高強度薄膜專用HDPE的生產

王景良，滕文鵬，趙禮民，邵三多，郭恩義，陳 雷

（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）

用高密度聚乙烯（HDPE）吹塑的高強度薄膜韌性大、可印刷、密封性好，廣泛用于制作手提袋、購物袋、包裝袋等。高強度薄膜專用HDPE一般為乙烯（C2H4）與1-丁烯（C4H8）或1-己烯的共聚物，熔體流動速率（MFR，負荷21.6 kg）為5.00～15.00 g/10 min，具有較高的拉伸強度和斷裂標稱應變。目前，我國高強度薄膜專用HDPE的表觀消費量約為1 Mt/a，主要牌號有中國石油化工股份有限公司齊魯分公司生產的DGDA6098、中國石油天然氣股份有限公司（簡稱中國石油）吉林石化分公司生產的JHF9455F等，年產量為500～600 kt，不能完全滿足國內需求，約40%的HDPE需要進口。

中國石油大慶石化分公司（簡稱大慶石化公司）250 kt/a的全密度聚乙烯裝置采用美國Unipol氣相流化床冷凝技術，以C2H4為原料，C4H8或1-己烯為共聚單體，H2為鏈轉移劑，異戊烷為誘導冷凝劑，采用漿液或干粉催化劑，能生產線型低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯、HDPE。聚乙烯產品密度為0.915～0.965 g/cm3，MFR為0.05～155.00 g/10 min。該裝置主要生產普通薄膜專用LLDPE DFDA7042，管材專用HDPE DGDB2480，中空容器專用HDPE DMDA6150等。針對高強度薄膜專用HDPE進口量大的現狀，根據用戶需求和裝置特點，通過剖析和對比研究國內外同類HDPE的結構性能，采用C4H8為共聚單體，開發并工業化生產了高強度薄膜專用HDPE DGDB6097。

1 生產過程

1.1 主要原料

C2H4，純度99.99%；H2，純度99.0%；C4H8，純度99.7%：均為大慶石化公司生產。

1.2 工藝路線

聚合在流化床反應器中進行，氣相反應物通過循環氣壓縮機連續循環，循環氣流經樹脂床，使床層流化并帶走反應熱，通過循環氣冷卻器從循環氣中撤走反應熱及壓縮機熱。各原料及催化劑被注入床層，HDPE粉料間斷地從反應器流入兩套排料系統，通過高壓輸送系統交替運行將HDPE粉料送入脫氣倉。HDPE粉料經脫氣、加入添加劑、擠出造粒后，得到粒料產品[1]。

生產DGDB6097時，采用鉻系UCAT-G150型干粉催化劑，通過調節n（C4H8）/n（C2H4）來控制密度，通過控制反應溫度來調控相對分子質量，控制氧氣用量來控制催化劑活性。生產過程中，力求在保證HDPE相對分子質量分布一定的前提下，提高催化劑的共聚合性能，從而提高HDPE分子中的長鏈支化度，使其具有良好的加工性能和力學性能[1-2]。

1.3 工藝條件

生產DGDB6097的過程中，反應器各工藝參數皆在受控范圍內，主要設備運行平穩，單耗、能耗、三劑消耗正常。具體工藝條件見表1。

1.4 DGDB6097產品質量

從表2可以看出：DGDB6097的力學性能優良，達到出廠指標要求，說明反應溫度、反應壓力、p（C2H4）等工藝條件設計和控制合理。與采用相同工藝和共聚單體C4H8生產的普通薄膜專用LLDPE DFDA7042相比，DGDB6097的密度高、MFR低，因此，其拉伸屈服應力、拉伸斷裂應力大，呈現高強度的特點。且用DFDA7042和DGDB6097吹塑的薄膜的開口性均較好。

表1 生產HDPE DGDB6097的工藝條件Tab.1 Production process conditions of HDPE DGDB6097

表2 DGDB6097的質量指標和性能Tab.2 Quality indicators and properties of DGDB6097

1.5 與國內同類產品性能對比

從表3看出：DGDB6097的各項性能（包括MFR、密度、相對分子質量及其分布、結晶性能、力學性能）均與國內市場上用量較大的同類HDPE DGDA6098相當。

采用大連橡塑機械股份有限公司制造的SJ-45×25L型立式吹膜機，分別以DGDB6097，DGDA6098為原料吹塑薄膜（工藝條件見表4）。從表4看出：兩種薄膜制品的各項性能相當。

表3 HDPE DGDB6097和DGDA6098的基本性能與力學性能Tab.3 Basic properties and mechanical properties of DGDB6097 and DGDA6098

2 應用情況

采用DGDB6097在大慶龍陽塑料制品有限公司吹塑手提袋用薄膜。結果表明：DGDB6097加工性能優良，可以獨立成膜，所吹塑的薄膜表面無皺紋、晶點，光澤度好，滿足用戶要求。從表5可以看出：采用DGDB6097吹塑的薄膜的橫、縱向力學性能好且均勻，遠高于HDPE吹塑薄膜標準（GB/T 4456—2008）要求。

表4 用HDPE吹塑薄膜的工藝條件及薄膜性能Tab.4 Process conditions for producing films with HDPE

表5 用HDPE DGDB6097吹塑的薄膜的性能Tab.5 Properties of the blown films made of HDPE DGDB6097

3 結論

a）高強度薄膜專用HDPE DGDB6097的生產工藝路線和操作條件可行、可靠，可實現穩定生產。

b）與相同工藝生產的普通薄膜專用LLDPE DFDA7042相比，HDPE DGDB6097的密度、拉伸強度高，強度優勢明顯。

c）DGDB6097的力學性能、結晶性能、相對分子質量及其分布等與國內市場上用量較大的同類HDPE DGDA6098相當。用DGDB6097吹塑的薄膜表面無皺紋、晶點，光澤度好，橫向與縱向力學性能好且均勻，滿足GB 12025—1989優級品的要求。

[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主編.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.