摘要：聚乙烯即是以乙烯为原材料，通过对乙烯进行聚合而形成的具有重复单元的聚合物。据统计，在全球范围内聚乙烯的总产量位于泛用树脂首位，聚乙烯的制造可采取热塑性塑料的成型方法进行加工成型，目前该技术在我国的使用范围以及其广泛。
关键词：聚乙烯；化工材料；特点；应用
1 聚乙烯结构特点
聚乙烯结构主要是由多个-CH 2 单元重复连接而成，其合成种类多样，在不同条件下合成的聚乙烯品种不同，其性能存在着较大差异。不同种类的聚乙烯在性能上出现差距的主要原因即为分子的密度以及分子结构强度不同 [1]。乙烯在一定条件下通过加成聚合反应将形成聚乙烯，作为一种热塑性树脂，在合成聚乙烯的过程中采用不同的聚合方法最终制造出的聚乙烯在聚合度、化学结构以及各方面性质上均会存在较大的差别。此外，聚合方式将影响着支链度以及支链的具体类型。通常情况下根据分子量的不同聚乙烯可划分为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯等。低密度聚乙烯其密度较小、硬度低，可用该类型聚乙烯制作农业上所需使用的塑料薄膜以及塑料袋等。对于高密度聚乙烯，其具有极强的耐温耐油性，可较好的抵抗环境应力并能有效抵抗一定的冲击，高密度聚乙烯经常用于注塑以及吹塑等。线型低密度聚乙烯作为高级 α 烯烃与乙烯在催化剂下通过聚合而形成的共聚物，其具有抗弯曲能力强，模量高的显著优点，图 1 即为聚乙烯结构式。
图 1
2聚乙烯的生产工艺
2.1 聚乙烯制备工艺发展概况
聚乙烯材料在各方面都有这广泛的应用，这也加速了聚乙烯生产工艺的不断改进和优化。在1933年，英国某化学公司发现在高压环境下，乙烯单体可以发生聚合作用，产生聚合物，也就是聚乙烯，这也就是我们常说的高压制取聚乙烯的方法，1939年，此方法被应用在工业生产聚乙烯的工艺上。1953年，德国科学家发现依靠催化剂的作用，在低温环境下，乙烯也可以聚合成聚乙烯，这也就是后来的低温制取聚乙烯的方法，1955年，此方法被用于工业生产聚乙烯的工艺上。在20世纪50年代初，一种新型催化剂被美国某公司发现，在中压环境下，这种催化剂就可以催化乙烯单体聚合成聚乙烯，1957年，此方法被用于工业化生产[1]。20世纪60年代，杜邦公司（加拿大分公司）尝试用乙烯和α-烯烃合成更低密度的聚乙烯，1977年，低密度聚乙烯的制取方法被美国研发出来，后来被称作是线型低密度聚乙烯。从特性上讲，线型低密度聚乙烯同时具有非线型低密度聚乙烯和高密度聚乙烯的特性，而且线型低密度聚乙烯生产过程中消耗的能量较低，这也为它的快速发展奠定了良好的基础。
其实在用低压法制作聚乙烯时，最核心的部分是催化剂，所以各国对催化剂投入的研究力度也很大，这也就促使了催化剂的代代更替。制作聚乙烯的催化剂经历了三代的发展，第一代催化剂是德国科学家发现的钛铝结合的催化剂，但是它这种催化剂的催化效率有限。第二代催化剂是比利时研发出来的存在一定载体的催化剂，而载体是镁的化合物，此催化剂较第一代催化剂催化效率提升了数十倍，同时第二代催化剂相对于第一代的优点在于合成后不用再去脱去催化剂，大大节约了制作时间。在20世纪70年代，意大利某化学公司提出可以省去造粒的过程，而直接将乙烯单体聚合成球状，并且找到了相应的制作方法，这其中的催化剂也就是第三代催化剂，这也给聚乙烯带来了新的变革。
2.2 生产工艺分析
在聚乙烯制作初期，高压法用于制作低密度聚乙烯，当时用高压法制得的聚乙烯约占总产量的67％，然而随着催化剂的不断改进以及生产的不断发展，用高压法制作聚乙烯的方法逐渐被低压法所取代。高密度和中低密度聚乙烯分别用淤浆法和溶液法、气相法制得，上述三种方法均属于低压法。
目前世界上很多化工公司都掌握了生产聚乙烯的技术，据不完全统计，掌握制取低密度聚乙烯技术的公司有7家，掌握制取中密度聚乙烯技术的公司有10家，掌握生产高密度聚乙烯技术的企业有12家。从综合情况来看，生产低密度聚乙烯最常用也是最成熟的方法是高压法，其中包括高压釜式和高压管式，同时高压法生产低密度聚乙烯已经在工业上得到了广泛应用。在用低压方法生产高密度聚乙烯和线型低密度聚乙烯的焦点问题在催化剂上，目前钛类催化剂主要被欧洲和日本化工公司采用，而络系催化剂大多应用在美国工业中，同时在1991年，美国发现了茂金属也可以用作聚乙烯聚合反应的催化剂，这为聚乙烯材料的工业化生产带来了新的发展。据统计，现存的主要的生产聚乙烯的方法有11种，而我国主要采用其中的8种进行生产，比较典型的是高压管式法，高压釜式法以及低压气相法等。
3 聚乙烯的主要应用分析
3.1 聚乙烯薄膜
聚乙烯薄膜在其密度不断增加的过程中透气性随之降低。PE 膜在使用中具备良好的防潮湿性能，根据制造工艺的不同，实际可生产出密度不同的 PE 膜，低密度、中密度以及高密度等。生产出的低密度聚乙烯50%以上在经过吹塑后制造成薄膜。使用该材料制造的薄膜在透明度以及抗拉度上均有良好的表现，可广泛的应用于包装医药、食品、农用化肥等方面。
3.2 聚乙烯中控制品
强度较高的高强度聚乙烯适用于制作中空制品，通过吹塑法可制成瓶子、桶等容器，当采取浇筑法的同时可制成贮存罐等大型容器。成型中空制品经过多年的发展，已经成为聚乙烯树脂中应用量最多的品种，为了保证制作中空制品的质量，工作人员要严控原料的选择，考虑不同密度的树脂对所制品性能的影响[2]。
3.3 聚乙烯管材板
运用挤出法可生产出聚乙烯管材，由于高密度聚乙烯管材的高密度性，因此该管材适用于进行地下铺设。被挤出的管材可进行再次加工，或制作成低泡沫塑料，作为台板以及建筑材料使用。
4 聚乙烯材料未来发展方向
4.1 聚乙烯的共混改性发展
聚乙烯共混改性发展在实际研究中主要目标即为将线型低密度聚乙烯与低密度的聚乙烯进行一定比例的相互混合。混合后进行后续薄膜、桶、瓶子的加工工作，经此方法最终制出的材料性能较低密度乙烯相比将获得大幅度的提升。与此同时，可将乙丙橡胶与聚乙烯混合进行加工制造，最终获得热塑性弹性体。
4.2 氯磺化聚乙烯的改进发展
技术人员在加工氯磺化聚乙烯的过程时，在聚乙烯与含有 SO 2 的氯发生反应后，此时分子中的部分氢原子将被取代，在取代最终完成后形成氯磺化聚乙烯。现阶段悬浮法是多数企业在进行工业加工时所采取的主要方法，该方法具有诸多优点，其在耐光、耐磨以及抗臭氧等方面具备出色的性能的同时，在抵抗化学腐蚀、耐温度等方面均表现出色。
4.3 交联聚乙烯的发展
通过化学法或辐射法可使线型聚乙烯成为网状交联聚乙烯。采用油及硅可在降低生产费用的同时简化生产工艺，此方法成型与交联可分步进行。制造出的交联乙烯在耐热、耐压等方面将较传统聚乙烯有大幅度的提高。交联聚乙烯适合制作电线、管材等等[2]。
5 结语
聚乙烯优良的物理性能和化学性能使其在塑料行业，管材行业以及包材行业等有着广泛应用。但是目前由于聚乙烯本身结构的原因，其在某些方面的应用还存在一些限制。本文重点概述了聚乙烯的生产工艺及其应用，相信随着聚乙烯生产工艺的不断改善，其应用范围会越来越广，为越来越多的行业解决材料方面的难题。
参考文献：
[1]张岩.高压聚乙烯生产工艺探讨[J].化工管理，2017（32）：54.
论文作者:邵磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/15
标签：聚乙烯论文; 催化剂论文; 低密度论文; 方法论文; 乙烯论文; 高压论文; 高密度论文; 《基层建设》2019年第24期论文;