PE Синтез: Ключевые методы

Полиэтилен (PE), один из самых производимых и широко используемых пластиков в мире, изготавливается из мономеров этилена (или этена) через реакции полимеризации, и его молекулярные цепи формируются путем добавления или свободнорадикальной полимеризации.

В настоящее время полимеризация Циглера-Натты и катализ металоценов являются двумя крайне важными методами синтеза, которые имеют глубокое влияние на развитие индустрии полиэтилена. ​

Метод полимеризации Циглера-Натты был разработан немецким химиком Карлом Циглером и итальянским химиком Джулио Наттой в 1950-х годах.

Это достижение не только принесло им Нобелевскую премию по химии в 1963 году, но и полностью изменило метод производства полиэтилена. Метод использует катализатор Циглера-Натты, который обычно состоит из соединения переходного металла (например, тетрахлорида титана) и органометаллического соединения (например, алкилалюминия).

В процессе полимеризации мономеры этилена подвергаются реакциям координационного вставления на поверхности катализатора и упорядоченно соединяются в молекулярные цепи полиэтилена.

Одним из значительных преимуществ полимеризации Циглера-Натты является то, что она может точно контролировать молекулярную структуру полиэтилена, тем самым производя продукты полиэтилена с различной плотностью, от полиэтилена низкой плотности (LDPE) до полиэтилена высокой плотности (HDPE), чтобы удовлетворить разнообразные потребности рынка.

Например, полиэтилен высокой плотности часто используется для производства труб, мусорных контейнеров и других продуктов благодаря своей высокой прочности и устойчивости к химической коррозии; в то время как полиэтилен низкой плотности широко используется в пластиковых пленках, упаковочных袋ах и других областях благодаря своей хорошей гибкости и прозрачности.

Однако катализаторы Циглера-Натты также имеют некоторые ограничения. Их каталитическая активность относительно низка, и система катализатора относительно сложна, что склонно к побочным реакциям, в результате которых в продукте остаются примеси катализатора, влияющие на качество продукта. ​

Металлоценовая катализаторная технология является значительным прорывом в области синтеза полиэтилена. Металлоценовые катализаторы используют комплексы, состоящие из переходных металлов (таких как цирконий и гафний) и циклопентадиенил или его производные в качестве активных центров, и работают вместе с сополимером метилалюминоксидом (MAO), чтобы продемонстрировать исключительно высокую каталитическую активность.

Во время процесса полимеризации, катализируемого металлоценом, мономеры этилена могут более равномерно вставляться в металлическо-углеродную связь, тем самым производя продукты полиэтилена с более регулярными молекулярными цепными структурами и более узким распределением молекулярной массы.

Эта уникальная молекулярная структура придает металлоценовому полиэтилену отличные свойства, такие как высокая прочность на растяжение, стойкость к проколу и оптические свойства.

В области упаковки продуктов питания пленки, изготовленные из металлоценового полиэтилена, могут не только обеспечить хорошую гибкость и прозрачность, но и эффективно предотвратить проникновение кислорода и влаги, продлевая срок хранения продуктов; в отношении изделий, формованных под давлением, это может улучшить отделку поверхности и размерную стабильность продукта. Однако высокая стоимость металлоценовых катализаторов и требовательные условия реакции ограничивают их широкое применение. ​

Кроме этих двух основных методов, полимеризация свободных радикалов также является одним из традиционных процессов для производства полиэтилена. В условиях высокой температуры и высокого давления свободные радикалы генерируются инициаторами (такими как органические пероксиды), чтобы инициировать цепные полимеризационные реакции мономеров этилена, которые в основном используются для производства полиэтилена низкой плотности.

Во время процесса полимеризации свободных радикалов молекулярная цепь будет подвергаться большему количеству разветвлений, что делает продукт хорошим по гибкости и прозрачности, но распределение молекулярной массы широкое, а однородность производственных характеристик плохая.​

С постоянным развитием науки и технологий процесс производства полиэтилена также постоянно инновационно развивается. С одной стороны, исследователи стремятся оптимизировать существующие методы полимеризации, улучшать производительность катализаторов и снижать производственные затраты; с другой стороны, новые технологии полимеризации постоянно появляются, такие как исследования систем катализаторов без металлоценов, направленные на разработку технологий производства полиэтилена с преимуществами высокой производительности и низких затрат.

В то же время люди также уделяют больше внимания экологическим проблемам в процессе производства полиэтилена, прилагая усилия для сокращения потребления энергии и выбросов отходов, и способствуя развитию индустрии полиэтилена в зеленом и устойчивом направлении.

Наша платформа соединяет сотни проверенных китайских поставщиков химикатов с покупателями по всему миру, способствуя прозрачным сделкам, лучшим бизнес-возможностям и высокоценным партнерствам. Независимо от того, ищете ли вы оптовые товары, специализированные химикаты или услуги по индивидуальной закупке, TDD-Global заслуживает доверия, чтобы быть вашим первым выбором.