聚丙烯高性能產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)進(jìn)展

桑振興

摘 要：聚丙烯是日常生活中最常見的樹脂類產(chǎn)品，聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括汽車領(lǐng)域、家電領(lǐng)域、拉絲纖維領(lǐng)域、吹塑領(lǐng)域等。隨著汽車、家電、透明包裝等行業(yè)逐步發(fā)展，對(duì)聚丙烯樹脂的需求量節(jié)節(jié)攀升，對(duì)產(chǎn)品性能要求也進(jìn)一步提升，這就要求我們加快開發(fā)聚丙烯專用牌號(hào)。聚丙烯的優(yōu)點(diǎn)是：重量輕、耐熱性好、易加工成形。缺點(diǎn)是：剛性偏低，均聚物抗沖擊性能不夠高，低溫環(huán)境下機(jī)械性能差，熔體強(qiáng)度還不夠高，不能完全滿足各領(lǐng)域?qū)Ω弋a(chǎn)品性能的要求。

關(guān)鍵詞：聚丙烯;牌號(hào)開發(fā);產(chǎn)品性能

前言

目前，各主要工藝聚丙烯牌號(hào)總和超過1000個(gè)，除去相似牌號(hào)，將同類牌號(hào)合并后，擁有的聚丙烯牌號(hào)260個(gè)以上。為了進(jìn)一步滿足市場(chǎng)對(duì)聚丙烯產(chǎn)品的多元化需要，我們需要開發(fā)更多功能的聚丙烯產(chǎn)品。

1 牌號(hào)開發(fā)所采用的手段和方法

1.1 改變聚合工藝條件和催化劑

1.1.1反應(yīng)器的氫氣加入量在聚合階段來(lái)控制聚丙烯的MFR，氫氣加入量越多，產(chǎn)品的MFR越大，在生產(chǎn)高流動(dòng)性產(chǎn)品時(shí)，需要增加氫氣進(jìn)料量。氫氣在聚合反應(yīng)中又叫做分子量調(diào)節(jié)劑，可以通過調(diào)節(jié)聚丙烯分子鏈的長(zhǎng)度達(dá)到調(diào)節(jié)溶質(zhì)的目的，同時(shí)，氫氣也影響聚合反應(yīng)速率，氫氣加入量越大，聚合反應(yīng)速率越高。以氯化鎂為載體的Ziegler-Natta催化劑，加氫反應(yīng)速率最高可以提高三倍，同時(shí)，加入氫氣可以延緩催化劑的活性衰減。

1.1.2反應(yīng)器溫度的調(diào)節(jié)，主要受催化劑限制，氣相法生產(chǎn)均聚產(chǎn)品時(shí)，反應(yīng)器溫度一般控制在70℃至80℃（不同的工藝對(duì)應(yīng)的溫度不一樣）。就聚合反應(yīng)本身而言，溫度的增加必然導(dǎo)致聚合速率的增加。以氯化鎂為載體的催化劑，聚合溫度在65攝氏度左右時(shí)（不同催化劑對(duì)應(yīng)的溫度差別較大），聚合速率最大，如果溫度繼續(xù)升高，催化劑的活性會(huì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，對(duì)產(chǎn)品的立構(gòu)規(guī)整性會(huì)有一定的影響。

1.1.3調(diào)節(jié)硅烷加入量，可以直接影響產(chǎn)品的等規(guī)度。硅烷作為立構(gòu)規(guī)整性調(diào)節(jié)劑，通過調(diào)節(jié)分子鏈的立構(gòu)規(guī)整性，來(lái)影響產(chǎn)品的剛性。高剛性產(chǎn)品必須搞高的等規(guī)度，硅烷的加入量越多，產(chǎn)品等規(guī)度股越高，剛性越高。硅烷必須和催化劑配合使用，硅烷的作用效果受雜質(zhì)的影響很大，特別是受硫化物的影響，必須嚴(yán)格按照催化劑比例控制硅烷進(jìn)料。如果不控制立體效果，就會(huì)產(chǎn)生高度無(wú)規(guī)化的聚合物。加入一定量的硅烷，可以獲得最高等規(guī)度大于99%的等規(guī)聚丙烯。

1.2 改變樹脂的后處理?xiàng)l件

牌號(hào)開發(fā)從以下技術(shù)面入手，利用分析儀器，對(duì)產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建立產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品應(yīng)用間的關(guān)聯(lián)選擇催化劑、調(diào)整工藝條件、共聚單體種類和加入量等，根據(jù)所需要開發(fā)的樹脂的性能不同，可采用不同方法來(lái)進(jìn)行聚丙烯樹脂的牌號(hào)開發(fā)。物理方法，加入各種新特性樹脂，加入各種新特性樹脂，添加劑搭配，兩種以上高聚物混煉成塑料合金，化學(xué)方法，改變催化劑，調(diào)整聚合工藝條件，改變反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。

1.3 改變主催化劑和助催化劑

苯氧基亞胺催化劑在生產(chǎn)上可以獲得高質(zhì)量的間規(guī)聚丙烯，而苯氧基亞胺催化劑活性較強(qiáng)，較之傳統(tǒng)的工藝優(yōu)勢(shì)更為突出，在傳統(tǒng)催化劑無(wú)法生產(chǎn)聚合物的領(lǐng)域得到了新的突破[1]。氟代芳基硼烷是MAO的替代品，活化效果更為突出。后過渡金屬催化劑合成較為簡(jiǎn)單，可以獲得較為可觀的產(chǎn)率，較之傳統(tǒng)的茂金屬催化劑而言成本要更低，用量與負(fù)載茂金屬催化劑量相近，這樣可以大大降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 聚丙烯新產(chǎn)品的開發(fā)開發(fā)方向

2.1 汽車聚丙烯專用料的開發(fā)

第一，汽車保險(xiǎn)杠專用料要求具有良好的低溫常溫抗沖擊性能，需要生產(chǎn)高橡膠含量抗沖共聚產(chǎn)品，提高橡膠中的乙烯含量，橡膠中乙烯含量應(yīng)該控制在55%至60%之間，產(chǎn)品的橡膠含量應(yīng)該控制在25%至35%。

第二，汽車保險(xiǎn)杠專用料必須具有較高的剛性，當(dāng)產(chǎn)品的橡膠含量增加時(shí)，產(chǎn)品的剛性會(huì)急劇下降，這也就要求在生產(chǎn)抗沖產(chǎn)品時(shí)，第一反應(yīng)器的均聚過程必須提高等規(guī)度，最大限度提高剛性。等規(guī)度控制在98%以上，才能在一定程度上抵消一些橡膠相對(duì)剛性的影響，做到剛性和韌性平衡。

第三，嚴(yán)格控制氫氣加入量，提高產(chǎn)品的流動(dòng)性。汽車保險(xiǎn)杠作為注塑類產(chǎn)品，需要高流動(dòng)性，有利于下游的加工。MFR需要控制在15g/min至30g/min。

2.2 醫(yī)用聚丙烯產(chǎn)品開發(fā)

醫(yī)用聚丙烯主要用于制造醫(yī)用導(dǎo)管、輸液容器、平板式人工腎的夾板、包裝材料、注射器等。需要產(chǎn)品性能穩(wěn)定，不易降解，無(wú)毒，而且要求機(jī)械性能優(yōu)良。

開發(fā)醫(yī)用類牌號(hào)，得使用相應(yīng)的抗菌劑，達(dá)到長(zhǎng)期抗菌和殺菌的目的。和常規(guī)理化消毒方法相比，其殺菌時(shí)間長(zhǎng)，而且效果好。以下是添加Novaron抗菌劑后的效果：

2.3 PPR管材專用料產(chǎn)品開發(fā)

PPR管的開發(fā)需要從以下方面入手：

反應(yīng)器內(nèi)生產(chǎn)低溶質(zhì)粉料的同時(shí)，盡量多的提高乙烯含量，乙烯含量最好提高到4%。溶質(zhì)在0.3的情況下，要提高乙烯含量是比較困難的，因?yàn)橐蚁┖吭礁?，相?yīng)的溶質(zhì)會(huì)升高。

適度控制硅烷加入量，提高產(chǎn)品等規(guī)度，是產(chǎn)品保持良好的剛性。

可以通過選擇不同的催化劑來(lái)使產(chǎn)品保持大的分子量分布，最好生產(chǎn)款峰或者雙峰產(chǎn)品，有利于提高管材韌性，可以增強(qiáng)抗裂紋擴(kuò)展性能。寬分子量分布還有利于提高剪切性能，易于擠出加工。

擠壓造粒階段合理使用添加劑，長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性對(duì)PPR管來(lái)說(shuō)非常重要，所以需要添加長(zhǎng)期熱穩(wěn)定劑配方。添加劑配方種類非常多，不同的生產(chǎn)廠家有自己的配方。以下是一些穩(wěn)定型添加劑配方案例，僅供參考：

結(jié)束語(yǔ)

隨著聚丙烯工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，聚丙烯產(chǎn)品在各方面對(duì)人們的生活產(chǎn)生更大的影響。在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下，不斷提高產(chǎn)品性能，擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，才能更好地滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，為企業(yè)創(chuàng)造效益。聚丙烯產(chǎn)品的開發(fā)，應(yīng)該立足高流動(dòng)、高剛性、高抗沖和高透明類產(chǎn)品。在車用保險(xiǎn)杠、醫(yī)用注射器、纖維料、薄膜料和管材料等領(lǐng)域中，都要不斷提升科技競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]胡杰.聚丙烯催化劑與高性能產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)進(jìn)展[J].分子通報(bào)，2013，（9）：61-67.

[2]孫登攀.淺析聚丙烯催化劑技術(shù)的發(fā)展[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2015，（11）.