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当我国聚乙烯的生产和开发现状

发布时间:2021-09-10 04:44:13 阅读: 来源:止回阀厂家

我国聚乙烯的生产和开发现状

专述与综述齐鲁石油化工,2001,29(1)我国聚乙烯的生产和开发现状杨宝柱(齐鲁石油化工股份有限公司塑料厂,山东淄博,255411)我国LDPE、HOPE、LLDPE的牌号、用途与特性,概述了我国聚乙烯行业的现状与开发动态。 聚乙烯2.390Mt、聚丙烯2.030Mt、聚氯乙烯1.540Mt、ABS0.97Mt,聚乙烯已经成为产量*大的塑料品种。同年,我国市场对聚乙烯的消费量为5.320Mt/a,聚乙烯的生产能力还远远不能满足国内的市场需求。据预测,到2005年我国聚乙烯的生产能力将达到5.0Mt,比1998年将增加100%以上,但届时我国对聚乙烯的市场需求将达到近8Mt/a虽然,聚乙烯市场的缺口将来也比较大,但在全世界范围内聚乙烯的生产能力还是过剩的,随着我国塑料关税的逐年降低和WTO的加入,我国国内聚乙烯市场的竞争会越来越激烈。以下就我国聚乙烯生产状况及开发状况进行总结,希望对同行具有一定的作用。 1我国聚乙烯的各种生产工艺及产品特点11我国各工艺聚乙烯的产能结构截止2000年底,我国共有聚乙烯生产装置26套总生产能力达到2.6Mt以上。其中LDPE装置7套生产能力688kt,HDPE装置8套生产能力895kt,LLDPE生产装置11套,生产能力1055kt.详见表1.我国和世界树脂产能结构的对比见表2.从表2可看出,我国三大*通用塑料的比例都比世界平均值高,这是因为我国通用塑料的产量还远远不能满足本国需求所造成的。同时我国塑料市场的不成熟使得许多应该使用工程塑料的地方现在都用通用塑料代替了,这也是造成这种状况的原因。随着我国塑料产能的逐渐提高和塑料市场的逐渐成大通用塑料中,聚乙烯在总量中所占的比例与世界平均值还是*接近的,我国与世界聚乙烯产能结构对比见表3及表4.从表3我们可看出,我国LLDPE的产能比与世界平均值要高许多。这一方面是因为我国多数的LLDPE装置同时可生产HDPE,另一方面因为我国的聚乙烯工业起步相对较晚,对早期发展的、生产条件要求苛刻的LDPE装置建得较少的缘故。 从表4中看,我国气相法的产能比较高,这也是因为我国的聚乙烯工业相对起步较晚,较多地采用了工艺相对简单它们都具有耐磨耗、高强度、可回收等优良性能、环境污染问题较少的气相法工艺。 12各种聚乙烯的性能与特点的结构*简单、对称,只含有极少数的支链,因而其结晶度*高、密度*高、晶粒也*大。在分子量分布上,HDPE的Mw/Mn为2~PE的这种结构决定了其熔点*高、强度和硬度*大。它的主要特点如下:(1)与LDPE相比它的拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和硬度优于LDPE.但冲击强度要比LDPE差,因为非结晶区有利于冲击能的吸收。(2)在聚乙烯中HDPE热性能*好(熔点*高)。(3)HDPE抗化学性能也*好。(4)由于密度高,HDPE的抗渗透性能也*好。 大学化学系,高级工程师,现任齐鲁石油化工股份有限公司塑料表1各聚乙烯装置的生产能力和采用的工艺产品企业单位工艺现有能力/kt兰州石化ICI釜式大庆石化伊母豪森管式燕山石化住友釜式上海石化三菱管式上海石化三菱管式茂名石化匡腾管式齐鲁石化DSM管式辽阳石化赫斯特淤浆齐鲁石化LCC气相大庆石化三井淤浆扬子石化三井淤浆燕山石化国产淤浆兰州石化国产淤浆(超高分子量)北京助二赫斯特淤浆上海金菲菲利蒲淤浆大庆石化LCC气相齐鲁石化LCC气相兰州石化BP气相抚顺石化杜邦溶液盘锦乙烯BP气相天津联化LCC气相独山子石化BP气相吉林化学LCC气相茂名石化LCC气相中原石化LCC气相广州石化LCC气相在加工方面,不同指数的HDPE用途有些区别。一般使用指数(MI)为0.1~1.0的HDPE制中空容器,其用量*大;指数为6~100的HDPE可用注塑法生产各种食品容器、家用器皿、和桶等;挤塑时使用指数在0.1~1.0的HDPE主要制品有薄膜、板材、电线电缆、波纹管、燃气管等。 在分子结构上,LLDPE分子上每1000个碳原子有10~35个短支链。其Mw/Mn为2. 8~5.0,比LDPE小,窄的分子量分布决定了它适于注塑成型,不适于吹塑成型。 表2我国和世界树脂产能结构对比%其它世界中国表3我国和世界聚乙烯产能结构对比世界中国表4我国和世界聚乙烯各工艺产能对比釜式管式淤浆气相溶液世界中国在力学性能上,由于主链上短支链的存在决定了其韧性相对于HDPE来讲是比较好的,同时由于其主链象HDPE耐穿刺性、耐环境应力开裂性都较好。进一步对比见表5.度膜可更薄,但加工相对较难;滚塑时,由于LLDPE的分子量分布窄,在低剪切速率下粘度低,这种特性对于滚塑加工非常有利;注塑和挤塑成型时,由于分子结构的差异,LLDPE的加工温度也比LDPE要高。 在分子结构上,LDPE含有长的支链,因此其结晶度仅为64%左右,在聚乙烯中是*低的。这就造成与HDPE相比,LDPE的硬度低、弯曲模量低。但其抗冲强度、低脆性、挠曲性、薄膜透明性、电性能在聚乙烯中都是*好的。 LDPE的Mw/Mn=20~50,宽分布的LDPE易加工,产品外观性能好,并可提高薄膜的光学性能。同时,LDPE的低温性能优异,*低使用温度可达一70 100°C.但其力学性能下降,耐热性下降。 其应用体现在以下几个方面。 吹膜:由于其透明性和加工性好,被广泛用于于农业棚地膜的生产免对冲击性要求高。姑表5 LLDPE与LDPE和HDPE性能的比较与LDPE比与HDPE比拉伸强度高低伸长率高冲击强度好相同耐环境应力开裂好相同耐热性低刚性高低翘曲少相同加工性较困难较容易浊度差较好光泽差好透明性差好熔体强度低熔点范围窄注:a.刚性:由密度决定(密度越高刚性越好)但密度相同时LLDPE比LDPE好;。耐冲击性:己烯和辛烯可改善冲击性能,一般LLDPE都比LDPE好;耐环境应力开裂(ESTR)性:指数越低越好,密度越低越好。总体上LLDPE的该项性能比LDPE好;d热性能:LLDPE熔点比LDPE高1015t:,LLDPE的熔程比LDPE窄,因而其热封性能较好,热合强度高;e.光学性能:LLDPE的晶粒比LDPE大,因而浊度高、透明性差合,一般用指数低于1的LDPE对挺括性要求高的场合一般用密度稍高一些的牌号。 吹塑:LDPE可用于透明度和柔韧性都较好的中空容器的制造。 电线电缆:由于生产LDPE时使用空气或过氧化物作引发剂,因此其产品中不含金属离子,这就使得其绝缘性非常好,经交联后可广泛用于电力电缆甚至超高压电力电缆的绝缘。 挤出涂层:用于挤出涂层的LDPE的指数一般在4~8左右,密度在0.925g/cm3左右。由于釜式法生产的聚乙烯分子量分布较宽,因此其涂覆加工性相对较好。 1.2.4超高分子量聚乙烯(UHMWPE)超高分子量聚乙烯实际也是高密度聚乙烯,只不过其分子量在150万以上。由于是极长的线性聚合物,分子链之间必然会产生缠绕,进而引起聚集态的变化,*终使UHMWPE具有一系列不同于HDPE的优良性能,主要表现在以下4个方面:()力学性能好,具体体现在以下几点;①分子量增高使得屈服强度升高;②抗冲击强度比一般工程,塑具有高效、节能的优势和较高的性价比料要高但在盆子量CM=k5H处有一极值点,这是因为随着分子间缠结点的增多,缠结分子链变短,不利于吸收冲击能量;③耐磨性能极高,是普通HDPE的10倍;④自润滑性优良,这样就可提高寿命,节约能源。(2)耐化学腐蚀性好。(3)热性能好,特别是低温性能。(4)使用性能的不足在于其表面硬度较低,膨胀系数大,使用温度偏低。 2我国聚乙烯的生产状况我国常年生产的LDPE牌号在50个左右,产品涵盖了薄膜、注塑、涂覆和电线电缆等领域。 在我国LDPE产品产量中,一半以上为膜料产品。在膜料产品中,尤以农膜料占了绝大的比例。这是由于其透明性和加工性,特别适合于农业棚地膜的生产。用于地膜的LDPE―般指数在2.0左右,密度在0.920g/cm3左右。我国经常生产的地膜牌号有齐鲁的2102系列产品,燕山的1I2A、上海石化的N150、大庆的18D、兰化和上海石化的Q200、茂名的951系列等。用于生产棚膜的产品一般指数在0.5~1.0、密度也在0.920g/cm3左右,但由于生产难度和产量等方面的原因,我国经常生产的牌号并不多。比较适合的牌号有齐鲁的2100和2101系列、大庆的18A、燕山的3A和2F0.4A、上海石化的1F0.5A、兰化的2J0.3A等。实际上我国的棚、地膜市场绝大多数被LLDPE和LDPE的共混料所代替。在膜料产量上,高透明膜料也占了一定的市场比例,如齐鲁的2602TV43、上海石化的Q281等。 用于挤出涂层的LDPE的指数一般在4 ~8左右,密度在0.925g/cm3左右。由于釜式法生产的聚乙烯分子量分布较宽,因此其涂覆加工性相对较好。在市场上,挤出涂层料以燕山的1C7A用量*大,齐鲁新开发的2008产品在市场上也占了一定的比例。 在电线电缆上,由于LDPE的生产是使用空气或过氧化物作引发剂的,因此其产品中不含金属离子,这就使得其绝缘性非常好,被广泛用于通讯电缆、电力电缆甚至超高压电力电缆的绝缘。市场需求的电缆料指标与一般的地膜料指标没有太大差别,关键是对质量的稳定性和产品的洁净程度要求较高。现在产量*大的是上海石化的Jg0、DJ200Al和大庆石化的的电缆料还依赖进口。 在用处上包括了膜料、注塑料、电缆料、滚塑料等。 在LLDPE的总产量中以膜料产量为*大,占了总量的60%以上,而在膜料中仅DFDA70421个牌号就占了一半左右。这是因为DFDA7042具有比较广泛的通用性,同时因为它较早进入市场,市场认可度较高的缘故。实际上由于市场的需求,我国进口的大部分LLDPE产品也是薄膜专用料。 现在地膜所需的LLDPE产品主要是DF-DA7042,市场上以齐鲁的产品质量*为稳定,它也是采用UCC工艺的大部分国内装置的主导产品。LLDPE的棚膜专用料指数一般在1.0以下,近年国内生产的主要牌号有天钢轨纵向拉压试验机主要特点津的DFDA7085、茂名石化的DFDA7066、盘锦石化的LL0209等,齐鲁由于挤压造粒机的能力限制近年没有生产指数较低的牌号。 LLDPE膜料在包装上的应用近年在我国发展是比较快的领域,由于用处的不同对产品指标的要求也不同。重包装膜一般要求指数比较低的产品,实际的要求与棚膜相当。拉伸缠绕薄膜是LLDPE在包装领域增长速度*快的市场,正在替代打包带、瓦楞板、包装纸和收缩包装,一般采用流延法或共挤出法生产。缠绕膜对加工性、抗穿刺性、自粘性和拉伸性的要求比较高,一般采用指数在2~5范围的LLDPE.现在市场上有齐鲁的DFDA7059、盘锦乙烯的LL0220等。但高性能的缠绕膜专用料都是用己烯共聚生产的,*好用茂金属催化剂生产,因此国内市场的缠绕膜专用料在档次上还是比较低的。 注塑也是LLDPE的一个重要应用领域其产量占我国LLDPE总产量的20%左右。LLDPE注塑产品的刚性不如HDPE,但韧性要好于HDPE因此多用于制作一些家用器皿、桶和玩具等。由于加工性的要求其指数一般大于10,一些应用上要求大于50.现在市场上的牌号有中原的DND7152、茂名石化的DNDA7144、抚顺石化的2909等。考虑到注塑并不是高附加值的应用领域齐鲁石化股份有限公司还没有进行注塑牌号的开发。度低,这种特性非常适用于滚塑。另外,滚塑LLDPE产品的耐环境应力开裂性和抗冲击性能也显出了其优势。考虑到其加工性能和使用性能的综合平衡,一般选用指数为3 ~10、密度在0.926~0.940g/cm3的LLDPE用于滚塑。齐鲁生产的DNDC7149滚塑专用料在市场上的影响比较大,另外齐鲁也试产了己烯共聚的滚塑专用料DNDC7150.试生产的类似牌号有大庆石化的DNDB7143和天津联化的DND7149.现在由于国内滚塑市场还不规范,许多厂家用掺混料生产滚塑制品,致使滚塑专用料的市场容量还不算大,但从发展来看市场的前景是很好的。 LLDPE在电线电缆上主要用作通讯电缆的绝缘料和护套料,其市场容量也在80kt以上。现在市场上使用的高档牌号都为进口,护套料主要为UCC的DFD6059,绝缘料为UCC的DGD3364(为中密度产品)实际市场上大规模使用的LLDPE绝缘料为齐鲁石化股份有限公司研制的共混料配方。齐鲁石化股份有限公司2000年在生产装置上直接开发的通讯电缆专用料QHJ01,经测试其性能已完全达到了UCC生产的DGD3364的标准,同时也能满足高速加工的要求,相信它在市场上会逐渐取代进口。在护套料方面茂名石化和天津联化开发了DFH2076和TJDL9270,其市场容量也在逐渐扩大。齐鲁石化股份有限公司实际已具备DFD6059的生产能力,开发准备工作正在进行。 在应用上,HDPE可用于注塑、吹膜、中空和管材等。我国在各种聚乙烯产品中5000S的产量为*大,这主要是因为在HDPE装置中三井淤浆工艺所占的比例*高,况且淤浆法生产的5000S虽是作为挤出扁丝料设计的,但现在它在中空吹塑等领域也有广泛的用处。 1深撕的分子A分布窄在低剪c奢下ibli还i占g主导地%11在进口的这类。产品中"有日本的“netbookmark1在HDPE膜料中,以HMWHDPE的膜料*受市场欢迎。这是由于它强度高故被广泛用于购物袋和重包装袋的生产。现在市场上典型的牌号有齐鲁石化的DGD6098和淤浆法工艺生产的7000F(大庆、燕山和扬子都已开发生产)由于各家的7000F生产工艺条件都还不甚稳定,况且也考虑到生产成本,因此7000F的总产量还不高,现在DGD6098在高强度HDPE膜料市场上在中空吹塑上,由于HDPE的抗化学性、刚性和抗渗透性等,其用处也是很广泛的。齐鲁石化的吹塑用料已经系列化,包括200L以上大桶的用料DMD1158、100L左右大桶用料DGD6147和100L以下桶的用料DGD6145.现在许多用户也用DGD6098生产中空制品,在性能上也是比较好的。淤浆法生产的5000S在很大的比例上用于了小中空容器的生产。近年上海金菲的吹塑系列产品在市场上日益崛起,对齐鲁产品的市场构成了一定的冲击,包括金菲的大中空用料TR570、TR571D等。 由于聚乙烯管材具有密度低、脆化温度2016年1月出口平均价格为17944.44元/吨低、韧性好、输送阻力小、耐腐耐磨性好、使用寿命长等优点,近几年在国内市场上发展迅速。目前国内聚乙烯管材市场已达200kt以上,专用料产量也己超过了100kt.在用途上,以给排水管、燃气管、农用管和电缆导管为主要领域。由于国内许多城市已经明令禁用或逐步限用镀锌管,这使得聚乙烯管材在给水管这个领域上的应用正在得到迅猛发展。在用料上,国内以共混料为主,包括GDD6098和5000S的共混料,齐鲁生产的DGD2480和金菲的TR480也用于供水管的生产。目前,由于使用水泥管、陶瓷管和铸铁管容易在接口处泄漏造成地下水污染,所以现在塑料管在排水管领域的应用也越来越广。由于这些塑料管是非受压管,现在各生产厂家用料来源也比较混杂。在燃气管方面,齐鲁的DGD2480和金菲的TR418等产品都是专用牌号,但由于都没有得到专门的燃气管材认证,因此市场上还没有大规模的公开使用,大部分市场被国外产品占领,包括NESTE的2490、FINA的3802、SOLVAY的TUB131等。齐鲁的DGD2480是作为夹克料打入了市场,也是现在国内产量*大的管材专用料。齐鲁正在着手进行DGD2480的认证,己烯共聚的高档次燃气管专用料DGD2400也在试生产。但由于DGD2400的成本问题和己烯的来源问题,要把DGD2400作为主导牌号生产还有待时日。 2.4超高分子量聚乙烯在使用上,超高分子量聚乙烯已广泛地用于矿物输送槽的衬里和输送管道的制造,同时在制造轴承、齿轮和纺织业上也有其广泛的用处。 在生产上,北京助剂二厂有万吨级的生产装置,其产品根据分子量不同分为150万、250万和350万3个品种,上海化工研究院也有小批量的产品生产。由于国内超高分子量聚乙烯的市场容量*高仅在4kt左右,装置难以满负荷生产。齐鲁石化股份有限公司也在中试装置上开发了分子量在200万左右的超高分子量聚乙烯产品,但由于考虑到市场对单批量的需求太少和过渡料较多,至今没有投入工业化生产。 3有关建议随着我国加入世界关贸组织,我国聚乙烯的进口关税将从现在的15%左右下降到5%,而世界聚乙烯的产能过剩几近20%.因此,国内聚乙烯市场的竞争将会非常剧烈。同时,随着加工企业曰益发展成熟对高性能原料的要求也将提高。 所以,开发市场容量较大、附加值较高的专用树脂仍将是我们下步工作的重点。 具体工作上,首先要搞好市场调研,把从事信息工作、技术管理工作的人员和生产装置的技术人员组织起来,分专题对国内市场进行较全面的调研,调研中特别要注意进口牌号的情况以及加工企业对不同用途聚乙烯品种在各性能参数上的具体要求,从而为开发工作打下基础。其次,我们要明确知道,并不是市场上所需的每一个牌号在我们已有的装置上都能生产。各装置要根据自己的工艺特点、催化剂类型和原料(如共聚单体)来源等来确定自己装置的牌号优势。另外需注意到,在完成产品开发生产后,新产品的市场推广工作尤为艰巨。在这方面必须投入足够的人力,针对品种建立服务队伍,全方位对加工用户提供服务。同时,在新产品的销售价格上也要有一定的灵活性,因为即使我们的产品性能很好,用户也要有一个认识过程。 应该说,近年来国内各聚乙烯生产厂家在产品开发上做了不少工作,专用料的生产比例也逐年提高。在国内各企业中现在仍以齐鲁石化的专用料比例*大,但我们已经感到了威胁,相信通过我们今后几年的努力,我们的聚乙烯产品结构将更加合理,在国内市场的竞争力将更加提高。

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