降解法在煤基聚丙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用

潘 猛

（中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西，榆林719000）

降解法通過(guò)在擠壓機(jī)中加入過(guò)氧化物，使聚丙烯長(zhǎng)鏈降解為短鏈，從而獲得所需熔體流動(dòng)速率（MFR） 產(chǎn)品，即可控流變性聚丙烯（CRPP）[1]。降解法多用于生產(chǎn)MFR高于35g/10min的高端纖維料，主要特性是具有獨(dú)特的膜料拉伸能力，強(qiáng)力高，主要應(yīng)用于手術(shù)衣、防護(hù)服、口罩等無(wú)紡布領(lǐng)域。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PP粉料，牌號(hào)L5E89，MFR為3.5g/10min，中煤陜西公司化工分公司聚丙烯裝置；

抗氧劑，牌號(hào)168、1010，顆粒狀固體，北京極易；

降解劑，牌號(hào)DHBP-95（20%2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基過(guò)氧基） 己烷，80%PP母料），顆粒狀固體，江蘇強(qiáng)盛。

1.2 主要設(shè)備及儀器

雙螺桿擠出機(jī)，T95Plus型號(hào)，南京瑞亞擠出機(jī)械制造有限公司；

熔體流動(dòng)速率儀，M50型號(hào)，意大利CEAST公司；

高速混合機(jī)，V-10型號(hào)，江陰市榮德機(jī)械有限公司；

拉伸試驗(yàn)機(jī)，Z010型號(hào)，德國(guó)ZWICK/ROELL公司；

懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，9050型號(hào)，意大利CEAST公司。

1.3 樣品制備

將L5E89粉料與不同比例降解劑（0.4‰，0.7‰，0.8‰，1.1‰） 進(jìn)行混合造粒，制得不同粒料樣，供檢測(cè)。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

依據(jù)GB/T3682-2000標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定了幾種試樣的MFR，得到了不同配比對(duì)應(yīng)的MFR趨勢(shì)圖，如圖1所示。通過(guò)與向小剛等[2]所做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比得出，DCP的降解能力最強(qiáng)，DHBP-95次之，DTBP的降解能力最差。

在得出了DHBP-95的使用比例后，又制出了三批MFR為38的聚丙烯粒料，并分別依據(jù)GB/T1040.2-2006標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了拉伸性能，依據(jù)GB/T9341-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了彎曲性能，依據(jù)GB/T1843-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定了懸臂梁沖擊強(qiáng)度。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

張璐等[3]分別對(duì)四批石化基聚丙烯降解樣品進(jìn)行了力學(xué)性能檢測(cè)，對(duì)比結(jié)果如表2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 低MFR轉(zhuǎn)產(chǎn)成本高

圖1 不同降解劑對(duì)聚丙烯MFR的影響Fig.1 The effect of different degradation on MFR

表1 三批降解法聚丙烯纖維料力學(xué)性能指標(biāo)Table 1 The mechanical properties of three PP Fiber

表2 四種石化公司聚丙烯纖維料性能指標(biāo)Table2 The mechanical properties of four PP Fiber

劉勇等[4]對(duì)聚丙烯降解前后MFR與分子量分布的變化做了研究，得出數(shù)值表明當(dāng)基礎(chǔ)料MFR較小時(shí)，降解產(chǎn)品分子量分布也會(huì)變得更窄，因此較小MFR基礎(chǔ)料對(duì)無(wú)紡布力學(xué)性能較好。但此時(shí)會(huì)消耗較多降解劑，增大生產(chǎn)成本。中煤陜西公司將基礎(chǔ)料MFR從3.5g/10min提高至12g/10min，從而降低了降解劑用量，既保證了較窄的分子量分布，又節(jié)約了生產(chǎn)成本。

2.2 降解劑加入量難以控制

降解劑加入比例非常低，即使較小波動(dòng)，也會(huì)使物料MFR瞬間產(chǎn)生較大變化，極易導(dǎo)致纏刀甚至灌腸的惡性事故。因此在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，必須保證下料稱的準(zhǔn)確性。

2.3 降解劑分解量難以控制

如何保證降解劑在造粒機(jī)內(nèi)分解混合均勻是整個(gè)生產(chǎn)控制的關(guān)鍵。在生產(chǎn)高M(jìn)FR產(chǎn)品時(shí)，主要通過(guò)關(guān)小節(jié)流閥開(kāi)度[5]，增加物料停留時(shí)間，從而保證分子鏈降解均勻。筒體溫度也是影響降解反應(yīng)的關(guān)鍵因素。通常情況下，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率會(huì)提高一倍[6]，溫度每降低10℃，半衰期將延長(zhǎng)一倍[7]。因此應(yīng)盡量提高筒體段溫度，保證降解劑充分降解。

2.4 工藝調(diào)整幅度大

高M(jìn)FR產(chǎn)品生產(chǎn)的難點(diǎn)在于降解劑混煉不均勻，從而在同一時(shí)刻不同模孔切出的粒子也會(huì)存在MFR不同的現(xiàn)象。因此既要保證降解劑充分分解，又要保證其混合均勻，這就需要工藝人員及時(shí)調(diào)整溫度、節(jié)流閥開(kāi)度、切刀轉(zhuǎn)速、刀壓等參數(shù)，避免出現(xiàn)切粒問(wèn)題的惡化。

3 結(jié)論

1）降解法在煤基聚丙烯產(chǎn)品上的拉伸屈服強(qiáng)度與在石化企業(yè)聚丙烯產(chǎn)品上的應(yīng)用性能基本一致，未見(jiàn)明顯差異。

2）煤基聚丙烯降解料的彎曲模量比石化基聚丙烯降解料稍低一些，其懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度比石化基聚丙烯降解料有所提高。

3）煤基聚丙烯降解料的剛性比石化基聚丙烯降解料稍低一些，相對(duì)來(lái)講，具有更好的韌性，滿足無(wú)紡布的力學(xué)性能要求。