聚乙烯

【介绍】神奇的聚乙烯世界：从乙烯的聚合物到高压与低压生产法

你是否曾对聚乙烯这一日常材料背后的神奇故事产生过好奇？让我们一起揭开这个塑料之王的神秘面纱，深入了解其结构、合成方法以及应用领域。

让我们认识一下聚乙烯。它是乙烯的聚合物，英文缩写为PE。其结构是众所周知的CH2─CH2。在所有的塑料材料中，聚乙烯的产量占据了全球塑料总产量的约20%，高居榜首。它的年产量已超过千万吨，而背后的单体乙烯则是从石油产品中提炼出来的。为了得到纯净的乙烯，我们需要采用深冷分馏法、中冷吸收法或超吸附法等方法进行分离纯化，确保其纯度达到聚合要求。

接下来，让我们看看聚乙烯的两种主要合成方法：高压法和低压法。高压法聚乙烯的生产始于上世纪三十年代末，是世界上最早的聚乙烯生产方法。这种方法是在高压反应器中进行的，压力高达数千千克力／厘米，温度接近两百度。乙烯在这里进行自由基聚合，形成高分子链，这些链上有很多支链，结晶度较低。由于其独特的性质，高压法聚乙烯常用于生产包装薄膜、农用薄膜等。

而低压法聚乙烯则是上世纪五十年代的产物。它采用配位聚合的方式，使乙烯在高分子链上的支链较少，结晶度较高。这种聚乙烯密度较高，具有良好的力学性能和绝缘性。它还非常耐寒、化学稳定，并且无毒。这使得它在电缆包皮、其他绝缘材料以及注塑制品等领域有广泛的应用。

除了基本的生产方法外，聚乙烯的性质和用途还受到聚合条件的影响。比如聚合温度和压力就是控制反应和聚乙烯规格的重要因素。提高温度可以加快聚合速率，但也会使分子量减小，支链增多，密度降低。在生产过程中需要根据所使用的引发剂来选择合适的温度。压力的提高也会使聚合速率增加和分子量增大。每提高一定的压力，转化率就会有所提高。不过随着压力增高，聚乙烯高分子链上的支链会减少，密度则相应增高。

无论是高压法还是低压法生产的聚乙烯，它们都有着广泛的应用领域。从包装薄膜到电缆包皮，从农用薄膜到吹塑容器，聚乙烯无处不在。而这背后正是无数科研人员对材料科学的深入研究和不断的结果。希望这篇文章能让你对聚乙烯有更深入的了解和认识。反应机理呈现了一个精彩的化学过程，描绘出增长链如何通过自发分子内氢转移反应终止，或是通过向烷基铝、单体、外加氢气的链转移生成聚乙烯。这是一个复杂的化学反应过程，展示了自然界的奇妙和精细。

关于催化剂的部分，第一代齐格勒催化剂虽然开启了聚乙烯生产的大门，但其催化效率并不高。大约每克钛能催化产生2000克聚乙烯。所生产的聚乙烯还需要经过化学试剂（如醇、脂肪酸）的处理，以消除残留的催化剂，使聚乙烯中的钛含量低于10ppm，才能满足使用要求。到了60年代末至70年代初，第二代齐格勒型高效催化剂的出现，大大提高了催化效率，达到数万甚至数十万克聚乙烯／克钛。这种新型催化剂生产的聚乙烯几乎不含催化剂残留物，大大简化了生产流程并降低了成本。

目前，世界上广泛使用的高效催化剂主要有钛系和铬系两大类。它们各自有着独特的制备过程和引发机制。钛系高效催化剂以镁化合物为载体，通过机械研磨或浸渍法使四氯化钛负载在上面。而铬系高效催化剂则使用活化的二氧化硅作为载体。这两种催化剂都有其独特的应用领域和特性。

聚乙烯的性质和应用领域也十分广泛。不同分子量和分子量分布的聚乙烯适用于不同的成型方式，如注射、挤出、吹塑和烧结压制等。低压法高密度聚乙烯因其优良的硬度、强度和抗环境应力开裂性能，被广泛应用于制造各种工业制品和生活用品。而超高分子量聚乙烯制品则因其卓越的耐磨性和抗冲击性能，在塑料中独树一帜。

参考书籍部分介绍了关于聚乙烯的深入研究和生产工艺的书籍，为对这方面感兴趣的人提供了进一步学习的途径。

与此与聚乙烯相关的各种问题也在现实生活中有着广泛的应用。例如交联聚乙烯电缆的交流耐压试验、含聚乙烯醇废水的处理技术、燃气施工中的聚乙烯管道施工设备等。这些问题涉及到聚乙烯的各个领域，展示了其在现代工业和生活中的重要地位。

聚乙烯是一个充满魅力的领域，既有复杂的化学反应和催化剂技术，又有广泛的应用领域和现实生活中的应用问题。对于对化学、工业、环保等领域感兴趣的人来说，这是一个充满挑战和机遇的领域。