4.1 聚乙烯在线视频

各位同学大家好

今天我们来学习

聚乙烯这个章节

那聚乙烯是什么

聚乙烯实际上它是由

乙烯的单体

通过聚合得到的这样的一个聚合物

那我们都知道

乙烯它的分子式

两个CH2叠加在一起

通过这样的一个碳碳双键连在一起的

所以说聚乙烯的分子式实际上是

碳碳双键打开了以后

形成的这样的一个聚合物

那么对于聚乙烯来说

它在合成原料主要是从石油里面来的

由于世界上石油资源非常丰富

所以说

聚乙烯的产量

自上世纪六十年代以来

一直是什么

是一个比较高的位置的

约占整个一个塑料总量的三分之一左右

对于聚乙烯来说

它有什么样的一个特点

可能我们有些同学已经

对它有一些了解

那聚乙烯它实际上是一个

质量比较轻

没有毒性

且具有优良的耐化学腐蚀性能的

这样的一个

热塑性的聚合物

而且它非常容易加工成型

因此

它广泛用于

电器工业

化学工业

食品工业

甚至是机械制造业等等方面

乙烯的聚合可以按照压力来分

有如下这几种

第一种压力法

那么

它分为低压 中压 高压

那么

它得到了这样的一个聚合物

相应的也称为这样的一个

低压聚乙烯 中压聚乙烯或者是高压聚乙烯

另外一种是按照这样的一个聚合机理进行分类的

那么

我们可以把它分成

游离基型的

和离子型的

这样的一个聚合

我们还可以根据密度来对聚乙烯进行分类

那么可以分成

高密度聚乙烯

低密度聚乙烯

和中密度聚乙烯

对聚乙烯来说

其实它是很早以前就开始发明了

可以追溯到1933年的时候

英国的帝国化学ICI公司

它合成了这样的一个高压法的聚乙烯

也称为低密度聚乙烯LDPE

那么在1939年的时候

它开始工业化的生产

随后

在世界范围内得到迅速的发展

那么

对于高密度聚乙烯

实际上是在1953年的时候

它是有德国化学家齐格勒

他通过这样的一个配位聚合

得到这样的一个产品

并且在1957年的时候投入工业化生产

同时投产的

还有一些其他的一些公司

例如美国的菲利普石油化学公司

那么

它通过中压法制备高密度聚乙烯

此后

聚乙烯家族还不断的有

一些新的品种来进行问世

又比如说

超高分子量的聚乙烯

交联的这样的一个聚乙烯

和线性低密度聚乙烯

甚至是叫茂金属线型低密度聚乙烯等等这些

所以说由于这些产品的结构性能差异非常大

所以说它的应用领域也非常的广阔

第二点我们来学习

聚乙烯这样的一个聚合方法

那么对于聚乙烯来说

我们刚才说了

它实际上是由乙烯为这样的一个原料

它这样的一个乙烯是从石油

和天然气里面分离裂解产生的

对于乙烯来说

我们刚说了

它是有CH2＝CH2这样的一个结构来组成的

那么

我们可以看到它是非常对称的

也就是说

它的偶极矩为0

也就是分子中

虽然有这样的一个双键

但是

它是非常难以打开的

那么对于这样的一个聚乙烯来说

它的聚合条件相对来说是比较苛刻的

因为我们碳碳双键在这里它是非常对称

也说不容易打开

所以说

一般来说我们得到的

低密度聚乙烯是在

高温高压的这样的一个条件

或者是在特殊的催化剂条件下

才能进行聚合的

第一种

我们给大家介绍一下高压法

也就是最先我们通过

引发剂或者是这样的过氧化物

来形成这样的一个聚乙烯的

那么

对于这样的一个聚乙烯它的引发剂

一般来说是有机的或者是无机的

这样的一个过氧化物

由于这些引发剂

它在一个游离基的寿命相对来说比较短

所以说我们在进行聚合的时候

一般来说是用一个

比较高的压力进行聚合

然后提高这样的一个密度

也就是它的一个能够互相接触的

这样的一个距离会缩短

也就是更容易进行聚合

并且进行反应

所以说

对于这样的一个高压条件下

它是增加了游离基或者是活性链

和乙烯分子链的碰撞几率

是有利于这样的一个聚合反应的

对乙烯来说

它是做了高压聚乙烯

那么是在高温高压条件下进行聚合

它高温高到200度

这样的一个条件

它的压力可以达到200个大气压

这样的一个条件下进行聚合

所以说

在这种极限条件下

它很容易发生这样的一个链转移反应

所以说

它对于聚乙烯的产品来说

它可能会产生比较多的这样的一个支链结构

高压聚乙烯与中低压聚乙烯相比

它的分子链是缺乏一定的规整性

就说它的结晶度相对来说比较低

只能达到55%到65%之间

密度相对来说也比较低

在0.91～0.93之间

分子量也不高

一般是在2.5万左右

高压聚乙烯它的机械强度相对来说比较差

而且柔性并不是很好

但是它产品相对来说是容易加工的

电性能也比较好

耐溶剂性能但是不是很好

目前来说

对于这样的高压聚乙烯

它主要是用于电线电缆的

这样的一个生产

或者做一些注射件

农用等等方面

为了降低乙烯聚合的这样的一个压力

减少能耗

因为我们刚刚说高压聚乙烯

实际上它的一个压力是非常高的

所以说在上世纪七十年代的时候

又出现了这样的一个低压法

也就是制备线性低密度聚乙烯

那么

对于线性低密度聚乙烯

它实际上是用乙烯和少量的a-烯烃

进行聚合的

那么这样的一个聚合的是

在复合的这样的一个催化剂条件下进行的

这种聚合的话

它实际上是一种配位聚合

我们在后面的章节里面

或者在高分子化学里面会进一步的讲解

一般来说

共聚物中a－烯烃相对来说含量不是特别高

大概在9%左右

线性低密度和低密度聚乙烯相比

它分子量相对来说比较大

而且它的分子量分布相对的是比较窄的

但是与高密度聚乙烯相比

它分子量又相对来说小

分子链要短一点点

而且

它的分支相对来说是比较多的

所以说

对于线性低密度聚乙烯来说

它是

在线型链上带有多种

这样的一个短链分子的支链构成

所以说

它性能来说它比低密度聚乙烯要好

对于中压法来说

它也成为菲利浦法

那么

它是用金属氧化物作为催化剂

在1.0～5.0兆帕左右的

这样的一个条件下进行聚合的

就说它称为这样的一个中压聚合

目前来说

对中压法的话

一般来说有两种

一种来说

我们称为菲利浦法

主要是用于分散于载体上的

氧化铬作为催化剂

那么它的聚合温度

大概在136～160℃左右

压力在1.4～3.6兆帕条件下

另外一种来说

它是叫标准油脂公司方法

做了这样的一个聚乙烯

它主要是用分散在氧化铝载体上的

氧化钼作为催化剂

那么它的一个反应温度

大概在130～260℃之间

压力的话是在3.5～8.0兆帕之间

然后是

实现这样的一个乙烯的聚合

目前来说

工业上大多数是用菲利浦法进行聚合的

因为这种聚合方法来说

它知道的分子量大概在4.5～5.0万之间

而且它的含的支链相对来说比较少

并且它的结晶度

相对来说比较高的

密度也比较大

所以

在这样的一个条件下

它的耐热性能和力学性能

也就所谓的机械强度都是比较高的

并且它在透气透湿方面也比较好

目前来说

中压法它的一个产品的纯度是高于低压法的

但是又低于高压法

它的透明性和电性能介于两者之间

对于

LDPE来说

它是在大型的工业储槽

管材

工业零件

零部件

这里面有一些应用

第三种来说

我们叫低压法

对低压法来说

它又称为齐格勒法

其实实际上它是在53年的时候

由德国的化学家齐格勒发明的这种

配位的催化剂

制备的这样的一个聚乙烯

这种聚乙烯

它相对密度是比较高的

所以说我们又称为HDPE

对于这样的一个齐格勒法生产的

HDPE的话

在1957年的时候已经投入工业化生产

对于齐格勒法的话

它实际上是有这样的一个

ⅣB-Ⅷ族

过渡金属的卤化物作为主催化剂

同时它还有一个助催化剂

这个助催化剂

是Ⅰ－ⅢA族的金属烷基化合物

其实它最开始的时候

齐格勒法的话

它实际上是用四氯化钛

加上三易聚铝

作为这样的一个催化剂进行催化的

那么对于齐格勒法的话

它的反应温度降到了60～70℃之间

并且它的压力只有0.1～0.5兆帕

也就说

它整个一个聚合条件

相对来说是容易了很多

但是对于齐格勒法的话

它也有它的不足

也就是说

它的生产工艺相对来说是比较复杂的

而且对于这样的一个催化剂价格也比较贵

溶剂也需要回收

所以说

它相对来说成本也比较高

另外一个点就是聚合物的分子量

相对来说不太容易控制

而且还有一些杂质不容易除尽

所以说

在透明性和电性能上面也有一些影响

对齐格勒法的优点

我们刚刚其实大概也能

从这样的一个条件能看得出来

就说它的相对条件比较温和

那么

对设备的要求它就不会特别高

因为我们的温度和压力相对来说都降下来了

所以说对设备要求不是很高

并且它的产物的分子量也是比较高的

7～35万之间

分子链的规整性比较好

也就是它的一个结晶结构非常完整

可以达到85%到90%之间

密度也比较高

所以说

强度相对来说是比较好的

所以说

它能与高压中压的聚乙烯同时并存

也有它的这样的一个可取之处

好了

以上就是我们今天讲的内容

谢谢大家