聚丙烯生產(chǎn)工藝和應用新進展的探討

李曉亮

摘要：聚丙烯是一種由丙烯聚合反應生成的熱塑性塑料，同時它具有較高的耐沖擊性，機械性質(zhì)強韌，抗多種有機溶劑和酸堿腐蝕，在工業(yè)界有廣泛的應用，是一種常見的高分子材料。本文綜述了近年來國內(nèi)外聚丙烯生產(chǎn)的工藝技術(shù)，同時針對國內(nèi)目前聚丙烯生產(chǎn)及應用的現(xiàn)狀給出了合理化建議。

關(guān)鍵詞：聚丙烯 生產(chǎn) 工藝 聚丙烯 應用

聚丙烯（Polypropylene，簡稱 PP）作為五大通用塑料之一，是一種無毒、無臭、無味的乳白色高結(jié)晶聚合物，在工業(yè)界有廣泛的應用，是一種常見的高分子材料。在家電行業(yè)、汽車制造業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、食品包裝行業(yè)中常常用到聚丙烯。由于其性能優(yōu)良、工藝簡單、價格低廉，它的應用領(lǐng)域十分廣泛，因而近年來發(fā)展勢頭一直呈上升趨勢。本文筆者對其生產(chǎn)工藝以及應用發(fā)展進行了詳細分析，具體內(nèi)容如下。

一、聚丙烯的生產(chǎn)工藝

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，一些生產(chǎn)技術(shù)也在不斷的進步，聚丙烯的工藝技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進步， 目前聚丙烯生產(chǎn)主要采用氣相工藝和本體工藝，全球氣相工藝和本體環(huán)管工藝產(chǎn)量的快速增長對溶漿工藝的產(chǎn)品具有很大的沖擊性。

1、Basel]公司的三種工藝

第一，Spheripol二代工藝采用第四代催化劑體系，通過應用雙環(huán)管結(jié)構(gòu)的聚合反應器即多區(qū)循環(huán)反應器（MICR）生產(chǎn)聚丙烯，據(jù)稱該技術(shù)是20年來在烯烴聚合技術(shù)上的最大突破。預聚合和聚合反應器的設計壓力等級提高，使新產(chǎn)品的性能更好，原有產(chǎn)品性能得以提高。 其工藝特點包括：（1）改進了聚合物的高壓和低壓脫氣、汽蒸/干燥系統(tǒng)和事故排放單元，提高了效率和操作靈活性。（2）可以生產(chǎn)寬分子量分布的“雙峰”產(chǎn)品，也可以生產(chǎn)窄分子量分布的產(chǎn)品。（3）預聚合和聚合反應的壓力等級提高，可以使環(huán)管反應器中的氫氣含量增高，擴大NIFR的范圍，改善產(chǎn)品的性能。（4）停留時間減少，更好地利用了反應體積。（5）可生產(chǎn)雙峰聚丙烯和高剛性、高結(jié)晶性、高凈度的雙峰產(chǎn)品

第二，Spherizone是一種以氣相和金屬催化劑生產(chǎn)聚丙烯的工藝，它的特點是在一個多區(qū)的循環(huán)反應過程中制備雙峰的聚丙烯樹脂，在這個反應中有兩個反應，它們具有不相同的反應條件，也就是不同的溫度、氫氣還有單體的濃度，隨著不斷的增大，聚丙烯的粒子在反應的過程中也在不斷的循環(huán)增加，使得聚合的物質(zhì)也在不斷的增加，同過去的一些傳統(tǒng)的聚丙烯生產(chǎn)工藝相比較，Spherizone的工藝生產(chǎn)的特點更具有良好的質(zhì)子分布和性能。

第三，Borstar 生產(chǎn)工藝，傳統(tǒng)的聚丙烯工藝在丙烯的臨界點以下進行聚合反應，為防止輕組分（如氫氣、乙烯）和惰性組分生成氣泡，聚合溫度控制在 7O℃～8O℃。Borstar 聚丙烯工藝的環(huán)管反應器則可在高溫（85℃～95℃）或超過丙烯超臨界點的條件下操作，聚合溫度和壓力都很高，能夠防止氣泡的形成。其主要特點為：（1）采用更高活性的 MgC12載體催化劑。（2）采用環(huán)管反應器和氣相流化床反應器組合工藝路線，可以靈活地控制產(chǎn)品的相對分子質(zhì)量分布（MWD）、等規(guī)指數(shù)和共聚單體含量。（3）由于環(huán)管反應器在超臨界條件下操作，可以加入的氫氣濃度幾乎沒有限制，氣相反應器也適宜高氫氣濃度的操作。（4）能夠生產(chǎn)分子量分布很窄的單峰產(chǎn)品，也能生產(chǎn)分子量分布寬的雙峰產(chǎn)品；（5）由于聚合溫度較高，生產(chǎn)的聚合物有更高的結(jié)晶度和等規(guī)指數(shù)，二甲苯可溶物很低，約為 l%（質(zhì)量分數(shù)）。

二、聚丙烯的應用進展

1、聚丙烯薄膜的應用

包裝業(yè)中PP的應用，薄膜用料我國雙向拉伸聚丙烯

2、汽車專用的聚丙烯

在汽車行業(yè)的發(fā)展中，最離不開的就是聚丙烯，而聚丙烯就是能夠代表汽車塑化的一個基本的進程。聚丙烯在汽車的行業(yè)中有較強的競爭實力，其模量和耐熱性是比較低的，并且其沖擊的強度也是比較低的，所以不能夠直接的使用其配件，最好都改用聚丙烯的產(chǎn)品，提高其耐熱性和沖擊能力。

3、家電制造也中的PP的應用

洗衣機生產(chǎn)是家電產(chǎn)品中PP用量較集中的行業(yè)之一，洗衣機的內(nèi)桶、蓋板、底座、渦輪均由PP制得。這類專用樹脂要求沖擊強度高、表面抗劃性能和熔體流動性好的多相共聚產(chǎn)品。

4、管材用聚丙烯

早期，PP 管材主要用作農(nóng)用輸水管，但是由于早期產(chǎn)品性能還存在一些問題（抗沖擊強度、耐老化性能較差），市場未能打開。隨著上海塑料建材廠首家引進國外先進技術(shù)，采用進口 PP-R 料生產(chǎn)的輸送冷、熱水用的管材得到市場認可后，目前已有不少廠家建設 PP-R 管材生產(chǎn)線，價格也由投產(chǎn)初期的 2 萬～3 萬元/t 不斷回落，但 PP-R 管材在塑料管材市場上的占有率仍然很低。

三、聚丙烯發(fā)展展望

隨著我國聚丙烯消費需求的快速增長，國內(nèi)聚丙烯生產(chǎn)無法滿足這種需求，仍有部分需要進口。這使得我國聚丙烯工業(yè)生產(chǎn)裝置規(guī)模偏小、生產(chǎn)成本較高、工藝技術(shù)單一、產(chǎn)品牌號較少、高檔次產(chǎn)品比例低等問題變得尤為突出。針對以上問題，對我國聚丙烯工藝的發(fā)展提出以下4點建議：（1）國內(nèi)新建聚丙烯項目在進行技術(shù)選擇時應與專利商進行充分的溝通，以選擇最適合自身實際情況和需求的技術(shù)；（2）聚丙烯裝置規(guī)?；⒋笮突俏磥戆l(fā)展方向，應對現(xiàn)有小裝置進行擴能改造，提高產(chǎn)量；（3）多元化引進氣相法聚丙烯工藝，以彌補我國聚丙烯品種單一的不足；（4）加快氣相法聚丙烯工藝新技術(shù)的引進，應加大創(chuàng)新力度，進行國產(chǎn)化攻關(guān)。

結(jié)語：

預計今后我國對聚丙烯需求量的增長速度會高于國民經(jīng)濟的增長速度，但是，目前我國聚丙烯（PP）工業(yè)技術(shù)水平及生產(chǎn)能力與國外相比還存在一定的差距，市場競爭力差，因此我國聚丙烯工業(yè)仍需努力發(fā)展，要在過去的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上研發(fā)新工藝，提高技術(shù)水平及生產(chǎn)能力。

參考文獻：

[1]寧英男，董春明，王偉眾，徐昊垠，姜濤. 氣相法聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)進展[J]. 化工進展，2012，12：2220-2227.

[2]付義，趙成才，趙增輝，任鶴，張麗洋，郎笑梅. 氣相法聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)研究進展[J]. 中國塑料，2013，01：1-6.