研发历史

　　聚乙烯是1933年被ICI公司的研究人员发现的，当他们把乙烯和苯甲醛置于200℃和140MPa试图进行缩合反应时却得到了极少量白色固体，后来才搞清氧可以在高温高压下引发乙烯聚合，这样在高分子发展史上首次制得了聚乙烯，1939年该工艺实现了工业化。用这种以自由基作引发剂的高压工艺制得的聚乙烯有高度支化的结构和低结晶度，密度为0.915～0.925g/cm3，称为低密度聚乙烯。50年代Phillips石油公司和Mobil石油公司分别用氧化铬和氧化钼催化剂，在相对较低的温度、较低压力下制得基本呈线型的聚乙烯，这就是密度为0.940～0．970 g/cm3的高密度聚乙烯。50年代中期最重要的事件是Ziegler发现TiCl4和烷基铝组成的催化体系可使乙烯在较低温度、较低压力下聚合，并实现了乙烯和丁烯等其他α-烯烃的共聚，这一催化剂后经发展形成著名的Ziegler-Natta催化剂。共聚形成的支链降低了聚合物的结晶度，也降低了聚合物的密度，但大分子链呈线型，无长支链或枝杈状支链。用这种催化剂可以在低于4MPa的适中条件下生产线型低密度聚乙烯。

　　生产规模

　　聚乙烯的生产能力长期居各品种的第一位，它的消费量约占世界聚烯烃消费量的70％，占总热塑性通用塑料消费量的44％，消费了世界乙烯产量的52％。1999年世界聚乙烯生产能力达57.06Mt/a，2000年世界需求量为5l.26Mt/a。薄膜是聚乙烯主要加工产品，其次是片材、涂层、中空容器、管材及电线、电缆的绝缘和护套等。2002年我国聚乙烯产量3.55Mt，约占世界产量的6％。(Mt为百万吨)

　　生产技术

　　LDPE是用两种高压液相法工艺生产的，即釜式法和管式法。釜式法工艺生产的聚合物具有狭窄的相对分子质量分布，有较多的支链甚至“枝杈”状支链；而管式法工艺的产品相对分子质量分布较宽，支链较少。

　　线型聚乙烯(HDPE／LLDPE)是用低压液相法和气相法生产的。目前使用的两种液相法，即浆液法和溶液法，从总产量上看仍占优势，但近期气相法发展较快。重要的溶液法工艺是加拿大DuPont(现为Nova)的中压法工艺(10.3MPa)、Dow的低压冷却法工艺(2.76MPa)和荷兰矿业公司(DSM)的低压绝热工艺。这些装置均可以交替生产HDPE和LLDPE(工业上称之为可转换型装置，国内称全密度聚乙烯生产装置)。我国唯一一套溶液法装置是位于抚顺的80kt/a装置，采用加拿大Nova公司技术。

　　产品应用

　　聚乙烯具有优异的加工性能和使用性能，是合成树脂中应用最广泛的品种。薄膜是LDPE最大的市场，包装和非包装应用大体各占50％。挤出涂层膜是世界LDPE的第二大市场，是增长速度快的LDPE的应用领域，主要得利于包装技术的发展和包装式样的不断翻新。

　　薄膜和片材的应用占世界LLDPE消费量的75％，注塑和电线电缆分别是LLDPE的第二和第三大应用领域，但仅占LLDPE总用量的7％～15％，拉伸薄膜是世界上LLDPE在包装领域增长速度最快的市场。

　　HDPE树脂用量中，包装占75％，建筑占10％～15％，其余的10％～15％用于其他各种消费品和工业用品。美国和西欧吹塑和注塑是最主要的应用领域，约占总消费量的60％～50％，但在日本和亚洲其他国家，HDPE在这些部门的消费量却只占总消费量的1/3，按消费比例计算,亚洲国家的薄膜用量的比例是美国和西欧的2倍。世界HDPE用量最大的制品是各类瓶、桶、罐和包装袋，其次是片材、管材、包装箱、托盘及电线、电缆等。但预计年增长率最高的应用是汽车燃油箱、桶和罐，其次是衬板、供水和灌溉水用管及土工薄膜。

　　三种聚乙烯的加工性能比较见下表：

　　研发趋势

　　茂金属单中心催化剂、易加工“双峰”的LLDPE树脂、超冷凝态高效扩能工艺等将对21世纪的聚乙烯工业产生重要影响。催化剂的进步仍将在聚乙烯工业的发展中起引导作用。

　　高强度、高韧性、高透明性薄膜是聚乙烯产品开发的主流。包装是聚乙烯最大的应用领域，我国农膜产量居世界第一。适应不同要求的包装薄膜和长寿、耐候、保温、防雾滴等高质量农膜的开发仍将是我国聚乙烯产品开发的重点。

　　气相法工艺仍将保持较快的发展速度。我国气相法生产能力占聚乙烯总生产能力的比例远远超过世界平均比例。开发用于气相法的催化剂和成套工艺对我国聚乙烯工业的发展至关重要。

　　主要参考文献：
　　１．《石油化工技术进展》 王基铭　袁晴棠　主编，2002年出版，中国石化出版社
　　２．《高分子科学技术发展简史》 钱保功　王洛礼　王霞瑜　编著，1994年出版，科学出版社