1、第八章合成树脂及塑料synthetic resin and Plastics学习目的与要求掌握塑料的分类、性能及应用；掌握PE、 PMMA、 PVC、 PS、 ABS树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等生产工艺技术、结构、性能及应用。 8-1 塑料的分类与应用树脂 (resin)是指遇热变软，具有可塑性的天然高分子化合物的统称。一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体。树脂的用途树脂是制造合成塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料、离子交换树脂等产品的主要原料。树脂的产量与需求量以 2000年国内全年产量：总产量为 9Mt， 其中 LDPE795kt、 LLDPD834kt、HDPE1.11
2、Mt、 PP2.666Mt、 PVC2.3Mt、 PS和 ABS1.5Mt。 但 2000年国内树脂的总需求量为 17Mt。树脂按来源分类天然树脂 天然橡胶、树胶、虫胶、琥珀等合成树脂 由单体合成或天然高聚物改性获得 8-1 塑料的分类与应用 塑料 (plastics)是以 树脂为主要成分，适当加入（或不加）添加剂（填料、增塑剂、稳定剂、颜料等），可在一定温度、压力下塑化成型，而产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子材料。塑料与树脂的区别树脂是纯的高聚物，而塑料是以树脂为主的高聚物制品。一、塑料的分类按 塑料受热后性能变化分类热塑性塑料 成型后再加热重新软化加工而化学组成不变的一类塑料，即
3、具有可溶可熔性。热固性塑料 成型后不能再加热重新软化加工的一类塑料，即具有不溶不熔性。 8-1 塑料的分类与应用按 应用分类通用塑料 产量大、应用广、加工性能好、成本低的塑料工程塑料特种工程塑料氟塑料 PTFE热致性液晶聚合物 LCP聚苯酯 PHB聚芳酯 PAR聚醚酮类 PEK聚醚类 PSF聚酰亚胺类 PI聚苯硫醚 PPS通用工程塑料热塑性聚酯 PBT聚苯醚 PPO聚 甲醛 POM聚 碳酸酯 PC聚酰胺一般塑料 用量小、性能一般的塑料，如 PMMA等特种塑料 性能独特、价格高的耐热、阻隔、导电塑料 8-1 塑料的分类与应用二、塑料的产量及应用2000年，世界总产量 150Mt， 中国 18Mt
4、（ 13%， 第二），美国 50Mt（ 44.4%， 第一），日本 15Mt（ 10%， 第三）。按 塑料的组分分类单组分塑料 合成树脂为主，少量助剂多组分塑料 除合成树脂外，较多量助剂PE塑料PS塑料PMMA塑料PP塑料PVC塑料酚醛塑料氨基塑料国内塑料的应用包装材料（ 4Mt， 22%）日用材料（ 3.5Mt， 20%）农业材料（ 3Mt， 17%）电子、机、汽车材料（ 3Mt， 17%）建筑材料（ 1.2Mt， 7%）其他材料（ 3.3Mt， 18%） 8-2 聚乙烯树脂及塑料概况聚乙烯（ polyethylene） 是由乙烯单体经自由基聚合或配位聚合而获得的高聚物，简称 PE。 产量居
5、居世界首位，占总树脂量的 20%左右。 2000年国内总产量 48Mt， 其中国内生产能力 3.23Mt， 实际生产 2.75Mt。聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较比 较项 目 高 压 法 中 压 法 低 压 法操作条件 聚合 压 力， MPa聚合温度， 引 发剂98.1-245.2150-330微量氧或有机 过 氧化物2-7125-150金属氧化物 260齐 格勒 -纳 塔引 发剂转 化率， % 16-27 接近 100 接近 100反 应 机理 自由基型 配位 离子型 配位 离子型实 施方法 气相 本体聚合 液相 悬 浮聚合 液相 悬 浮聚合工 艺 流程 简单 复 杂 复 杂结
6、 构性能 大分子支化程度相 对 密度纯 度热变 形温度， 高低（ 0.910-0.925）高50 ， 较软介于两者之 间居中（ 0.926-0.940）基本与低 压 法相同基本与低 压 法相同大分子排列整 齐高（ 0.941-0.970）产 品含有引 发剂 残基78 ， 较 硬 建 设 投 资 高 低 低操作 费 用 低 高 高 8-2 聚乙烯树脂及塑料一、主要原料 乙烯的结构与性质乙烯 CH2 CH2， 是最简单的烯烃。常温常压是略带芳香气味的无色可烯气体。几乎不溶于水，化学性质活泼。物理参数如下： 乙烯的主要生产方法相 对 分子 质 量熔点， 沸点， 相 对 密度（液体， -103.8 ）
7、临 界温度， 28.05 169.4 103.80.56999.90临 界 压 力， MPa自然点， 聚合 热 ， kJ/mol爆炸极限， %4.97537953.02-34乙烯的主要生产方法液化天然气、液化石油气分离焦炉 煤气分离乙醇催化脱水石脑油、轻柴油、重油、原油裂解气分离 8-2 聚乙烯树脂及塑料二、聚乙烯生产工艺 乙烯高压聚合生产工艺是在微量氧或有机过氧化物存在下，将乙烯压缩到 14.7-245.2MPa压力下，在 150-290 的条件下，乙烯经自由基聚合反应转变为聚乙烯的聚合方法。 聚合原理乙烯在高温高压下按自由基聚合反应机理进行聚合。由于反应温度高，容易发生向大分子链的转移而形
8、成长支链和短支链产物，造成产物结晶度低、密度小。 聚合主要工艺条件乙烯纯度纯度 99.9%，其他聚合级乙烯气体的规格要求如下：乙 烯 含量， %甲 烷 ，乙 烷 ， cm3/cm3氧， cm3/cm3CO， cm3/cm3乙炔， cm3/cm3 99.9500.10.50.5CO2，H2S（ 按 H2S计 ），H2O，0.50.50.10.1 8-2 聚乙烯树脂及塑料引发剂以氧为引发剂时，氧的用量严格控制在 0.003%-0.007%；以有机产化物为引发剂时，将其溶解在液体石蜡中，配制成 1%-25%的溶液。相对分子质量调节剂主要加入丙烯、丙烷、乙烷等，但纯度要有严格要求。聚合温度取决于引发剂
9、的种类。以氧为引发剂时温度控制在 230 以上；以有机过氧化物为引发剂时温度控制在 150 左右。 聚合压力108-245MPa， 高低取决于聚乙烯生产牌号，压力越大产物相对分子质量越大。聚合转化率与产率乙烯单程聚合转化率为 16%-27%，未反应单体经冷却循环使用，总产率为95%。乙烯进料温度为 40 ，乙烯 -聚乙烯混合物出料温度 160-280 。大部分反应热由离开物料带走，反应器夹套冷却只带少量反应热。 8-2 聚乙烯树脂及塑料聚合产物的相对分子质量测定相对分子质量范围 10000-50000，重均相对分子质量控制在 100000以上。一般通过熔融指数（ MI） 法测定，其对应关系如下
10、： 乙烯高压聚合生产工艺流程乙烯高压聚合生产工艺流程如下图所示。主要生产过程分为压缩、聚合、分离和掺合四个工段。来自于总管的压力为 1.18MPa的聚合级乙烯进入接收器（ 1），与来自辅助压缩机（ 2）的循环乙烯气混合。经一次压缩机（ 3）加压到 29.43MPa， 再与来自于低聚物分离器（ 4）的返回乙烯一起进入混合器（ 5），由泵（ 6）注入调节剂丙烯或丙烷。气体物料经二次压缩机（ 7）加压到 113 196.20MPa（ 具体压力根据聚乙烯牌号确定），然后进入聚合釜（ 8），同时，由泵（ 9）连续向反应器内注入微量配制好的引发剂溶液，使乙烯进行高压聚合。 熔融指数 数均 相 对 分子 质量熔融指数 数均 相 对 分子 质量熔融指数 数均 相 对 分子 质量20.96.424000280001.80.2532000480000.0050.001530007600
