聚丙烯技術(shù)現(xiàn)狀分析

楊學(xué)超（神華榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719300）

聚丙烯技術(shù)現(xiàn)狀分析

楊學(xué)超（神華榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 719300）

聚丙烯主要是由丙烯通過一系列加工與聚合形成的熱塑性樹脂，當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的聚丙烯技術(shù)有本體工藝技術(shù)以及氣相法工藝技術(shù)，本文重點(diǎn)研究了聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)、改性技術(shù)。

聚丙烯技術(shù)；生產(chǎn)工藝；本體工藝技術(shù)；氣相法工藝技術(shù)

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)，聚丙烯是一項(xiàng)最重要的合成樹脂，其具有來源廣、密度小、易回收、質(zhì)量輕、耐腐蝕、耐高溫、機(jī)械性能優(yōu)越等多種優(yōu)勢，因而聚丙烯也被廣泛應(yīng)用于工業(yè)中，要想使其得到更廣泛的使用，開展聚丙烯技術(shù)研究具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1 聚丙烯生產(chǎn)工藝概述

1.1 聚丙烯生產(chǎn)的本體工藝技術(shù)

1.1.1 Spheripol工藝技術(shù)

在聚丙烯生產(chǎn)工藝中，使用Spheripol工藝技術(shù)可以生產(chǎn)出全范圍的聚丙烯產(chǎn)品，像我們會(huì)使用到的抗沖共聚物、聚丙烯均聚物、三元共聚物、無規(guī)共聚物、多相抗沖共聚物、高性能合金以及烯烴類共聚物與丙烯反應(yīng)形成的合金等產(chǎn)品。

Spheripol工藝技術(shù)在聚合工藝上，使用了氣相與液相組合的共同使用方式，進(jìn)行均聚合反應(yīng)與預(yù)聚合反應(yīng)時(shí)，大部分情況都會(huì)使用到液相環(huán)管反應(yīng)器，使相關(guān)物質(zhì)在該反應(yīng)器中產(chǎn)生一系列反應(yīng)，從而得到最終的產(chǎn)品[1]。在液相環(huán)管反應(yīng)器中使用Spheripol工藝技術(shù)具有以下幾方面特點(diǎn)：一是在單位體積內(nèi)，其產(chǎn)品產(chǎn)率更高；二是由于反應(yīng)器形狀特點(diǎn)，使得其單位體積下其傳熱的面積更大；三是物質(zhì)流動(dòng)速度更快，可以保證在該技術(shù)支持下，相關(guān)催化劑以及聚合物漿液可以得到更好的攪拌。

1.1.2 Hypol工藝技術(shù)

Hypol工藝技術(shù)在使用過程中不需要用到脫除無規(guī)物，也不需要脫除在生產(chǎn)聚丙烯過程中使用到的催化劑，使用Hypol工藝技術(shù)時(shí)，相關(guān)工作人員只要采用立體定向性高、收率高的催化劑即可[2]。通過對Hypol工藝技術(shù)使用情況的了解發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)可以生產(chǎn)0.3～80的溶體流動(dòng)速率物品，基于相關(guān)數(shù)據(jù)，抗沖共聚物中所含有的橡膠含量可以占比40%，而乙烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)達(dá)到25%。

筆者在研究Hypol工藝技術(shù)時(shí)還發(fā)現(xiàn)，Hypol工藝技術(shù)生產(chǎn)出的聚丙烯產(chǎn)品中所包含的氯含量以及灰份含量相對較低，但是其生產(chǎn)的產(chǎn)品用途相對廣泛，剛性以及產(chǎn)品規(guī)則性相對較強(qiáng)，同時(shí)，使用該技術(shù)也可以得到熔體指數(shù)相對較高的產(chǎn)品，因此在大部分汽車、工業(yè)零部件以及電子工業(yè)部件生產(chǎn)過程中，更多的使用了Hypol工藝技術(shù)。

1.2 聚丙烯生產(chǎn)的氣相法工藝技術(shù)

1.2.1 Unipol氣相法工藝技術(shù)

Unipol氣相法工藝技術(shù)是在1982年被殼牌公司以及UCC聯(lián)合開發(fā)出來的，該項(xiàng)工藝技術(shù)使用了氣相流化床反應(yīng)器，同時(shí)使用了載體催化劑，該催化劑具有高效的特點(diǎn)，在實(shí)際操作過程中，該項(xiàng)反應(yīng)工藝簡單，運(yùn)作所需的費(fèi)用以及投資金額相對較小，使用該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)與加工時(shí)，產(chǎn)生的污染相對較小，同時(shí)該技術(shù)可以更好的控制在加工生產(chǎn)過程中使用的催化劑反應(yīng)速率。

Unipol氣相法工藝技術(shù)具有使用經(jīng)濟(jì)、靈活、安全、簡單的特點(diǎn)，由于使用該項(xiàng)技術(shù)會(huì)使用到效率較高的催化劑以及氣相流化床反應(yīng)器，因此其工藝流程得到了良好的簡化，在運(yùn)作過程中僅需要相對少量的設(shè)備。整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)也可以根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況進(jìn)行靈活的改變。

1.2.2 Novolen氣相法工藝技術(shù)

Novolen氣相法工藝技術(shù)多使用了氣相聚合的方式，該種技術(shù)與聚丙烯生產(chǎn)的本體工藝技術(shù)有著明顯的差別，這也是使用Novolen氣相法工藝技術(shù)得到的產(chǎn)品不需要進(jìn)行進(jìn)一步干燥、閃蒸處理的主要原因[3]。除此以外，使用Novolen氣相法工藝技術(shù)生產(chǎn)聚丙烯時(shí)，不需要進(jìn)行干燥離心以及溶劑回收等操作。

使用Novolen氣相法工藝技術(shù)可以生產(chǎn)出抗沖共聚物、均聚物、無規(guī)共聚物以及超抗沖共聚物等類別中所包含的所有聚丙烯產(chǎn)品，使用該種方式進(jìn)行均聚物產(chǎn)品制作時(shí)，產(chǎn)量可以得到明顯提高，有研究人員統(tǒng)計(jì)，其生產(chǎn)均聚物的產(chǎn)量可以提高30%左右。因此該項(xiàng)技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用效果較好，未來主要向改進(jìn)聚丙烯樹脂牌號(hào)以及簡化其生產(chǎn)工藝的方向發(fā)展。

1.2.3 BP Amoco氣相法工藝技術(shù)

BP Amoco氣相法工藝技術(shù)”即Innovene工藝，也就是目前的INEOS工藝。BP Amoco氣相法工藝技術(shù)是由BP Amoco公司發(fā)明的，使用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，相關(guān)人員不需要進(jìn)行脫氯與脫灰處理，因此BP Amoco氣相法工藝技術(shù)具有軸向分散低以及徑向混合良好的特點(diǎn)，通常情況下，使用BP Amoco氣相法工藝技術(shù)生產(chǎn)時(shí)，只需要采用高效催化劑，并停留一個(gè)小時(shí)左右即可。

除上述特點(diǎn)外，BP Amoco氣相法工藝技術(shù)還具有氣鎖系統(tǒng)以及撤熱方式的特點(diǎn)，氣鎖系統(tǒng)可以使生產(chǎn)過程中使用的物料由第一反應(yīng)器經(jīng)過一系列的運(yùn)輸傳送至第二反應(yīng)器，同時(shí)在進(jìn)行物料傳輸過程中氣體不會(huì)出現(xiàn)串流的特點(diǎn)，而該技術(shù)的撤熱方式為依靠液體丙烯氣化帶走熱量，與其他氣相法工藝技術(shù)相比，有著明顯的差異。

2 聚丙烯技術(shù)使用的催化劑

不論在使用哪一項(xiàng)聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)時(shí)，都需要使用到催化劑，通過對聚丙烯技術(shù)的深入分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前使用的催化劑主要有以下幾種：一是茂金屬催化劑，該催化劑可以被適用于生產(chǎn)透明度相對較高的間規(guī)聚丙烯、強(qiáng)度相對較高的等規(guī)聚丙烯以及兩者共混物中；二是傳統(tǒng)的聚丙烯催化劑，像鉻催化劑以及齊格勒-納塔催化劑，這兩種傳統(tǒng)催化劑能夠提高聚丙烯等規(guī)度以及聚合物的結(jié)品性，可以更好的改進(jìn)產(chǎn)品光學(xué)性能，因此傳統(tǒng)催化劑才可以處于不斷發(fā)展之中；三是非茂單活性中心催化劑，該種催化劑是近幾年被研制出的，使用該種催化劑有利于降低生產(chǎn)中使用催化劑的成本，且對聚丙烯生產(chǎn)效率有著較為積極的影響，除此以外該種催化劑還具有合成簡單的優(yōu)勢，在聚丙烯技術(shù)中使用具有良好的發(fā)展前景。

目前市場和企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最多的為第四代齊格勒-納塔催化劑，該催化劑體系由主催化劑、三乙基鋁助催化劑和硅烷外部改性劑組成。其主催化劑又由內(nèi)部改性劑MgCl2和TiCl4組成，其中TiCl4被三乙基鋁還原為具有活性的TiCl3，來催化聚合反應(yīng)，三乙基鋁助催化劑主要作用是作為反應(yīng)初期的除雜和充當(dāng)反應(yīng)中的活化劑，硅烷主要作用是調(diào)整產(chǎn)品等規(guī)度的。

3 聚丙烯的改性技術(shù)

3.1 交聯(lián)改性技術(shù)

交聯(lián)改性技術(shù)是產(chǎn)生聚丙烯過程中一項(xiàng)重要的技術(shù)，使用該種技術(shù)有助于提高聚丙烯的穩(wěn)定性，避免其在使用以及生產(chǎn)過程中發(fā)生降解的問題，因而使用該種技術(shù)時(shí)會(huì)形成聚丙烯的可控交聯(lián) 。當(dāng)前由于該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)會(huì)提高生產(chǎn)材料的力學(xué)性能，同時(shí)具有交聯(lián)改性的聚丙烯材料也具有較高的熔體強(qiáng)度，因此該項(xiàng)技術(shù)主要被使用在聚丙烯生產(chǎn)過程的發(fā)泡成型過程中。學(xué)者在研究交聯(lián)改性技術(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在使用Mg（OH）2/PP改性材料時(shí)，Mg（OH）2/PP材料含量越高，生產(chǎn)出的聚丙烯產(chǎn)品熔體流動(dòng)指數(shù)會(huì)隨之出現(xiàn)降低的趨勢。

3.2 共混改性技術(shù)

共混改性技術(shù)主要是指在生產(chǎn)聚丙烯過程中，實(shí)現(xiàn)聚丙烯與熱塑性彈性體或者橡膠的共混，由此可見，使用這一技術(shù)時(shí)會(huì)提高聚丙烯產(chǎn)品整體的韌性，當(dāng)工作人員實(shí)現(xiàn)高聚物與聚丙烯混合時(shí)，由于使用該技術(shù)的生產(chǎn)體系具有良好的協(xié)同作用，因此聚丙烯物品與高聚物會(huì)相互補(bǔ)充，在該種技術(shù)下形成的改性產(chǎn)品具有所有共混物的優(yōu)點(diǎn)。筆者通過對使用共混改性技術(shù)創(chuàng)作出的產(chǎn)品分析發(fā)現(xiàn)，使用該種技術(shù)所產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅具有較強(qiáng)的模量性能、硬度，同時(shí)也具有較好的低溫性能，有利于聚丙烯產(chǎn)品的廣泛使用。

3.3 接枝改性技術(shù)

由于聚丙烯材料本身不屬于極性聚合物，在生產(chǎn)聚合過程中，通過接枝改性技術(shù)可以使聚丙烯具有極性特點(diǎn)，使生產(chǎn)出的聚丙烯技術(shù)可以更好的與聚丙烯主鏈上不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的接枝進(jìn)行有效聚合鏈段，因此使用該技術(shù)生產(chǎn)出的聚丙烯有助于提高其本身的低溫性能，同時(shí)也可以提高聚丙烯產(chǎn)品抗沖擊的能力。將接枝單體加入聚丙烯樹脂中時(shí)，聚丙烯生產(chǎn)人員可以使用引發(fā)劑，使其聚丙烯產(chǎn)品可以更快速的在加熱熔融混煉背景下與接枝體進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)。

使用接枝改性技術(shù)的主要反應(yīng)機(jī)理為：首先，在反應(yīng)器中放入引發(fā)劑，在加熱的基礎(chǔ)上，引發(fā)劑被分解為活性的游離基，并以該種方式與接枝單體進(jìn)行充分的接觸，使接枝單體可以在引發(fā)劑的作用下，打開不穩(wěn)定的主鏈，并通過與聚丙烯游離的基進(jìn)行混合，從而形成鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。

4 結(jié)語

綜上所述，聚丙烯技術(shù)直接影響著聚丙烯產(chǎn)品質(zhì)量以及聚丙烯產(chǎn)品性能，希望在文章對聚丙烯技術(shù)進(jìn)行全面分析后，相關(guān)工作人員可以認(rèn)識(shí)到聚丙烯技術(shù)應(yīng)用的重要性，結(jié)合社會(huì)發(fā)展對聚丙烯產(chǎn)品的需求，在生產(chǎn)過程中選擇更適合的聚丙烯技術(shù)。

[1]尹芬,林月城,段繼華,倪洋洋,江貴長.聚丙烯包裝材料透明改性的研究[J].包裝工程.2016(11).

[2]江柱鳴,施英鵬,馮桂球.先進(jìn)控制技術(shù)在聚丙烯裝置的應(yīng)用[J].中國管理信息化.2015(19).