淺議聚丙烯生產工藝技術

摘 要：目前聚丙烯材料的使用范圍很廣，各行各業都能見到其身影，最近幾年正是因為其廣泛的使用而獲得了快速的發展，加上催化劑的使用，讓聚丙烯產品變得更多樣化。本文主要探討了聚丙烯生產工藝技術的發展和未來趨勢，介紹了聚丙烯生產中的一些催化劑使用情況，讓大家對聚丙烯技術和產品能夠有更多更深的了解。

關鍵詞：聚丙烯（PP） 生產工藝 催化劑 技術進展 發展趨勢

中圖分類號：TE624文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）5（a）-0033-01

聚丙烯屬于熱塑性合成樹脂，生活中我們很容易看見它的身影，像是各種材料包裝、家具建材等等。為了滿足市場的多種需求以及目前催化技術的廣泛使用和發展，聚丙烯的生產工藝也獲得了更多的發展，一些新技術和工藝也開始被廣泛的關注。就現在世界聚丙烯生產工藝來說主要有淤漿法、液相本體法和氣相法工藝。各自都有其優勢，本體法是使用比較多的；氣相法則是因為其生產流程的簡單化以及生產能力強，不需要大量的投資這幾個優勢而獲得一定的地位；傳統漿液法相比前兩種有頹廢的趨勢。世界上各聚丙烯生產商為了獲得更多新產品而采用了催化劑，這也使得聚丙烯產品有了很多的創新產品。目前主要有Basell公司開發的Spherizone工藝技術、Borealis公司（北歐化工）開發的Borstar工藝以及超臨界技術等。

1 生產工藝技術進展

1.1 Spherizone工藝

現在世界上最新最先進的聚丙烯生產工藝師由Basell公司所研發的多區循環反應器，人們把這種工藝叫做Spherizone工藝。這項工藝的核心內容是氣相循環技術，使用的催化劑為齊格勒納塔（Z-N），生產的聚丙烯產品不僅具有很強的韌性還能夠保證剛性和高結晶度兩者共同具備。從一個單一反應器就能獲得多單體樹脂或者是雙峰均聚物。

根據Basell公司對于這種技術的說明，這種技術生產的聚丙烯材料比起用傳統工藝生產的材料來說更加的均一，并且生產難度也低一些。在這種工藝的反應器下游接上Basell公司的氣相反應器能夠獲得多想共聚物，這種產品比其他同類產品要有更大的柔韌性和沖擊強度。而且對這種技術的產品進行改進也是非常方便的，這樣既能夠滿足普通市場的需要還能夠生產新型產品。

1.2 超臨界聚合工藝

傳統聚丙烯聚合溫度都是控制在70～80 ℃，一方面是為了避免輕組分產生氣泡另一方面則是因為超過這個溫度催化劑就會失效，所以都需要控制在臨界點之下，而超臨界聚合反應工藝溫度超過90 ℃低于100 ℃，獲得的聚丙烯產品也是呈現顆粒狀。超臨界條件下生產聚丙烯產品能夠通過控制加入氫氣的量來改變聚合物的相對分子質量，例如不加或添加少量的氫氣能夠獲得的聚合物其相對分子質量很高，而且分布窄，這樣做能夠增強產品的品級靈活度。

2 催化劑研究開發進展及發展趨勢

催化劑是在20世紀中期出現的，聚丙烯催化劑的使用是這么多年來使用經驗的總結和發展，現代催化劑再使用便利性以及功能上都要強大很多，不再需要經過脫灰、脫無規物處理了。催化劑的活性比起最初的產品來說要高了不止一點半點，早起催化劑的活性只有幾十倍，現在能夠達到幾百萬倍，這個差距非常的大。催化劑是當前推動技術發展的主要動力，各種催化劑的利用和發展都還在繼續。

2.1 Z-N催化劑

Z-N催化劑是現在世界上使用最為廣泛的催化劑，并且這個催化劑體系也是許多催化劑的基礎。20世紀末期美國、日本等等世界生產聚丙烯比較先進的國家都是將注意力放在了研究如何提升這個催化劑體系的功能上。

催化劑的性能是跟給電子體聯系在一起的，Z-N催化劑發展過程中也是借助給電子體發展起來的。很久之前人們就發現了添加第三組分能夠對烯烴聚合行為產生很大的影響，人們把這種第三組分的給電子體叫做Lewis堿。給電子體分為內給電子體和外給電子體，主要是根據加入的方式來進行區分。內給電子體在固體催化劑制備過程中加人，外給電子體在烯烴聚合過程中加人。人們在研究如何提升催化劑性能的時候，都是通過研究給電子體來展開的。

2.2 茂金屬催化劑

如果聚丙烯產品是由這種催化劑生產而來，其特點為相對分子質量分布窄、結晶度低、擁有比較良好的透明性以及光澤度、能夠和樹脂很好的相容、強度和韌性都很不錯。Z-N催化劑再合成新型丙烯共聚物方面不是很理想，但是這種催化劑則可以做到，像是丙烯-苯乙烯的無規和嵌段共聚物、丙烯與長鏈烯烴、環烯烴及二烯烴的共聚物等，因此所以這類催化劑在聚丙烯共聚物生產上擁有很大的前景。

因為茂金屬催化劑的使用也讓茂金屬催化劑的載體研究得到了發展。人通過研究發現，經過載體化后的茂金屬催化劑不僅能夠讓聚丙烯粉料呈現出很好的顆粒狀，還能夠幫助提升聚丙烯的相對分子質量，比起過去來說能夠減少腳的用量，企業的經濟成本得到了控制，但是有一點負面影響，那就是載體化后的茂金屬催化劑其活性沒有之前的高?，F在在載體的研究方面主要集中于減少腳的用量以及不影響催化劑活性這兩點。

2.3 非茂單活性中心催化劑

除了茂金屬催化劑得到了廣泛使用，還有一種非茂單活性中心催化劑的研究也比較熱門。

這類催化劑因為其容易合成、生產率高、能夠有效的控制催化劑成本，并且生產的聚丙烯烴產品種類比較多等特點而擁有一定的市場，本世紀它將會是更加受到關注的一類催化劑，和Z-N催化劑、茂金屬催化劑一樣帶動聚丙烯生產技術的發展。

3 結語

往后的幾年聚丙烯生產催化劑的發展方向仍然是以Z-N催化劑體系的發展為主，并且茂金屬單活性催化劑的使用范圍會得到進一步的擴大，非茂單活性中心催化劑的研究會變得更多。

現在世界上所有的生產聚丙烯產品的公司都在相互的競爭，他們為了提升產品質量和性能主要集中于對聚丙烯生產工藝的改進、催化劑性能的提升、新產品的研發這幾個方面。我國的聚丙烯生產工業水平比起世界其他先進國家來說具有一定的差距，因為我國的聚丙烯生產規模比不上國外，這樣聚丙烯生產工藝和催化劑的研究就很難有所突破，因此產品的質量以及性能比較不理想，這樣在市場競爭中就缺乏競爭實力。那么我們既然先天條件不足，就更加的應該后天努力。首先，我國的聚丙烯產品應該在現有的生產工藝基礎上進行改進，通過對產品性能的提升來提高競爭力；其次，多開發新型催化劑、提升催化劑的性能，想辦法提升催化劑的活性；最后，還要多開發新產品，尤其是特殊性能牌號產品的研發，從而彌補國內PP產業的不足，以促進塑料和樹脂行業的快速發展。

參考文獻

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