Características del polietileno
El polietileno es inodoro, no tóxico, se siente como cera y tiene una excelente resistencia a bajas temperaturas (la temperatura de funcionamiento más baja puede alcanzar -70 ~ -100 ℃) Tiene buena estabilidad, puede resistir la erosión de la mayoría de los ácidos y álcalis (no es resistente a ácidos con propiedades oxidantes), es insoluble en solventes generales a temperatura ambiente, tiene baja absorción de agua y tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, pero el polietileno es resistente. al estrés ambiental (efectos químicos y mecánicos). Muy sensible y tiene poca resistencia al envejecimiento por calor.
Las propiedades del polietileno varían de una especie a otra y dependen principalmente de la estructura molecular y la densidad.
Métodos y procesos de producción de resina de polietileno
Métodos de producción de polietileno: el polietileno se puede dividir en método de alta presión, método de presión media y método de baja presión según la presión de polimerización; a medio Son el método de suspensión, el método de solución y el método de fase gaseosa.
Principal tecnología de producción: Actualmente existen muchas empresas con tecnología de polietileno en el mundo, incluidas 7 empresas con tecnología LDPE, 10 empresas con LLDPE y tecnología de densidad total, y 12 empresas con tecnología HDPE. Desde la perspectiva del desarrollo tecnológico, el LDPE producido mediante el método de alta presión es el método más maduro en la producción de resina de PE. Tanto el método de caldera como el método tubular están maduros en la actualidad, estas dos tecnologías de proceso de producción coexisten al mismo tiempo. Las empresas extranjeras generalmente utilizan catalizadores de baja temperatura y alta actividad para iniciar sistemas de polimerización, que pueden reducir la temperatura y presión de la reacción.
La producción de LDPE mediante el método de alta presión se desarrollará hacia la producción tubular a gran escala. El método de baja presión para producir HDPE y LLDPE utiliza principalmente catalizadores complejos y a base de titanio. Europa y Japón utilizan principalmente catalizadores a base de titanio, mientras que Estados Unidos utiliza principalmente catalizadores complejos.
Actualmente, existen 11 tipos de tecnologías de producción de polietileno utilizadas principalmente en el mundo, y existen 8 tipos de tecnologías de producción de PE en mi país.
(1) Procesos de reacción tubular y de caldera de alta presión
(2) Proceso CX del método de lodos de baja presión de Mitsui Chemicals
(3) Fase gaseosa BP método Innovene Proceso de producción
(4) Proceso LPE del reactor de doble circuito Chevron-Phillips
(5) Proceso bimodal Borealis Bastar
(6) Baja presión Proceso Unipol en fase gaseosa
(7) Proceso Basel Polyolefins Hostalen
(8) Proceso de producción de soluciones Sclartech
Tecnología de catalizador: el catalizador es una parte clave del PE proceso y el enfoque de su desarrollo tecnológico. En particular, los catalizadores de metaloceno se industrializaron en los Estados Unidos en 1991, llevando la tecnología de producción de PE a una nueva etapa de desarrollo.
En la actualidad, la mayoría de los principales fabricantes de PE del mundo han estado involucrados en la producción de PE metaloceno (mPE), como Dow Chemical, Eastman, Asahi Kasei, Atofina, Chevron-Phillips Esperando a la empresa.
La japonesa Asahi Kasei Chemical compró la patente de catalizador de metaloceno Insite de Dow Chemical y utilizó un proceso de producción de lechada para producir polietileno de alta densidad de metaloceno (mHDPE) bajo la marca Creolex. Debido a su rendimiento superior, el consumo mundial de resina mPE se ha duplicado cada año desde que mPE entró en desarrollo comercial en 1995. Se estima que para 2010, la capacidad de producción mundial de mPE alcanzará los 17 millones de toneladas, de las cuales: mLLDPE es de 7 millones de toneladas y mHDPE es de 6 millones de toneladas.
En la actualidad, los catalizadores de PE se han convertido en la tercera generación. Mitsui Chemicals y Dow Chemical de Japón han cooperado para desarrollar una nueva generación de catalizadores de metaloceno (postmetaloceno). A diferencia de los catalizadores tradicionales de metaloceno y Z-N, este catalizador puede polimerizar monómeros polares como metacrilato de metilo, acetato de vinilo, etc. con olefinas, que pueden usarse para desarrollar propiedades adhesivas, resistentes al aceite y de barrera a los gases. Nueva resina de poliolefina para un alto rendimiento.
Nuestro país concede gran importancia a la tecnología de producción de PE, y la innovación en la tecnología de producción de PE siempre se ha incluido en el proyecto del plan nacional de innovación tecnológica.
En vista de los problemas de que la producción nacional de PE se basa principalmente en el proceso en fase gaseosa, lo que dificulta el cambio de grados de producto y tiene muchos materiales de transición. En los últimos años, los fabricantes nacionales de PE han llevado a cabo la condensación y supercondensación de polietileno en fase gaseosa. sobre la transformación de la tecnología de producción de polietileno existente El trabajo de desarrollo del proceso y el proceso de circulación externa de polietileno en suspensión ha logrado resultados prácticos.
En la actualidad, la mayoría de los equipos de producción del proceso Uuipol de mi país se han renovado y ampliado utilizando tecnología de condensación nacional, y la producción ha excedido la capacidad de diseño original del equipo entre un 120% y un 200%.
Más de la mitad de la producción total de películas de polietileno de baja densidad se sopla en películas. Esta película tiene buena transparencia y cierta resistencia a la tracción y se usa ampliamente en diversos alimentos, ropa, medicinas y materiales de embalaje para productos químicos. fertilizantes, productos industriales y películas agrícolas (ver imagen en color). También se puede transformar en una película compuesta mediante el método de extrusión para envasar objetos pesados. Desde 1975, también se ha desarrollado una película de polietileno de alta densidad que tiene alta resistencia, resistencia a bajas temperaturas, resistencia a la humedad y buena imprimibilidad y procesabilidad. El mayor uso del polietileno lineal de baja densidad es también para fabricar películas. Su resistencia y tenacidad son mejores que las del polietileno de baja densidad, y su resistencia a la perforación y su rigidez también son mejores. Aunque su transparencia es pobre, sigue siendo ligeramente mejor que la alta. -polietileno de densidad. Además, el revestimiento de polietileno también se puede extruir y recubrir sobre papel, papel de aluminio u otras películas plásticas para fabricar materiales compuestos poliméricos.
Productos huecos El polietileno de alta densidad tiene una gran resistencia y es adecuado para productos huecos. Recipientes como botellas, barriles, latas y tanques se pueden fabricar mediante moldeo por soplado, o recipientes grandes como cisternas y tanques de almacenamiento mediante fundición.
Tuberías y láminas El método de extrusión puede producir tuberías de polietileno. Las tuberías de polietileno de alta densidad tienen mayor resistencia y son adecuadas para tendido subterráneo. Las láminas extruidas se pueden procesar para un procesamiento secundario. El polietileno de alta densidad también se puede convertir en plásticos con bajo contenido de espuma mediante métodos de extrusión e inyección de espuma para su uso como tablas para terrazas y materiales de construcción (consulte Materiales poliméricos para la construcción).
La fibra se llama fibra de etileno en China. Generalmente utiliza polietileno de baja presión como materia prima y se hila hasta obtener fibra sintética. El etileno se utiliza principalmente para producir redes de pesca y cuerdas, o se hila en fibras cortas y se utiliza como guata. También se puede utilizar en tejidos industriales resistentes a ácidos y álcalis. Se han desarrollado fibras de polietileno de resistencia ultraalta (resistencia de hasta 3 a 4 GPa) que pueden usarse como chalecos antibalas, materiales compuestos para automóviles y operaciones en alta mar.
Los productos diversos producidos mediante moldeo por inyección incluyen artículos de primera necesidad, flores artificiales, cajas de facturación (ver imagen en color), contenedores pequeños, piezas de bicicletas y tractores, etc. El polietileno de alta densidad se utiliza en la fabricación de piezas estructurales.
Modificación del polietileno Las principales variedades modificadas de polietileno incluyen el polietileno clorado, el polietileno clorosulfonado, el polietileno reticulado y las variedades modificadas mixtas.
El polietileno clorado es un cloruro aleatorio que se obtiene sustituyendo parcialmente los átomos de hidrógeno del polietileno por cloro. La cloración se lleva a cabo bajo la acción de luz o peróxido y se produce principalmente industrialmente mediante el método de suspensión acuosa. Debido a las diferencias en el peso molecular y la distribución del polietileno bruto, el grado de ramificación, el grado de cloración después de la cloración, la distribución de los átomos de cloro y la cristalinidad residual, se puede obtener polietileno clorado que varía desde gomoso hasta plástico duro. El uso principal es como modificador del cloruro de polivinilo para mejorar la resistencia al impacto del cloruro de polivinilo. El propio polietileno clorado también se puede utilizar como aislamiento eléctrico y material para pisos.
Polietileno clorosulfonado Cuando el polietileno reacciona con cloro que contiene dióxido de azufre, algunos de los átomos de hidrógeno de la molécula son reemplazados por cloro y una pequeña cantidad de grupos cloruro de sulfonilo (-SO2Cl), dando como resultado polietileno clorosulfonado. El principal método de producción industrial es el método de suspensión. El polietileno clorosulfonado tiene buena resistencia al ozono, a la corrosión química, al aceite, al calor, a la luz, a la abrasión y a la tracción. Es un elastómero con buenas propiedades integrales y puede usarse para fabricar piezas de equipos que entran en contacto con alimentos.
El polietileno reticulado utiliza métodos de radiación (rayos X, rayos electrónicos o irradiación ultravioleta, etc.) o métodos químicos (entrecruzamiento con peróxido o silicona) para convertir el polietileno lineal en una red o en forma de cuerpo. polietileno reticulado. Entre ellos, el método de reticulación de silicona tiene un proceso simple y bajos costos operativos, y el moldeo y la reticulación se pueden realizar en pasos, por lo que el moldeo por soplado y el moldeo por inyección son adecuados. La resistencia al calor, la resistencia al agrietamiento por tensión ambiental y las propiedades mecánicas del polietileno reticulado mejoran enormemente en comparación con el polietileno, y es adecuado para tuberías, cables y alambres a gran escala, y productos de moldeo rotacional.
Modificación mixta de polietileno después de mezclar polietileno lineal de baja densidad y polietileno de baja densidad, se puede utilizar para procesar películas y otros productos. El rendimiento del producto es mejor que el polietileno de baja densidad. Se pueden mezclar polietileno y caucho de etileno-propileno para producir elastómeros termoplásticos con una amplia gama de usos.
Polietileno metaloceno
El polietileno metaloceno es un termoplástico novedoso. Es el desarrollo tecnológico más importante en la industria de las poliolefinas en la década de 1990 y es una nueva tecnología después de la tecnología de producción de LLDPE. Debido a que es polietileno producido utilizando metaloceno (MAO) como catalizador de polimerización, sus propiedades son significativamente diferentes del PE polimerizado por el catalizador Ziegler-Natta tradicional. Las excelentes propiedades y aplicaciones únicas de los catalizadores de metaloceno para la síntesis de polietileno de metaloceno han atraído una amplia atención en el mercado. Muchas grandes empresas petroquímicas de fama mundial han invertido enormes recursos humanos y materiales para competir por el desarrollo y la investigación, y se han convertido en un tema candente. en la industria de las poliolefinas e incluso en toda la industria del plástico.
En los primeros días, los catalizadores de metaloceno utilizados para la polimerización de etileno solo podían producir ceras con un peso molecular de 20.000 a 30.000, y la actividad catalítica no era alta y no tenía importancia práctica, por lo que no atraía la atención. y promoción. No fue hasta 1980 que el profesor Kaminsky de la Universidad de Hamburgo en Alemania descubrió que se utilizaba un catalizador único que combinaba dicloruro de circonio (CP2ZrCl2) y metilaluminoxano (MAO) para polimerizar etileno en solución de tolueno, con una actividad catalítica de hasta 106 g-PE. /g.-Zr, la velocidad de reacción es comparable a la velocidad de reacción de la enzima. MAO es metilaluminoxano con alto grado de oligomerización sintetizado a partir de dimetilaluminio y agua en condiciones distintas al sistema de polimerización. El descubrimiento del profesor Kaminsky inyectó vitalidad a la investigación sobre catalizadores de metaloceno, atrajo a muchas empresas a participar en el desarrollo y la investigación y logró avances considerables. En 1991, la empresa estadounidense Exxon implementó por primera vez el uso de catalizadores de metaloceno en la producción industrial de poliolefinas y produjo el primer lote de polietileno de metaloceno (mPE) con el nombre comercial "Exact".
Entre las poliolefinas de metaloceno, el mPE tiene el desarrollo más rápido y es relativamente maduro. Las principales variedades son el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y el polietileno de muy baja densidad (VLDPE). Hay dos series de mPE, una es un producto de película dirigida principalmente al campo del embalaje y la otra es un plastómero con 1 octeno como monómero final, llamado POP (plastómero de poliolefina). El grado de película mPE tiene un punto de fusión más bajo y una zona de fusión obvia, y es significativamente mejor que el polietileno tradicional en cuanto a dureza, transparencia, adherencia en caliente, temperatura de termosellado, bajo olor, etc., y puede usarse para producir bolsas de embalaje pesadas y basura metálica. revestimientos de latas, envases de alimentos, film estirable, etc.
En la actualidad, el consumo de polietileno lineal de baja densidad metaloceno representa alrededor del 15% del consumo total de polietileno lineal de baja densidad, y se espera que esta proporción alcance el 22% en 2010. Según las estadísticas, la producción anual actual de polietileno metaloceno en el mundo es de aproximadamente 15 millones de toneladas, de las cuales los productos utilizados en el campo del envasado de alimentos representan aproximadamente el 36% del consumo total, los envases no alimentarios representan aproximadamente el 47% y otras áreas (medicina, automóviles y construcción, etc.) representan alrededor de 17.
El polietileno tiene la mayor producción, el desarrollo más rápido y el desarrollo de variedades más activo entre las resinas sintéticas. Que el polietileno pueda alcanzar un alto rendimiento depende en gran medida del rendimiento del catalizador. Los catalizadores de metaloceno tienen excelentes capacidades de polimerización catalítica. Pueden polimerizar la mayoría de los polímeros con etileno y pueden polimerizar catalíticamente monómeros polares, lo que es difícil de lograr utilizando catalizadores tradicionales en el anillo. En términos de polimerización de olefinas, los catalizadores tradicionales solo pueden realizar polimerización con apertura de anillo; , mientras que los catalizadores de metaloceno pueden realizar una polimerización por adición de doble enlace.
Debido a que muchos países desarrollados han adoptado el polietileno lineal de baja densidad metaloceno para reemplazar el polietileno lineal de baja densidad convencional, la tasa de crecimiento promedio anual del consumo de polietileno lineal de baja densidad metaloceno será mayor que la del polietileno lineal de baja densidad. polietileno de densidad en el futuro Tipo polietileno de baja densidad, hasta 15. En el futuro, casi la mitad del crecimiento de la producción de polietileno lineal de baja densidad en los países desarrollados provendrá del polietileno lineal de baja densidad con metaloceno. Se espera que la demanda de polietileno lineal de baja densidad con metaloceno en el mercado estadounidense aumente a 1,34. millones de toneladas en 2009.
Desarrollo de la industria del polietileno
El polietileno (PE) es la variedad de resinas sintéticas generales más utilizada en China y se utiliza principalmente para fabricar películas, contenedores, tuberías, monofilamentos y cables Cables, artículos de primera necesidad, etc., y pueden utilizarse como materiales aislantes de alta frecuencia para televisores, radares, etc. Con el desarrollo de la industria petroquímica, la producción de polietileno se ha desarrollado rápidamente y su producción representa aproximadamente 1/4 de la producción total de plástico. El rápido y sostenido desarrollo de la economía nacional de China ha creado una atmósfera de desarrollo favorable para la industria de las resinas sintéticas, y la industria del polietileno (PE) está creciendo a un ritmo relativamente rápido.
De enero a junio de 2008, la producción acumulada de resina de polietileno a nivel nacional fue de 3.520.250,09 toneladas, un incremento del 2,36% respecto al mismo periodo del año pasado. De enero a junio de 2008, China importó 2.537.799.893,00 kilogramos de polímeros de etileno en forma primaria, ganando 4.085.020.175,00 dólares EE.UU. en divisas; exportó 97.449.745,00 kilogramos de polímeros de etileno en forma primaria, generando divisas.
Durante 2008-2011, los nuevos proyectos de polietileno en la región de Asia-Pacífico se ubicaron principalmente en China, India y Corea del Sur, y China seguirá siendo la fuente de energía. China se está convirtiendo en el mayor exportador mundial de películas y bolsas de embalaje de PE y suministra grandes cantidades a América del Norte, Europa occidental y Japón. Además, la fuerte demanda de diversas industrias de películas, bolsas tejidas, tuberías, materiales para cables, contenedores huecos, cajas rotativas y otros productos impulsará el crecimiento del consumo de polietileno. Por lo tanto, la capacidad de producción de polietileno de China seguirá creciendo rápidamente. Se espera que para 2010, la producción de polietileno de China alcance alrededor de 17 millones de toneladas y la demanda alcance 14,14 millones de toneladas. Las perspectivas de desarrollo del mercado son prometedoras.