第4讲合成树脂.ppt

第四章涂料用合成树脂synthetic resin 学习目的与要求 　　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　树脂的分类与应用 　　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、 HDPE1.11Mt、PP2.666Mt、PVC2.3Mt、PS和ABS1.5Mt。但2000年国内树脂 的总需求量为17Mt。 　 　　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 　 §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 §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 §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： 　　 §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： 　　☆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。 §8-2　聚乙烯树脂及塑料 §8-2　聚乙烯树脂及塑料 　　从聚合釜出来的聚乙烯与未反应的乙烯经反应器底部减压阀减压进行冷却器 （10），冷却至一定温度后进入高压分离器（11），减压至24.53～29.43MPa， 分离出来的大部分未反应的乙烯与低聚物，经过低聚物分离器（4），分离出低 聚物后，乙烯返回混合器（5）循环使用；低聚物在低聚物分液器（14）中回收 夹带的乙烯后排出。由高压分离器（11）出来的聚乙烯物料（