在高压下,乙烯已被压缩到密度为0.5g/mL的气密相状态,近似于不能再压缩的液体,此时乙烯分子间的距离显著缩短,从而增加了游离基与乙烯分子的碰撞概率,所以容易发生聚合反应。
高温下增长链的自由基活性大,容易发生链转移反应,所得到的聚合物为带有较多支链的线型结构。通常每1000个碳链原子中含有20~30个支链,结晶度为45%~65%,密度在0.910~0.925g/mL,质轻、具柔性,耐低温性、耐冲击性较好。
低密度聚乙烯按聚合方法,可分为高压法和低压法。按照反应器类型可分为釜式法和管式法。以乙烯为原料,送入反应器,在引发剂的作用下以高压压缩进行聚合反应,从反应器出来的物料,经分离器除去未反应的乙烯之后,经熔融挤出造粒,干燥、掺合,送去包装。
LDPE和LLDPE都具有很好的流变性或熔融流动性。LLDPE有更小的剪切敏感性,因为它具有窄分子量分布和短支链。在剪切过程中(例如挤塑),LLDPE保持了更大的粘度,因而比相同熔融指数的LDPE难于加工。在挤塑中,LLDPE更低的剪切敏感性使聚合物分子链的应力松弛更快,并且由此物理性质对吹胀比改变的敏感性减小。
在熔体延伸中,LLDPE在各种应变速率下通常都具有较低的粘度。也就是说它将不会象LDPE一样在拉伸时产生应变硬化。随聚乙烯的形变率增加,LDPE显示出粘度的惊人增加,这是由分子链缠结引起。
LLDPE的“延伸时柔软”的特性在吹膜过程中是一个缺点。LLDPE的吹塑薄膜膜泡不象 LDPE的那么稳定。一般的单唇风环对 LDPE的稳定足够使用.LLDPE的特有的膜泡要求更完善的双唇风环来稳定。用双唇风环冷却内部膜泡可增加膜泡稳定性,同时在高生产率下提高薄膜生产能力。除了膜泡的更好冷却外,很多薄膜生产厂采用与LDPE共混方法以增强LLDPE溶道理上,LLDPE的挤塑可以在现有LDPE薄膜设备上完成,当LDPE的共混物中 LLDPE的浓度达 50%时。加工 LLDPE或富含 LLDPE的与LDPE共混材料时,采用一般的LDPE挤塑机,必需改进设备。
从高压分离器出来的循环乙烯中所含低分子量聚乙烯蜡状物如何很好地除去也是个问题围绕解决这些问题,各公司开发了多种生产工艺。按反应器类型可分为管式法流程和釜式法流程两大类。管式反应器的主要特点是物流在管内呈柱塞状流动,没有返混现象;反应温度沿反应管的长度而有变化,因此反应温度有高峰,所以所得聚乙烯的分子量分布较宽。而釜式反应器,物料可以充分混合,所以反应温度均匀,还可以分区操作,以使各反应区具有不同的温度,从而获得分子量分布较窄的聚乙烯。
管式聚合反应器内径通常为2.5~2.7cm的细长型高压合金钢管。为了提高单线生产能力,管径增加至5.0~7.5cm。直径与长度之比为1:250~1:40000,管式反应器长900~1500m。反应压力约为200~350MPa,温度为250~330℃,流体速度10~15m/s,单程转化率为20%~34%,单线生产能力大达10万吨/年。釜式反应器的形状有细长型(图2.2)和矮胖型两种规格。细长型聚合釜的内径与长度之比为1:20~1:4,而矮胖型内径与长度比为1:4~1:2,反应压力通常比管式法流程低,为110~250MPa,温度为130~280℃,单程转化率为20%~25%,单线生产能力大达18万吨/年。釜式反应器一般是将带动搅拌器的电动机安装在釜内,以减少搅拌轴的轴封在设计上的困难。随着机械密封技术的发展,也可以将电动机安装在釜外。釜式反应器已进一步大型化,ICI公司的反应器有1000L,而法国CdF公司的反应釜容积达1600L,是世界上大的反应釜之一。据统计全世界高压法聚乙烯中55%是用管式反应器生产的,其余45%是用釜式反应器生产的。