《聚乙烯生产工艺炭黑系聚乙烯导电高分子材料.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚乙烯生产工艺炭黑系聚乙烯导电高分子材料.（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要：与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理及其应用领域,综述了近些年来国内外科研工作者对导电高聚物的研究进展状况并对其发展前景进行了展望。关键词: 导电高分子 功能材料 导电机理 应用 述评目录绪论（4）设计任务书（6）介绍（7）1 聚乙烯的生产工艺（9）1.1主要原料（9）1.1.1乙烯、炭黑（9） 1.1.2其他原料（9）1.2聚合生产方法（10）1.2.1生产方法 （10）1.2.2高压聚合生产工艺（10）1.3聚合原理（11）1.4主要工艺条件（11）1.4.1乙烯纯
2、度（11）1.4.2引发剂 （11）1.4.3相对分子质量调节剂（12）1.4.4聚合温度（12）1.4.5 聚合压力（12）1.4.6 聚合转化率与产率 （11）1.4.7聚合产物相对分子质量确定 （12）2聚合反应设备（13）3.炭黑系聚乙烯高压聚合生产工艺流程（13）4物料衡算 （14）5.生产工艺研究新进展（15）小结（17）附录一 （18）附录二（19）参考文献（20）鸣谢（21）绪论 高分子材料自问世至今，已经有一百多年的历史。1856年硝化纤维作为第一个塑料专利问世，20世纪60年代；许多性能优良的工程塑料相继投入工业化生产；20世纪80年代，材料科学已渗透各个领域，可以说已经进
3、入高分子时代。 大多数高分子材料都是不导电的，因而高分子材料被广泛地作为绝缘材料使用。1862年，英国Letheby在硫酸中电解苯胺而得到少量导电性物质；1954年，米兰工学院G.Natta用Et3Al-Ti(OBu)4为催化剂制得聚乙炔；1970年，科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氰(SN)x具有超导性，有机高分子与无机高分子导电聚合物的开发研究合在一起开始了探寻之旅。1974年日本筑波大学H.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中，偶然地投入过量1000倍的催化剂，合成出令人兴奋的有铜色的顺式聚乙炔薄膜与银白色光泽的反式聚乙炔。1980年，英国Durham大学的W.Feast得到更大密度的
4、聚乙炔。1983年，加州理工学院的H.Grubbs以烷基钛配合物为催化剂将环辛四烯转换了聚乙炔，其导电率达到35000S/m，但是难以加工且不稳定。1987年，德国康采思巴斯夫公司BASF科学家 N.Theophiou对聚乙炔合成方法进行了改良，得到的聚乙炔电导率与铜在同一数量级，达到107S/m。导电高分子材料的研究和发展开始逐渐走向成熟，并且亟待着可以走向应用领域。 从美国科学家APHeeger和Macdiarmid发现聚乙炔(Polyacetylene)有明显的导电性后，研究、开发高分子材料的导电性及其应用取得了突飞猛进的进展，导电高分子材料已经在功能高分子材料及导电体中占有重要的地位。
5、 导电高分子又称为导电聚合物，是由具有共轭键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。导电高分子材料是一类兼具高分子特性及导电体特征的高分子材料。 按结构和制备方法不同，可将导电高分子材料（CPs）分为复合型与本征（结构）型两大类。结构性导电高分子本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（包括电子、离子或空穴）。这类聚合物经掺杂后，电导率可大幅度提高，其中有些甚至可达到金属的导电水平。复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑、金属粉、箔等，通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复合材料。 根据电荷载流子的种类，导
6、电聚合物被分为电子导电聚合物和离子导电聚合物：以自由电子或空穴为载流子的导电聚合物称为电子导电聚合物，电子导电型聚合物的共同特征是分子内含有大的线性共轭电子体系。以正、负离子为载流子的导电聚合物被称为离子导电聚合物。离子导电聚合物的分子具有亲水性、柔性好，允许体积较大的正、负离子在电场作用下在聚合物中迁移的特性。设计任务书设计目的：本课程设计是在系统学习完高分子材料之后，综合工程实际中的问题，运用高分子材料的基本理论和合成方法，独立的设计工程中典型的使用设备及合成工艺，以达到综合利用高分子材料知识解决工程实际问题的目的。同时又提高了分析问题、解决问题的能力。既对以前所学知识的综合应用，又为后续
7、课程的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法。设计要求：设计者要系统复习高分子材料课程的全部的基本理论和方法,独立分析，完成设计说明书，并画出设计图。 (1)进行炭黑系导电高分子材料工艺设计(2)进行工艺过程的设计a.进行生产原料方案设计(指定对应的原料);b.制定对应的聚合生产方法(指定用高压聚合的生产工艺);c.进行工艺条件的确定;d.选择反应设备;e.进行物料核算f.生产工艺研究新进展(3)选择凸缘法兰及安装底盖结构(4)选择接管管法兰设备法兰手孔试镜等容器附件，安装设备，调试。(5)绘总生产流程图(A3纸)设计内容：导电高分子材料工艺设计 介绍炭黑是一种粒子状填料，聚合物与炭黑
8、复合后优点显著。因为炭黑粒子小，粒子间接触机会多并在聚合物的结晶部分排列呈链状。炭黑具有导电的作用。炭黑系聚乙烯就是一种炭黑系导电高分子复合材料。聚乙烯结构: 简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。它是由重复的单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯()的加成聚合而成的。在工业上，也包括乙烯与少量 烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70-100),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是
9、很敏感的，耐热老化性差。聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。采用不同的生产方法可得不同密度(0.910.96g）的产物。高密度聚乙烯(HDPE),密度0.9450.96克/立方厘米，熔点125137摄氏度。聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。也适用于各种浆点、粉点、撒粉、涂布机及喷胶机产品；广泛用于服装、服装面料复合、制鞋、包装、书籍、无线装订、儿童玩
10、具、家电等行业。合剂的首选材料。高分子量等级具有极好的抗冲击性，在常温甚至在-40F低温度下均如此。各种等级HDPE的独有特性是四种基本变量的适当结合：密度、分子量、分子量分布和添加剂。不同的催化剂被用于生产定制特殊性能聚合物。这些变量相结合生产出不同用途的HDPE品级；在性能上达到最佳的平衡。聚合实施方法： 淤浆法、溶液法 、气相法 产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度 产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量 生产方法：高压法、低压法、中压法 高压法用来生产低密度聚乙烯，这种方法开发得早，用此法生产的聚乙烯至今约占聚乙烯总产量的2/3,但随着生产技术和催化剂的发展，其增长速
11、度已大大落后于低压法。低压法就其实施方法来说，有淤浆法、溶液法和气相法。淤浆法主要用于生产高密度聚乙烯，而溶液法和气相法不仅可以生产高密度聚乙烯，还可通过加共聚单体，生产中、低密度聚乙烯，也称为线型低密度聚乙烯。近年来，各种低压法工艺发展很快。本设计中采用高压淤浆法合成低密度聚乙烯。聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。高密度聚乙烯，英文名称为“High
12、Density Polyethylene”，简称为“HDPE”。HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态HDPE的外表呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。某些种类的化学品会产生化学腐蚀，例如腐蚀性氧化剂（浓硝酸），芳香烃（二甲苯）和卤化烃 （四氯化碳）。该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性，可用于包装用途。HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。 聚乙烯是最广为人知的高分子塑料，是聚烯烃的典型代表。在塑料材料中，聚乙烯是用量最大的品种。它是由乙烯聚合成的高分子材料，其分子式为，是一种生态环保的碳氢化合物。聚乙烯的用途十分广阔，制管材、管件是聚乙烯的重要用途之一。聚乙烯在混炼时剪切应力的大小和混炼时间对导电性和分散性有影响，因此，混炼时尽可能在炭黑的结构不破坏的情况下，用最低剪切应力和最短时间完成混炼。目前聚乙烯工业生产中所采用的新技术有：原位法技术、冷凝及超冷凝技术、不造粒技术、共聚技术、反应器新配置及双峰技术。1. 聚乙烯的生产工艺1.1主要原料1.1.1乙烯、炭黑乙烯结构式 是最简单的烯烃，常压下是略带芳香气味的无色可燃性气体。物理参数如表1所示。表1 乙烯物理参数 相对分子质量熔点/沸点/相对密度（液体，-103.8/临界温度/28.05-169.4-103.
