無紡布專用聚丙烯樹脂PPH-Y35的開發(fā)

熊炳堅(jiān)，趙延慶，姜建軍

（中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東青島266500）

精細(xì)化工

無紡布專用聚丙烯樹脂PPH-Y35的開發(fā)

熊炳堅(jiān)，趙延慶，姜建軍

（中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東青島266500）

結(jié)合市場無紡布應(yīng)用特點(diǎn)，通過對生產(chǎn)聚丙烯無紡布專用料工藝路線的研究、工藝參數(shù)的優(yōu)化，在雙環(huán)管液相本體工藝裝置上，用氫調(diào)法生產(chǎn)開發(fā)出無紡布專用聚丙烯樹脂PPH-Y35，通過對產(chǎn)品性能的分析，以及與國內(nèi)外同類產(chǎn)品性能的對比分析表明，PPH-Y35的綜合性能與國內(nèi)外同類產(chǎn)品相近，且某些性能優(yōu)于其他產(chǎn)品，達(dá)到開發(fā)要求。

聚丙烯；無紡布；氫調(diào)法

0 前言

無紡布又稱非織造布，是由定向的或隨機(jī)的纖維而構(gòu)成，質(zhì)輕、環(huán)保、可循環(huán)再用，被國際公認(rèn)為保護(hù)地球生態(tài)的環(huán)保產(chǎn)品。無紡布具有防潮、透氣、柔韌、質(zhì)輕、不助燃、容易分解、無毒、無刺激性、色彩豐富、價(jià)格低廉、可循環(huán)再用等特點(diǎn)，多采用聚丙烯樹脂為原料，經(jīng)高溫熔融、噴絲、鋪綱、熱壓卷取連續(xù)一步法生產(chǎn)而成，因具有布的外觀和某些性能而稱其為布。無紡布沒有經(jīng)緯線，剪裁和縫紉都非常方便，而且質(zhì)輕容易定型。廣泛應(yīng)用于包裝、香煙濾材、建材、服裝、地毯、衛(wèi)生制品等行業(yè)[1]。

無紡布是聚丙烯纖維料的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，而我國聚丙烯纖維起步較晚，國內(nèi)無紡布原料很大一部分仍依賴進(jìn)口，為填補(bǔ)國內(nèi)缺口，中國石化青島煉化公司決定使用HR系列催化劑、氫調(diào)法生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)生產(chǎn)了高性能無紡布專用料PPH-Y35。

1 產(chǎn)品開發(fā)

1.1 PPH-Y35的性能要求

根據(jù)無紡布應(yīng)用特點(diǎn)，其原料一般需要滿足以下要求：

（1）高M(jìn)FR：能夠?qū)崿F(xiàn)低纖度紡絲，最終保證無紡布的柔軟性，一般為30～40 g/10 min。

（2）高等規(guī)度：實(shí)現(xiàn)高挺度、高光澤度。等規(guī)度控制目標(biāo)在96%以上。

（3）窄分子量分布：為實(shí)現(xiàn)纖維高拉伸倍率下的高取向度，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要保證窄分子量分布，保證絲的直徑均一。

（4）低灰分：實(shí)現(xiàn)低換網(wǎng)頻次。ASH最好控制在200 ppm以內(nèi)。

（5）助劑配方：根據(jù)最終產(chǎn)品的用途，確?？棽紵o色差。

（6）低凝膠、低魚眼數(shù)：防止斷絲。

另外，無紡布專用料還需要低揮發(fā)分、無異味，否則影響客戶的使用體驗(yàn)。

PPH-Y35產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)與典型值如表1所示。

1.2 生產(chǎn)方法

無紡布PPH-Y35要求的熔融指數(shù)較高，目前，生產(chǎn)較高熔融指數(shù)的聚丙烯的方法主要有可控流變法（過氧化物降解法）和氫調(diào)法[2]。

表1 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)與典型值

可控流變法（過氧化物降解法），即在較低熔融指數(shù)粉料（如PPH-T03）的基礎(chǔ)上，在擠壓造粒階段加入液體或固體過氧化物降解，得到高熔融指數(shù)、窄分子量分布的產(chǎn)品。因其生產(chǎn)過程對聚合過程和催化劑系統(tǒng)無直接關(guān)系，使生產(chǎn)便于控制，因此國內(nèi)外廠家一般都采用該技術(shù)。但加入了過氧化物會導(dǎo)致產(chǎn)品氣味較重，揮發(fā)分較高；且液體過氧化物在擠壓機(jī)分散不均勻，易導(dǎo)致擠壓機(jī)纏刀、停車等事故；固體過氧化物價(jià)格昂貴，加大了生產(chǎn)成本；另外，造粒時(shí)沒有分解的過氧化物殘留在PP粒料中，不僅會造成PP粒料的降解，影響產(chǎn)品的外觀及黃色指數(shù)，還會影響其后來的加工性能。

氫調(diào)法，即在聚合反應(yīng)過程中加入較多的分子量調(diào)節(jié)劑氫氣，來調(diào)節(jié)分子量及其分布，而生產(chǎn)出較高熔融指數(shù)的聚丙烯產(chǎn)品。因直接通過控制生產(chǎn)過程中加入的氫氣量來調(diào)整產(chǎn)品的熔融指數(shù)，雖然加入高濃度的氫氣，增加環(huán)管反應(yīng)器的操作風(fēng)險(xiǎn)，但氫調(diào)法沒有可控流變法（過氧化物降解法）對產(chǎn)品質(zhì)量的那些不良影響，所以我們通過對工藝路線的研究、工藝參數(shù)的優(yōu)化，控制操作風(fēng)險(xiǎn)，采用氫調(diào)法生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)良的無紡布專用料PPH-Y35。

1.3 催化劑

為了得到更好的產(chǎn)品，在生產(chǎn)PPH-Y35時(shí)，我們采用了新型HR主催化劑。它較生產(chǎn)其他產(chǎn)品時(shí)所用的DQC-401主催化劑有以下特點(diǎn)：

（1）不含鄰苯二甲酸酯，催化劑活性相當(dāng)于DQC401的120%。

（2）聚合物鏈規(guī)整性高。

（3）聚合物分子量分布窄。

（4）氫調(diào)敏感性高。

1.4 生產(chǎn)過程及參數(shù)控制

1.4.1 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作

（1）配制HR催化劑。

（2）切換前聯(lián)系化驗(yàn)，做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作，及時(shí)分析過程產(chǎn)品和成品的熔融指數(shù)、等規(guī)度，必要時(shí)做氫濃度的對比分析。

（3）提前解決裝置生產(chǎn)中存在的機(jī)械設(shè)備、儀表等方面的問題及隱患，確保如AIC201B、FV201B、AIC202B、FIC202B等重要儀表、控制閥的指示準(zhǔn)確，控制靈活。

（4）確保其所供氫氣達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)，并穩(wěn)定供應(yīng)：純度＞99.9%，CO≤0.5 ppm，水露點(diǎn)≤-40℃，CO+CO2≤10 ppm。

1.4.2 生產(chǎn)過程

此次生產(chǎn)是由從熔融指數(shù)為18 g/10 min的V30G牌號向其切換，其過程是：將主催化劑的量適當(dāng)降低，并根據(jù)反應(yīng)負(fù)荷的情況及時(shí)微調(diào)主催化劑的加入量；內(nèi)操調(diào)整FX111，F(xiàn)X121至需求值，并逐步調(diào)整氫氣的加入量；每小時(shí)分析粉料、粒料熔融指數(shù)，并根據(jù)產(chǎn)品的MFR進(jìn)行微調(diào)操作；根據(jù)熔融指數(shù)的變化適當(dāng)調(diào)節(jié)擠壓機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)；當(dāng)熔融指數(shù)大于30 g/10 min，檢查切粒外觀合格后切入PPH-Y35成品倉，熔融指數(shù)按照35～37 g/10 min控制。其生產(chǎn)過程的主要工藝參數(shù)如表2、表3所示。

表2 聚合主要控制參數(shù)

表3 擠壓造粒主要控制參數(shù)

2 生產(chǎn)注意事項(xiàng)與對策

（1）由于HR系列催化劑活性高，且PPHY35是熔體流動速率較高的產(chǎn)品，需要加入的氫氣量較高，氫氣有活化催化劑的作用，因此可能會引起反應(yīng)升溫，發(fā)生此種情況，按以下步驟處理:

①適當(dāng)降低P108沖程，以減少催化劑的加入量，同時(shí)提高環(huán)管丙烯加入量。

②手動控制環(huán)管溫度，開大環(huán)管夾套水閥。

③如果反應(yīng)溫度和壓力持續(xù)升高，可停止催化劑和氫氣的加入，等反應(yīng)溫度和壓力恢復(fù)正常后再恢復(fù)催化劑和氫氣的加入。

④如果環(huán)管反應(yīng)器正常生產(chǎn)無法維持，按照聚丙烯停車標(biāo)準(zhǔn)化程序進(jìn)行停車處理。

（2）由于加入的氫氣量較多，氫氣容易從丙烯中析出，在環(huán)管反應(yīng)器頂部形成氣相空間，造成反應(yīng)器軸流泵功率波動較大，這不僅對生產(chǎn)的穩(wěn)定控制造成影響，還會影響軸流泵的使用年限，因此在軸流泵功率出現(xiàn)較大波動時(shí)，可以按以下操作：

①開大FIC323排出不凝氣。

②適當(dāng)提高反應(yīng)器壓力。

（3）隨著熔融指數(shù)的增加，催化劑活性增加，產(chǎn)品的等規(guī)度會相應(yīng)地下降，在生產(chǎn)過程中隨時(shí)注意LV231、LV301的出料狀況，及時(shí)調(diào)整給電子體和Atmer163的加入量，保證不出現(xiàn)粘料掛料的現(xiàn)象。

（4）造粒崗位根據(jù)熔融指數(shù)的變化情況及時(shí)調(diào)整操作（截流閥、筒體溫度、切粒水溫等），防止出現(xiàn)葡萄料，纏刀等現(xiàn)象；及時(shí)切換成品料倉，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

3 產(chǎn)品性能分析與對比

我們從生產(chǎn)的不同批次的PPH-Y35產(chǎn)品中，隨機(jī)取出4個(gè)樣品進(jìn)行分析，并與國內(nèi)外其他產(chǎn)品性能進(jìn)行對比，其性能如表4、表5所示。

表4 不同樣品的質(zhì)量性能參數(shù)

表5 與同類產(chǎn)品的性能對比

從表4、表5中可以看出四個(gè)樣品的質(zhì)量性能參數(shù)均符合無紡布專用料需求的性能指標(biāo)，PPH-Y35和國內(nèi)外產(chǎn)品性能相近，可以說很多性能方面優(yōu)于同類產(chǎn)品，尤其是氣味等級方面，幾乎無異味，使其在嬰幼兒護(hù)理用品、醫(yī)療防護(hù)用品等方面的應(yīng)用有較大優(yōu)勢。山東某公司在試用PPH-Y35生產(chǎn)衛(wèi)生防護(hù)用品后，認(rèn)為該產(chǎn)品生產(chǎn)的無紡布布面均勻，柔韌，物性佳，幾乎無味，可用于對氣味需求較高的醫(yī)療衛(wèi)生用品的生產(chǎn)。

4 結(jié)語

（1）采用氫調(diào)法在國產(chǎn)第二代環(huán)管法工藝上成功生產(chǎn)出無紡布專用料PPH-Y35。

（2）通過對工藝流程、工藝參數(shù)的優(yōu)化，使得產(chǎn)品的各項(xiàng)性能參數(shù)達(dá)到需求指標(biāo)，與國內(nèi)外同類產(chǎn)品性能相當(dāng)，并在氣味、拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變等方面優(yōu)于其他同類產(chǎn)品。

（3）PPH-Y35產(chǎn)品具有韌性高、加工流動性好、氣味輕等有點(diǎn)，下游應(yīng)用廠家試用后，反饋良好，在與同類產(chǎn)品競爭中具有較大的優(yōu)勢。

[1]曾令志.聚丙烯紡粘無紡布專用樹脂的開發(fā)與生產(chǎn)[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2013.

[2]鄭曉曦.高熔融指數(shù)聚丙烯的生產(chǎn)探索[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2013，42（4）:38～39.

The Development of Special Polypropylene Resin PPH-Y35 for Nonwoven Fabric

XIONG Bing-jian，ZHAO Yan-qing，JIANG Jian-jun
（Qingdao Petrochemical Limited Liability Company of Sinopec，Qingdao，Shandong 266500，China）

Through combining with the application characteristics of non-woven fabric in the market，studying the process route to produce polypropylene non-woven material，and optimizing process parameters，it produced and developed the non-woven special polypropylene resin named PPH-Y35 on the doubleloop liquid phase bulk process unit by using the hydrogen-regulating method.Through the analysis of product performance and the comparative analysis of the performance of similar products at home and abroad，it shows that the comprehensive performance of PPH-Y35 is close to similar products at home and abroad and some performance of it is superior to that of other products，which can meet development requirements.

polypropylene；non-woven fabric；hydrogen-regulating method

1006-4184（2017）6-0020-04

2017-02-24

熊炳堅(jiān)（1983-），男，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)從事聚丙烯生產(chǎn)管理工作。E-mail：17401170@qq.com。