聚乙烯小中空吹塑用樹脂的生產(chǎn)與應(yīng)用

關(guān)峰，陳雷，趙生利，劉迎捷，王燕

（1.中國石油大慶石化公司開發(fā)公司，黑龍江 大慶 163714；2.中國石油大慶石化公司塑料廠，黑龍江 大慶 163714；3.中國石油大慶石化公司質(zhì)量檢驗中心，黑龍江 大慶 163714）

聚乙烯（PE）樹脂因其突出的綜合性能，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛且成本低廉等特點，近年來被開發(fā)出許多新的用途和市場。就目前來說，聚乙烯樹脂主要應(yīng)用于吹塑、薄膜和管材等制品生產(chǎn)［1］。

某石化公司25×104t/a氣相流化床聚乙烯裝置采用聚乙烯冷凝技術(shù)生產(chǎn)工藝，使用鉻系等新型催化劑，氫氣為鏈轉(zhuǎn)移劑、異戊烷為誘導(dǎo)冷凝劑，1-丁烯為共聚單體、原料為乙烯，可生產(chǎn)線型高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯等產(chǎn)品。裝置年操作時數(shù)為7 560 h［2］。

目前該裝置主要生產(chǎn)薄膜、管材2種聚乙烯產(chǎn)品。根據(jù)市場調(diào)查，結(jié)合裝置特點和用戶的要求，為增加裝置牌號，提升競爭力，研究開發(fā)小中空吹塑聚乙烯專用樹脂，新產(chǎn)品牌號為DMDA5401。該產(chǎn)品可以用于小中空吹塑制品生產(chǎn)，具有一定特點，為企業(yè)帶來新牌號，市場發(fā)展前景好［3，4］。

1 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

剖析大慶匯仁吹塑制品，研究確定所要研制的目標(biāo)產(chǎn)品指標(biāo)；同時查詢國內(nèi)聚乙烯小中空吹塑原料生產(chǎn)情況［5］。

1類中空吹塑制品采用高指數(shù)樹脂，如HDPE5000S，該類產(chǎn)品流動性好，加工性好，但單獨使用存在制品力學(xué)性差、偏軟；

另1類中空吹塑采用低指數(shù)樹脂，如HDPE 5502，該類產(chǎn)品生產(chǎn)的制品硬度高、難封口，單獨使用加工性差；為此部分用戶使用2類原料摻混，可以滿足加工性和力學(xué)性2者兼具的要求。2種產(chǎn)品指標(biāo)和目標(biāo)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)對比見表1。

表1 產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)

從表1可以看出，目標(biāo)產(chǎn)品（DMDA5401）的熔體流動速率、密度2個主要指標(biāo)設(shè)計在5000S與5502控制范圍之間，因此產(chǎn)品的力學(xué)性能和加工性俱佳，加工成型好、跌落性能等力學(xué)性能高；簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸屈服強(qiáng)度、拉伸斷裂標(biāo)稱應(yīng)變等性能均無降低。

工業(yè)化生產(chǎn)中要求目標(biāo)產(chǎn)品（DMDA5401）的熔體流動指數(shù)（I 21.6）控制在29～31 g/10 min，范圍窄，有助于加工應(yīng)用，生產(chǎn)穩(wěn)定。

2 生產(chǎn)過程

2.1 生產(chǎn)原料

生產(chǎn)所需原料的規(guī)格及要求見表2。

表2 生產(chǎn)原料規(guī)格

2.2 工藝路線

采用25×104t/a氣相流化床聚乙烯裝置，原料精制后反應(yīng)物通過循環(huán)氣壓縮機(jī)不間斷循環(huán)。

聚合原料及催化劑通過指定注入點進(jìn)入反應(yīng)床層，聚乙烯樹脂粉料間斷地從反應(yīng)器流入排料系統(tǒng)，通過高壓輸送系統(tǒng)交替運行將樹脂送入脫氣倉。樹脂經(jīng)脫氣、加入添加劑造粒后，進(jìn)入風(fēng)送及儲存系統(tǒng)［6］。

中空吹塑產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)中催化劑活性調(diào)控根據(jù)氧氣加入量，產(chǎn)品密度控制通過1-丁烯/乙烯摩爾比，同時通過控制反應(yīng)溫度來調(diào)節(jié)產(chǎn)品分子量。生產(chǎn)中要求在保證產(chǎn)品分子量分布寬度一定的前提下，盡量提高產(chǎn)品的長支化含量，確保產(chǎn)品加工性能、力學(xué)性能俱佳［7～9］。

2.3 操作參數(shù)

全密度裝置工業(yè)化生產(chǎn)參數(shù)見表3。

工業(yè)化生產(chǎn)過程中，操作條件均在控制范圍內(nèi)，工業(yè)化生產(chǎn)的5401產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)（熔體流動速率、密度）控制穩(wěn)定，主要設(shè)備運行平穩(wěn)，三劑、能耗、單耗等消耗正常。

2.4 產(chǎn)品質(zhì)量

25×104t/a氣相流化床聚乙烯裝置進(jìn)行72 h標(biāo)定。期間原料、三劑等質(zhì)量穩(wěn)定合格，控制平穩(wěn)，共生產(chǎn)9個批次DMDA5401產(chǎn)品，均合格，具體3個批次產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)見表4。

表4 DMDA5401產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)檢測結(jié)果

從表4可以看出，工業(yè)化生產(chǎn)的5401產(chǎn)品外觀、密度、拉升屈服強(qiáng)度等性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，反應(yīng)工藝條件設(shè)計和控制合理。

3 加工應(yīng)用情況

DMDA5401產(chǎn)品在大慶匯仁塑料生產(chǎn)2 L小中空吹塑制品，經(jīng)實際調(diào)整加工條件，試驗制品均順利加工成型，生產(chǎn)平穩(wěn)，無波動現(xiàn)象［10］。

設(shè)備參數(shù)：螺桿直徑為Φ65 mm；長徑比L/D為24；加工溫度為155～185℃；轉(zhuǎn)速為40～50 rpm。2 L中空吹塑制品質(zhì)量檢測結(jié)果見表5。

表5 2 L中空吹塑制品質(zhì)量檢測結(jié)果

4 結(jié)論

（1）小中空吹塑樹脂DMDA5401的生產(chǎn)工藝路線、生產(chǎn)操作條件合理，實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。

（2）用DMDA5401樹脂生產(chǎn)的吹塑制品外觀、重量、跌落性能等技術(shù)指標(biāo)滿足大慶匯仁塑料要求，得到認(rèn)可。

（3）該產(chǎn)品的開發(fā)，提高裝置技術(shù)水平，拓寬了產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域，提升了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。