高熔融指数的聚丙烯开发与生产

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1392020-11-05 收藏

摘 要 :通过对氢调法生产高融熔指数薄壁注塑聚丙烯树脂工艺路线的研究及工艺参数的优化,生产了符合要求的基础树脂,再经调整稳定剂加入比例,制得熔融指数超过 62g/10min、弯曲弹性模量超过1500MPa、简支梁冲击强度高于2.4kJ/m2 的 聚丙烯。 


关键词 :聚丙烯 ;高融熔指数 ;抗冲击共聚聚丙烯 ;氢调法 ;成核剂


高熔融指数聚丙烯通常是指熔融指数大于20g/10min 的具有高抗冲和高流动的共聚聚丙烯。随着国内聚丙烯行业持续扩能增产,通用料竞争日趋白热化,透明料、专用料及一些附加值较高的产品成为聚丙烯生产企业产品转型升级的方向之一 。


随着环保包装材料的要求越来越高,并且需求量迅速增加,众多生产装置从聚合技术、成型技术、复合材料技术等方面对聚丙烯产品进行改性,以提高其使用性能。本研究采用氢调法生产高融熔指数薄壁注塑聚丙烯,并且讨论了等规指数、成核剂和造粒对产品性能的影响。 

01 高融熔指数薄壁注塑聚丙烯的开发原理 

在聚丙烯聚合过程中氢气常作为链转移剂,用以调节产品的数均分子量。因此在聚丙烯生产过程中可以通过控制氢气加入量来控制产品的熔融指数。聚丙烯熔融指数对氢含量非常敏感,少量的氢就可以使熔融指数得到较大幅度提高。这种方法不仅可以降低生产成本,而且更加环保。由于氢调法所得产品不会产生气味,而且耐高温性能优异,更适宜用于食品包装材料,因此采用该工艺生产的薄壁注塑聚丙烯专 用树脂具有经济性和环保性双优异性,是一种优异的聚丙烯专用树脂的生产方法。 

02 高熔指薄壁注塑聚丙烯的生产 

2.1 生产工艺条件的确定 
薄壁注塑聚丙烯专用树脂的物理特性主要由产品数均分子量、分子量分布、等规度及结晶度决定。在实际生产中,这些基本物性主要由聚合釜的操作条件来控制。薄壁注塑聚丙烯相对其他产品的生产工艺复杂,因为加氢对提高聚丙烯聚合速率有促进作用(理论最高可以提高3倍),在生产薄壁注塑聚丙烯时,随着聚合釜中氢气浓度的增加,聚合反应会愈加激烈,反应釜温度、压力上升,工艺控制难度大幅增加,各反应器循环水用量大幅增加,撤热量、造粒机粒形控制难度远高于其他产品。 

2.2 聚合反应加氢量的控制 
薄壁注塑聚丙烯产品的高融熔指特性主要通过改变聚合反应过程中分子量调节剂(H2)加入量进行调节控制,根据聚合反应过程中聚丙烯的熔体流动速率和氢气浓度之间的关系,来确定目标产品的氢气加入速率。为稳定控制产品熔体流动速率,对薄壁注塑聚丙烯产品聚合过程中主要生产工艺参数进行了优化,结果见表1。

高熔融指数的聚丙烯开发与生产


2.3 等规指数的控制 
聚丙烯等规指数是反映树脂中无规物含量的指标,也间接地表征了树脂的结晶度。等规指数高,说明树脂中无规物含量低,树脂的弯曲弹性模量高,相应产品冲击强度则会降低, 一般要求等规指数在为 95.0%~97.0% 。等规指数主要靠调节三乙基铝/给电子体的比率来控制,因此将给电子体加入量控制在0.15~0.30kg/h 时,产品冲击强度 ≥2.4MPa。 

2.4 成核剂加入比例工艺控制 
成核剂添加可明显提高材料的弯曲模量、拉伸屈服应力、 洛氏硬度等性能。产品力学性能主要通过调节成核剂的加入比例进行调整控制。

高熔融指数的聚丙烯开发与生产

由图1可见,将高刚性成核剂加入量控制在2.45‰ -2.50‰,可使薄壁注塑产品弯曲模量 ≥1 600MPa,从而满足产品目标指标要求。 

2.5 薄壁注塑聚丙烯的产品评价 

本文开发生产的高融熔指聚丙烯达到质量指标要求,与基础树脂相比弯曲弹性模量、结晶温度、热变形温度大幅提高;主要性能指标均优于产品标准。详见表2。高熔融指数的聚丙烯开发与生产

由图1可见,将高刚性成核剂加入量控制在2.45‰ -2.50‰,可使薄壁注塑产品弯曲模量 ≥1 600MPa,从而满足产品目标指标要求。 

由图1可见,将高刚性成核剂加入量控制在2.45‰ -2.50‰,可使薄壁注塑产品弯曲模量 ≥1 600MPa,从而满足产品目标指标要求。 

2.5 薄壁注塑聚丙烯的产品评价 
本文开发生产的高融熔指聚丙烯达到质量指标要求,与基础树脂相比弯曲弹性模量、结晶温度、热变形温度大幅提高;主要性能指标均优于产品标准。详见表2。

高熔融指数的聚丙烯开发与生产


03 结论 

1)通过调整等规指数可以提高聚丙烯的冲击强度,同时控制复合剂加入量为 2.45‰ ~2.5‰,所生产薄壁注塑聚丙烯产品的弯曲弹性模量可达到要求。

2)采用氢调法生产高融熔指粉料,加入复配成核剂生产薄壁注塑聚丙烯的工艺路线可行。 

3)薄壁注塑聚丙烯产品满足质量指标要求,得到市场认可,可进行规模化生产。



文章来源:聚烯烃人   如侵删

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