【新手学堂】品种介绍——LLDPE品种概况

古浪

线性低密度聚乙烯(LLDPE)，是乙烯与少量高级α-烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，密度处于0.915～0.940克/立方厘米之间。但按ASTM 的D-1248-84规定，0.926～0.940克/立方厘米的密度范围属中密度聚乙烯(MDPE)。新一代LLDPE将其密度扩大至塑性体(0.890～0.915克/立方厘米)和弹性体(<0.890克/立方厘米)。但美国塑料(11470,225.00,2.00%)工业协会(SPI)和美国塑料工业委员会(APC)只将LLDPE的范围扩大至塑性体，不包括弹性体。上世纪80年代，Union Carbide和Dow Chemical公司将其早期销售的塑性体和弹性体称之为非常低密度的聚乙烯(VLDPE)和超低密度聚乙烯(ULDPE)树脂。　　常规LLDPE的分子结构以其线性主链为特征，只有少量或没有长支链，但包含一些短支链。没有长支链使聚合物的结晶性较高。
　　通常，LLDPE树脂用密度和熔体指数来表征。密度由聚合物链中共聚单体的浓度决定。共聚单体的浓度决定了聚合物中的短支链量。短支链的长度则取决于共聚单体的类型。共聚单体浓度越高，树脂的密度越低。此外，熔体指数是树脂平均分子量的反映，主要由反应温度(溶液法)和加入链转移剂(气相法)来决定。平均分子量与分子量分布无关，后者主要受催化剂类型影响。
　　LLDPE在20世纪70年代由Union Carbide公司工业化，它代表了聚乙烯催化剂和工艺技术的重大变革，使聚乙烯的产品范围显著扩大。LLDPE用配位催化剂代替自由基引发剂，以及用较低成本的低压气相聚合取代成本较高的高压反应器，在比较短的时间内，便以其优异的性能和较低的成本，在许多领域已替代了LDPE。目前LLDPE几乎渗透到所有的传统聚乙烯市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。
　　LLDPE产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒。与LDPE相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。
　　2005年，我国LLDPE产量为188万吨，约占PE总产量的35.5%；消费量355万吨，约占PE总消费量的33.8%。预计未来2～3年内，LLDPE消费量将保持8%左右的速度继续增长。按照当前市场价格12000元/吨计算，我国LLDPE的市场规模已经超过了400亿元。
　　(一)、LLDPE的应用领域
　　LLDPE的主要应用领域是农膜、包装膜、电线电缆、管材、涂层制品等。
　　线形低密度聚乙烯由于较高的抗张强度、较好的抗穿刺和抗撕裂性能，主要用于制造薄膜。2005年世界LLDPE消费量为1617万吨，同比增长6.4%。在消费结构中，薄膜制品仍占最大比例，消费量为1190万吨，占总消费量的73.6%，其次为注塑，消费量为114.8万吨，约占LLDPE总消费量的7.1%。
　　2005年，我国LLDPE和LDPE消费总量为598万吨，其中LLDPE消费量为355万吨，同比增长25.4%，占LLDPE/LDPE消费总量的59.4%；LDPE消费量为243万吨，同比增加0.7%，占LLDPE/LDPE消费总量的40.6%。
　　从LLDPE/LDPE消费结构看，薄膜仍是消费的最大品种，消费量为485万吨，占LLDPE/LDPE总消费量的77.5%，其中包装膜313万吨，占总消费量的50%；农膜134.5万吨，占消费总量的22.5%；特殊包装膜37.6万吨，占消费总量的6%。其次为注塑制品，消费量为55.7万吨，占消费总量的8.9%。其后依次为涂层制品、管材和电线电缆，消费量分别为31.3万吨、18.8万吨和15.7万吨，分别占总消费量的5%、3%和2.5%；其它消费量为18.8万吨，占总消费量的3%。
　　从2003～2005年LLDPE/LDPE的消费情况看，薄膜的消费比例一直保持在77%左右，第二大品种注塑制品的消费比例也一直在9%上下徘徊。预计未来2～3年内，虽然各项品种的绝对消费量将继续增长，但其消费比例会基本维持目前态势；由于包装膜的需求相对增长较快，农膜的消费比例将会降至20%左右。由于LLDPE的性能不断改善，其应用领域也不断扩大，未来市场对LLDPE的需求增速将大大高于LDPE和HDPE。
　　(二)、LLDPE的分类
　　按共聚单体类型，LLDPE主要划分为3种共聚物：C4(丁烯-1)、C6(己烯-1)和C8(辛烯-1)。其中，丁烯共聚物是全球生产量最大的LLDPE树脂，而己烯共聚物则是目前增长最快的LLDPE品种。在LLDPE树脂中，共聚单体的典型用量为5%～10%重量分数，平均用量大约为7%。茂金属基的LLDPE塑性体(mLLDPE)具有传统LLDPE 3倍多的平均共聚单体含量。图表1显示的是引用自外刊的10年间世界3种共聚单体LLDPE的产量。
　　在1984年末，当时的联碳公司引入了己烯共聚LLDPE的生产，紧随其后的是Exxon、Mobil等公司。Dow Chemical(陶氏化学公司)在其低压溶液工艺中几乎全部采用辛烯作为共聚单体，加拿大NOVA(诺瓦化工)也在其中压溶液工艺中大部分采用辛烯。辛烯共聚LLDPE树脂具有略好的强度、抗撕裂性能和加工性能，而己烯共聚和辛烯共聚树脂的性能差别不大。目前己烯LLDPE树脂的生产商主要有ExxonMobil Chemical(埃克森美孚化工公司)、Eastman Chemical(伊士曼化学公司)、Equistar(等星公司)和Chevron Phillips(雪佛龙菲利普斯化学公司)等。此外，Dow Chemical(陶氏化学公司)、Basell(巴塞尔公司)、Innovene(亿诺公司)、Samsung Total(三星(微博)道达尔公司)等也生产己烯LLDPE。
　　与通常使用的丁烯共聚单体相比，以己烯和辛烯作为共聚单体生产的LLDPE具有更为优良的性能。LLDPE树脂的最大用途在于薄膜的生产，以长链α-烯烃(如己烯、辛烯)作为共聚单体生产的LLDPE树脂制成的薄膜及制品在拉伸强度、冲击强度、撕裂强度、耐穿刺性、耐环境应力开裂性等许多方面均优于用丁烯作为共聚单体生产的LLDPE树脂。自20世纪90年代以来，国外的PE生产厂商及用户均趋向于用己烯及辛烯替代丁烯。据悉，用辛烯作共聚单体，树脂性能不一定能比己烯共聚有更进一步的改善，且价格反而贵些，因此目前国外主要LLDPE生产商使用己烯来替代丁烯的趋势更为明显。
　　目前，由于国内尚无大规模生产己烯、辛烯，且进口价格较贵，因此，现今国内生产的LLDPE树脂主要用丁烯作为共聚单体。国内有些企业在引进LLDPE生产装置时虽有用己烯作共聚单体的牌号，但终因国内无己烯生产而不得不放弃，仅在开车考核时进口少量己烯。我国进口的高档LLDPE多为此类产品。预计今后对以1-己烯为单体的LLDPE需求将有较大增长。