系、铬系;茂金属催化剂;对原料纯度要求高，所有原料均要精制;不需用溶剂，能耗低，维修和运行费用低。生产工艺是:干燥的单体与氢气一道加到反应器系统中，原料加进一个大循环蒸汽流回路，并通过气体分配由进入大型流化床反应器的底部，根据设计反应器原料有69.57%乙烯(乙烯含量为99.9%，0.1%为乙烷)、10.43%氢、7.56%乙烷和12.44%氮。这一原料气组成生产出来额产品具有8g/10min的熔体指数和0.964g/cm³的密度。催化剂由三氯化钛和四氢呋喃为促进剂的二氧化镁混合物，助催化剂为三乙基铝。催化剂以固态形式同氮气一道从不痛反应器部位进入器内。操作温度为105℃，具体温度根据产品牌号定。反应器操作压力为2.0MPa，反应气体从反应的顶部出来经旋风分离器讲含有固体物末的催化剂分离出来送回反应器去。然后从旋风分离器出来的气体经压缩和循环冷却器后循环至反应器底部。反应器排料通过一气闸系统间歇地将产品颗粒送到料罐。进入出料罐的部分气体经上部的缓冲罐、过滤器、气体冷却器、分离罐进入压缩机循环系统。聚合物从出料罐下部出来进入吹洗罐及后处理系统中去。后处理系统包括向聚合物加入各种添加剂、熔融、造粒及包装。