聚丙烯熔融指數影響因素的研究及分析

摘 要：熔融指數是一種代表塑膠材料加工時的流動性數值，其以美國杜邦公司鑒定塑料特性的方法為依據而制定的，別稱為熔體流動速率。聚丙烯是通過丙烯聚合而得到的熱塑性樹脂，主要分為等規聚丙烯、無規聚丙烯、間規聚丙烯三類。嚴格控制聚丙烯的熔融指數，使熔融指數在相應的允許值范圍內，有利于聚丙烯產品的良好加工性能和質量得到保障。文章將簡要分析熔融指數的相關內容以及聚丙烯基本含義以及其優、缺點，在此基礎上，分別對影響聚丙烯熔融指數的大小和穩定性的因素進行簡要討論。最后根據實驗結果，分析相關數據，得出相應的結論，以供相關人士參考。

關鍵詞：聚丙烯熔融指數；氫氣；原料；催化劑

1 熔融指數基本概述

熔融指數，即MI，又被稱之為熔體流動速率，指聚合物熔體在一定的溫度及負荷之下，熔體在十分鐘內通過標準口模的重量。其溫度一般是230攝氏度，負荷為2160克，標準口模為2.095毫米。熔融指數越大，聚合物熔體的流動性就會越好，平均的分子量就會越低。

測試的主要操作過程如下：首先將待測的高分子原料，即塑料，放置小槽內，槽末連接直徑為2.095毫米、長為8毫米的細管。然后待加熱至230度后，向下擠壓，計算原料在十分鐘內所擠出的重量，即為塑料的流動指數。

2 聚丙烯基本概述

聚丙烯，即PP，是較典型的熱塑性聚合物，以甲基排列位置為依據，可將其分為三種：等規聚丙烯、無規聚丙烯、間規聚丙烯。其性質主要包含物理性能、力學性能、熱性能、化學穩定性、電性能以及耐候性。聚丙烯的主要特點包括以下幾方面：

優點：（1）相對密度較小，僅在0.89至0.91之間，屬于最輕的塑料品種之一。（2）力學性能較好，耐沖擊性強，具有良好的成型加工性能。（3）使用溫度可高達110攝氏度至120攝氏度，具有較好的耐熱性。（4）具有較好的電絕緣性，同時不易與化學藥品發生反應，且不吸水。（5）較好的透明度，質地純凈，且無毒、無害。

缺點：（1）耐寒性較差，易受光、熱、氧的作用影響。（2）不易上色，且著火點低。（3）韌性較差。

3 聚丙烯熔融指數影響因素研究

3.1 聚丙烯熔融指數大小的影響因素

3.1.1 探究氫氣對聚丙烯熔融指數的影響

在Ziegler-Natta的作用下，丙烯產生聚合現象，導致聚丙烯的活性中心出現鏈終止和鏈轉移。理想的鏈終止實現鏈轉移的基礎上，催化劑活性未受到破壞，并且原催化體系的聚合特點未發生變化。常見的鏈終止存在兩種情況：一是鏈終止在鏈終止劑的作用下發生。其中水、硫、砷等能引起催化劑失活的相關物質，均會導致鏈終止發生。二是β-H的轉移，在發生鏈轉移的過程中，活性中心以烷基鋁、烯烴方向發生單體轉移，并且在這一過程中需注意加入適當的氫氣作為鏈轉移劑，達到控制分子量的目的。

3.1.2 聚丙烯熔融指數受加氫方式的影響

加氫方式主要包含平行加氫和分布加氫兩種。

平行加氫：氫氣能夠均勻分散于聚合釜中，且擴散效果較好，使反應釜中的分子量十分接近，分布率較窄。同時平行加氫法難以準確把握加氫量。

分布加氫：易操作，過程簡單，僅需經適量的氫氣加入反應釜中即可。但通過漿液夾帶的方式進行后兩個反應釜的加氫氣，易影響加氫量以及氫的擴散效果。

實踐結果分析得知，平行加氫與分布加氫在熔融指數的產品方面并沒有差異，主要區別在于分子量的分布寬窄問題。

3.1.3 聚丙烯熔融指數受氫擴散程度的影響

在本過程中，利用攪拌和氣體的循環實現氫的擴散和加氫反應。攪拌速度較快，氫的擴散效果越好。然而，在實際的情況下，一般在工藝允許范圍內，通過氣體的循環，實現氫分散程度的提高。在進釜時，循環氣體通過鼓泡的形式，不斷從釜底向上運動，從而增加氫氣與液相丙烯的接觸面，增加擴散的均勻性，促進鏈轉移反應，增加撤熱效果，有益于高熔融指數的聚丙烯產品的生產，減少熔融指數的波動頻率，達到提高熔融指數的目的。

3.2 探究原料對聚丙烯熔融指數的影響

在這一過程中，本裝置以丙烯為聚合單體，將氫氣視為鏈轉移劑，加入適量的Ziegler-Natta作為催化劑，幫助聚合反應的實現。原料丙烯的基本成分包括：丙烯純度、氧、一氧化碳、砷、總硫、烷烴、水、二氧化碳等，其中一氧化碳、硫、砷、氧、水、不飽和的烯烴以及氫氣中的水和氧，均有可能致使催化劑活性中心受到侵害而失活。特別是高效催化劑包含的TiCl4，雖然占有率較低，但對反應介質中的微量雜質存在嚴重影響，易導致其中毒。如果催化劑因嚴重中毒導致失活，將致使聚合產物難以達到規定的熔融指數。另外，丙烯中存在一定的惰性氣體，雖說其對不會影響催化劑的活性，但如果含量超出一定的范圍，將占據大量的反應空間，降低釜中的氫分壓，導致熔融指數難以控制。

由此可見，純化氫氣與精制丙烯，有助于熔融指數保持穩定狀態。

3.3 探究催化劑對聚丙烯熔融指數的影響

從表1分析，在相同的加氫量情況下，不同的催化劑，致使產品存在不同的熔融指數，嚴格來說，由于催化劑配制的方式以及催化劑內組分的不同使得氫調敏感性存在差異。因此在生產過程中如果需要更換催化劑，必須進行加氫量的調整，使其熔融指數保持在穩定值范圍內。

生產產品熔融指數較低時，第一反應的釜產品熔融指數與加氫量之間的差距并不大，然而，生產產品熔融指數較高時，第一反應的釜產品熔融指數與加氫量存在較大差異。因此在生產產品時，應依據產品的具體情況選用不同的加氫量，合理采用催化劑。

4 結束語

文章在簡單介紹熔融指數與聚丙烯的基礎上，進行聚丙烯熔融指數影響因素的探究，借助相關實驗，進行數據分析，得出相關結論。有前面的實驗研究可得知：聚合反應過程中，氫氣量的大小與催化劑的種類，對聚丙烯熔融指數的影響最大。同時加氫量的增加會引起聚丙烯熔融指數的增大，抗氧劑質量與抗氧劑、粉料的有效混合也會影響聚丙烯熔融指數的變化，原料以及催化劑均會引起熔融指數的變化等相關結論。

參考文獻

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