线性低密度聚乙烯的生产与应用研究

赵亚荣 李伟

摘 要：本文主要对线性低密度聚乙烯的生产工艺和生产原理以及生产过程进行分析，阐述线性低密度聚乙烯结构特点和实际应用以及供需情况。

关键词：线性低密度；聚乙烯；生产与应用

引 言：线性低密度聚乙烯简称为LLDPE，它是一种共聚物。在20世纪70年代末，线性低密度聚乙烯开发成功，因它有良好的性能特征，所以被广泛应用于各个领域，其中包括工业、卫生等领域。现今，线性低密度聚乙烯的良好性能，使其应用范围也愈加广泛，需求量也不断增加。因此，线性低密度聚乙烯的生产与应用问题已经成为一个热点讨论的话题。

1. 线性低密度聚乙烯的特点

线性低密度聚乙烯无毒，无味，它是一种白色颗粒。线性低密度聚乙烯的密度是0.918~0.935g/cm³，它是乙烯与少量α-烯烃（如：丁烯-1，辛烯-1等）在催化剂作用下经高压或低压形成的一种共聚物。线性低密度聚乙烯还有一个别称是第三代聚乙烯，它的分子结构含有短支链，没有LDPE分子结构中的长支链，这使得它比LDPE的性能更强。一下是线性低密度聚乙烯分子结构：

乙烯：CH₂=CH₂

丁烯：CH₂=CH₃CH₂CH

己烯：CH₂=CH₂（CH₂）₃CH₃

辛烯：CH₂=CH₂（CH₂）₅CH₃

线性低密度聚乙烯性能较为优越，它的抗张强度、抗撕裂强度、耐低温等性能表现尤为突出^[1]。线性低密度聚乙烯的优越性能使它更适合制作薄膜。然而，在透明度上，线性低密度聚乙烯的光泽度不好，但这可以通过使用少量的低密度聚乙烯与之混合来得以改善。

线性低密度聚乙烯（LLDPE）的密度与低密度聚乙烯（LDPE）的密度是在同一范围之内的（0.91~0.925），两者都具有良好的熔融流动性。由于线性低密度聚乙烯的分子结构是线性的，它的分子量分布比较窄，所以它的流变性与LDPE完全不同，他们的加工甚至应用也不同。线性低密度聚乙烯与低密度乙烯的各大性能对比如下：

表1：LLDPE与LDPE性能对比

	LLDPE	LDPE
分子量分布	窄	宽
熔点(C)	110~125	105~115
相对抗张力大小	1.50~1.75	1
相对弹性率大小	1.40~1.80	1
耐环境应力龟裂性	好	差
耐热性	好	稍差
耐油性	好	稍差

从以上的对比分析看出，虽然线性低密度聚乙烯的熔点和低密度聚乙烯的熔点较为接近，但线性低密度聚乙烯的相对抗张力、相对弹性率、耐环境应力龟裂性、耐油性以及耐热性均都要比低密度聚乙烯强。这就表明了线性低密度聚乙烯可以更广泛地应用于生产生活。

2. 线性低密度聚乙烯的生产加工工艺

线性低密度聚乙烯的生产加工技术日趋完善，从原料的精制过程到最后的造粒过程，几乎没有被废弃的物质。在线性低密度聚乙烯的生产加工中，有原料精制、聚合反应、催化剂、回收和造粒这几个步骤，而聚合反应为其中的核心步骤。聚合反应需要用到流化床反应器、循环冷却器、浆液催化剂加料系统等^[2]。聚合反应后的粉状树脂会被输送到树脂脱气仓，再经风送系统进入造粒。

在线性低密度聚乙烯再加工生产时，因其具有窄分子量的分布和短支链，所以它的剪切敏感性会很小。而低密度聚乙烯在剪切过程中保持了更大的粘度，因此线性低密度聚乙烯比低密度聚乙烯更难加工。

线性低密度聚乙烯的“延伸时柔软”特性使吹膜的加工过程变得相对较难。在线性低密度聚乙烯生产加工的各个环节，催化剂选择和应用尤为重要，催化剂的种类和数量严重影响着线性低密度聚乙烯的质量。因此，线性低密度聚乙烯的生产厂商一定要选择好它的加工工艺技术。目前，我国的聚乙烯生产加工技术最常用的就是溶液法和气相法。

3. 简述线性低密度聚乙烯的加工工艺技术

3.1中压溶液法工艺技术

目前，采用中压溶液法工艺技术可以切换生产LLDPE和HDPE。此工艺需要使用两台及以上的搅拌器和反应器。采用中压溶液法加工生产LLDPE，首先将聚乙烯加压，使其液化，再将乙烷溶液和周期共聚单体混合并过滤净化，这一过程可以形成更大的背压，减少未熔融的颗粒和凝胶。最后，把液化好的聚乙烯和过滤净化好的溶液均匀搅拌混合，投入设置好的冷凝吸收生产装置内。大量的生产试验表明，增加生产装置的内部压强，干涉生产装置内部环境，并加入Ziegler催化剂溶液，可以使线性低密度聚乙烯生产效率提高到95%左右。

3.2气相法工艺技术

1968年，美国Union Carbid公司开发了气相法工艺技术的生产装置。1970年，该公司又对这一生产装置进行了改善。近些年来，我们通过不断改进工艺技术，提高工艺运行的效率同时开发出了附加产品^[3]。

在进行气相法工艺技术前，先将PE粉料投入到反应器中，使循环流化设备在压力作用下启动，将PE粉流化，在温度达到89℃时进行脱水处理。脱水环节结束后，还要配置部分催化剂，把配置好的催化剂投入反应器，然后将乙烯循环气体加入反应器中。与此同时，未能进行充分反应的乙烯等循环气体可以通过过滤器进行气体回收。

在气相法工艺下，乙烯反应出固态PE之后，反应器的压力就会减小，设备控制系统将自动补入乙烯来保持反应器的压力平衡。由于气相的聚合产生的热量高，冷却时间久且有残余，冷却器装置对温度的控制就尤为关键，冷却器的运转可以确保循环反应器的温度处于恒温状态。

4. 应用

线性低密度聚乙烯本身是合成树脂的一种，其抗张强度、耐低温性能特征比较好，因此在生活实践中可以得到广泛地应用。线性低密度聚乙烯的良好性能使其在市场中得到大量应用，例如：薄膜、管材、购物袋等。线性低密度聚乙烯还可应用在软管、电线电缆、滚塑等方面。目前，防渗漏地膜是线性低密度聚乙烯新开发的市场。从防渗漏地膜来看，不仅可以防止废物池和废渣填埋的渗漏，而且还可以防止因渗漏对周围地区的污染^[4]。因此，线性低密度聚乙烯的使用对满足现代化生活需要有极大的意义。

在分析线性低密度聚乙烯的市场应用情况后，我们发现，虽然线性低密度聚乙烯的外观和普通低密度聚乙烯的外观看上去很相似，但他们不论是密度还是熔点都相差很多。

5. 供需状况

随着线性低密度聚乙烯生产加工工艺技术的完善，线性低密度聚乙烯的生产能力不断提高。线性低密度聚乙烯生产能力的提升会促使生产厂商与各行业进行广泛的合作，在扩大了线性低密度聚乙烯的市场应用量的同时提高了它的市场需求。但是我国线性低密度聚乙烯的生产能力依然满足不了市场的需求，消费量远远超过了生产能力。预计我国2021年，线性低密度聚乙烯的需求量将会达到11Mt。

结 语：在线性低密度聚乙烯生产加工过程中，生产厂商需要明确加工技术，并严格按照技术要求和工艺流程进行生产加工，在扩大线性低密度聚乙烯的市场范围的同时保障它的质量水平。在线性低密度聚乙烯的市场应用中，发挥良好性能的同时也可为现代的生产生活提供相应的服务。

参考文献：

[1]李刚. 高效助剂在线性低密度聚乙烯生产过程中的应用研究[D].上海师范大学,2018.

[2]贺宗江.先进控制在线性低密度聚乙烯生产中的应用[J].化工自动化及仪表,2012,39(01):116-119.

[3]侯朝霞,齐文波,孙艳德.国内线性低密度聚乙烯应用、生产及市场分析[J].吉林化工学院学报,2005,22(06):112-115.

[4]谢振羽,楼云鹤,徐新元.英国BP公司线性低密度聚乙烯(LLDPE)生产技术及加工应用(一)[J].金山油化纤,1986(01):17-23.