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超高分子量聚乙烯的聚合工艺
2022-05-29 21:39:20

聚合工艺

乙烯的聚合主要受聚合温度、压力、催化剂组成及用量、外给电子体和氢气的影响,有高压聚合、气相聚合、淤浆聚合与溶液聚合这几种工艺,然而能用于UHMWPE聚合的却只有淤浆聚合与气相聚合。

1.1 淤浆工艺

淤浆工艺主要包括搅拌釜工艺与环管工艺。搅拌釜工艺包括Hostalen 工艺和CX工艺,目前大约2/3UHMWPE聚合采用Hostalen的连续搅拌釜工艺。此工艺最早是由德国

Hoechst公司( Basell公司)为高密度聚乙烯(HDPE)所开发,典型的工艺流程见图1,它使用双釜反应器,可通过串联或并联生产出单峰或者双峰的 HDPE产品。而UHMWPEHDPE淤浆工艺最主要的差别还是在工艺条件的优化、助催化剂/三价钛的配比上。此外,由于UHMWPE产物为粉末状,UHMWPE不需要造粒工序。SudhakarР通过优化工艺条件而用

传统Ziegler-Natta合成了分子量在400~600万之间的UHMWPE

上海化工研究院在1996年开发出以氯化镁、四氯化钛、钛酸酯类或苯甲酸酯为催化体系的单釜聚合工艺,经聚合、过滤、汽提、干燥后分子量达500万,产品性能与Hostalen 工艺产品相似,填补了国内空白。


环管工艺主要有Phillips公司的 Phillips单环管工艺和 Ineos公司的InnoveneS双环管工艺。Phililips公司利用改性后的二氧化硅或氧化铝固定的TiZrHf 来生产UHMWPE,聚合中不需加入氢气,投资少,但对催化剂的要求较高。

UHMWPE淤浆聚合过程中,控制反应热是聚合成败的关键。通过调节乙烯在溶剂中的浓度和催化剂的加入量可以达到控制反应热的效果,如果反应中的热量不能及时移出,将会造成催化剂失活。另外,控制反应器中铝的加入量,对增加分子量也具有显著的效果。1.2气相工艺

气相工艺的应用较少。自美国UCC联碳化学发明低压气相流化床反应器以来,气相工艺广泛地应用于高密度聚乙烯的合成,然而,由于催化剂开发以及流化床操作中的热点和堵塞问题,操作不容易控制。