CPE用HDPE粉料樹脂的開發

王景良，張希來，陳 雷，韓云艷，王黎國

（1. 中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司塑料廠，黑龍江省大慶市 163714；2. 中國石油天然氣股份有限公司大慶物業中心，黑龍江省大慶市 163714）

氯化聚乙烯（CPE）是由高密度聚乙烯（HDPE）粉料與Cl2進行取代反應而制備的一種飽和高分子，外觀為白色粉末，無毒無味，具有優良的彈性、耐臭氧、耐化學藥品腐蝕、耐老化、耐油、阻燃及著色性能，廣泛用于合成樹脂改性等領域[1]。目前，全國CPE消費量達400 kt/a左右，其中約一半需要進口。

中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司（簡稱大慶石化）塑料廠240 kt/a HDPE裝置采用日本三井淤漿法生產工藝，以乙烯為原料，丙烯（或1-丁烯）為共聚單體，H2為相對分子質量調節劑，生產HDPE樹脂[2-3]。目前，裝置主要產品為拉絲專用樹脂5000S，年產量占裝置總產量的90% 左右。2011年5月，為滿足用戶要求，首次投料該裝置C 線二釜開發CPE專用HDPE粉料樹脂QL505P，共生產合格產品52 t。7—9月，擴大再生產402 t。將新產品提供給牡丹江中德公司、山東東營旭業有限公司用于生產CPE，生產過程穩定，滿足用戶要求。

1 開發過程

2010年，經過市場調研，收集、剖析了國內外4種同類HDPE粉料樹脂，分析結果見表1和表2。

表1 國內外CPE專用HDPE分析結果Tab.1 Analysis results of the domestic and foreign special HDPE resin for CPE

通過研究、分析國內外同類樹脂的性能，確定了QL505P的技術指標（見表3）。相對于通用產品，生產該產品的技術操作難點是保證較低的MFR和合理的粉末篩分分布。

2 工業化生產過程

2.1 原料

乙烯，純度99.9%；丙烯，純度99.0%；氫氣，純度95.0%；主催化劑為BCE-11，中國石油化工股份有限公司催化劑分公司北京奧達分公司生產；輔催化劑為AT，中國石油天然氣股份有限公司遼陽石化公司生產。

表2 國內外CPE專用HDPE篩分數據Tab.2 Screening data of the domestic and foreign special HDPE resin for CPE %

表3 QL505P產品設計指標Tab.3 Product design indices of QL505P

2.2 工藝路線

采用鈦系催化劑按離子配位聚合機理生產QL505P粉末樹脂。生產工藝路線為：原料精制、聚合、脫氣、混煉造粒、回收、成品包裝[4-5]。

2.3 操作工藝條件

QL505P的試生產采取單釜，初始負荷為4 t/h，主要生產操作條件見表4。

表4 生產工藝操作條件Tab.4 Operating conditions of the production process

2.4 產品性能

2011年5月4日工業化試產QL505P。0∶00注己烷入聚合釜；2∶00加催化劑，主催化劑濃度為0.028 mmol/L，助催化劑AT濃度為1.30 mmol/L；4∶00投乙烯于聚合釜開始間歇聚合；10∶30造粒系統開始人工包裝粉末；22∶00包裝正品粉料樹脂；5日0∶00停車。產品性能測試結果見表5。

表5 QL505P工業化產品的性能Tab.5 Properties of the commercial product QL505P

3 產品的應用

2011年6月，將新產品分別在牡丹江中德公司、山東東營旭業有限公司進行CPE的生產。

工藝流程：氯化聚合→水洗→中和→離心分離→干燥→CPE粉料產品。

試驗情況：采用現有的反應條件、原料加入量、干燥條件，將500 kg的QL505P投入聚合釜進行氯化反應，升溫，溫度分為65～105，105～135，135～138 ℃ 三階段，每階段分別停留一定時間；反應產物經水洗、干燥，得到成品CPE。

試驗現象：QL505P載氯過程順利，水洗后的產品為粉末狀，無結塊。載氯過程及工藝條件與國內外同類產品類似。QL505P熔流比為13.9，說明該產品的相對分子質量分布較寬（L0555P為9），更有利于后加工。

4 結語

到2012年11月為止，已工業化生產HDPE QL505P共1.887 kt，經CPE生產試驗及其最終制品的使用跟蹤，完全滿足用戶要求，說明大慶石化塑料廠利用低壓裝置在現有生產工藝線路的基礎上，通過調整工藝，自主研制開發和工業化生產CPE專用HDPE樹脂QL505P獲得成功。

與國內、外同類產品相比，QL505P載氯過程、成品CPE粉末的氯化度及操作工藝條件相同，未給用戶帶來加工上的難度、產品質量波動以及成本的增加，且QL505P的熔流比較大，說明其相對分子質量分布較寬，這更有利于產品后加工和最終制品性能穩定。

[1] 洪定一. 塑料工業手冊[M]. 北京: 化學工業出版社, 1991:458-568.

[2] 中國石油化工與銷售分公司. 中國石油化工產品生產工藝及加工應用[M]. 北京: 石油工業出版社, 2007: 11; 13-29.

[3] 丁浩. 塑料應用技術[M]. 北京: 化學工業出版社, 1999: 20.

[4] 楊明. 塑料添加劑應用手冊[M]. 南京: 江蘇科學技術出版社,2002: 3.

[5] 厲蕾, 左逢興, 戈新生, 等. 塑料技術手冊[M]. 北京: 化學工業出版社, 1995: 15.