浅析聚丙烯合成工艺及其应用:聚丙烯合成工艺

时间：2019-04-18 03:29:41　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘　要：本文对聚丙烯的基本特性进行了描述，重点介绍了聚丙烯的几种聚合工艺，并对聚丙烯的应用作了总结。　　关键词：聚丙烯　聚合工艺　应用　　聚丙烯具有价格低廉、质轻、加工性能好等优点，因此应用非常范围广泛。近些年来全球的需求量日益增大，建设的聚丙烯装置生产能力也在不断提高。聚丙烯产量和需求量快速增长的因素主要有下面几个方面：一是聚丙烯材料的性价比高、健康环保；二是生产聚丙烯的催化剂和聚合工艺在不断的进步，使聚丙烯的性能得到了很大的提高，聚丙烯的应用领域也在增大；三是聚合工艺在不断优化，很大程度上降低了聚丙烯的生产成本。
　　一、聚丙烯的生产工艺
　　聚丙烯的生产工艺主要以气相工艺和本体工艺为主，由气相工艺和本体环管工艺生产的树脂产品占据了全球的大半市场，其迅猛的增长速度极大的冲击了淤浆工艺的产品市场。进入20世纪90年代后，淤浆工艺渐渐的退出了聚丙烯生产工艺的舞台。中，Basell公司的Spheri环管／气相工艺占据了全球聚丙烯生产工艺半壁江山，目前使用该工艺生产的聚丙烯约占全球总量的一半；其次是Dow Chemical公司的Unipol气相工艺、BP公司的Innovene气相工艺、NTH公司的Novolen气相工艺、三井石化公司的Hypol釜式本体工艺、Borealis公司的Borstar环管／气相工艺等，现在全球各地新建的聚丙烯装置绝大多数都采用气相工艺或本体工艺。
　　另外，共混技术的应用极大的改善聚丙烯性能、扩大了其应用领域。人们通过共混获得了许多性能突出的改性聚合物材料，共混法的应用拓宽了聚丙烯改性技术，满足了不同应用场合下对聚合物材料性能的要求。例如在使用各种添加剂、改性剂与聚丙烯共混后，生产处的聚丙烯塑料的韧性、室温下冲击强度和扩大热变形温度得到了很大范围的提高；同时聚合物的抗菌、吸水性能、粘合强度也得到了明显的提高。
　　1.Borstar PP工艺
　　聚丙烯合成新工艺Borstar是Borealis公司开发的一种生产聚丙烯通用技术，用于生产均聚物、无规共聚物、多相共聚物以及极高橡胶含量的多相共聚物。熔体指数为0.1~1200 g/10 min的聚丙烯都可采用Borstar PP工艺生产。此工艺使用的是Ziegler-Natta催化剂，随着研发的进展单中心催化剂将会被应用到Borstar PP工艺中，则会生产出产刚性更大，更韧及更软的聚丙烯，来满足如低蠕变、高熔体强度及优异的光学性能特殊产品的需求。
　　Borstar PP工艺包括一个环管反应器(在超临界或高温下运行)，并和一个流化床气相反应器相串联。使用气相反应器可以生产多相或高级多相共聚物。因为所用氢气的浓度在Borstar PP工艺中不受到限制，所以一些极高熔体指数的产品可直接在反应器中生产，具有定制的相对分子质量分布的多峰品种也可以生产。
　　2.BP Amoco/窒素气相工艺
　　这是一种在专用卧式活塞流反应器中进行气相聚合的工艺，所用的催化剂是专门开发的高性能催化剂，可用生产聚丙烯均聚物和乙烯一丙烯无规及抗冲共聚物。所用催化剂具有可控的形态、极高的活性和选择性。BP Amoco工艺降低了装置生产能耗，所产的乙烯一丙烯抗冲共聚物性能优异，所产过程中的过渡料非常少，聚合物产量高，开工简单快捷。另外由于该工艺简单，所以原始基建投资少，生产成本低，而且能很好的控制产品均匀性和质量。
　　3.三井油化公司的Hypol工艺
　　三井油化公司与Montedison公司共同开发了Hypol工艺。用于生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物。该工艺使用一种先进的高效、高有规立构催化剂，生产中不需要溶剂、不脱灰，不用脱除无规共聚物及催化剂残渣，可生产高品质的聚丙烯产品。此工艺生产的聚合物具有窄的和可控的粒度分布，这样不但有利于装置稳定运转，而且便于粒料的运输。
　　4.Montell公司的Spheripol工艺
　　Spheripol工艺是现在世界上应用普遍的的聚丙烯生产工艺。Spheripol工艺的生产丙烯聚合物的范围很宽，包括均聚物、无规共聚物、三元共聚物、多相抗冲和专用抗冲(乙烯质量分数高达25％)共聚物以及高刚性共聚物。使Spheripol工艺生产出来的聚丙烯质量极高，并且原始基建以及装置运转费用很少。此工艺生产的聚合物粒度分布容易控制，全同立构规整度可达到90％～99％。
　　5.Union Carbide公司的Unipol工艺
　　Unipol工艺中采用一个或两个气相流化床反应器，使用SHAC载体催化剂，均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物均可生产。在选择适当的催化剂、调整操作条件和添加相对分子质量控制剂后，就可控制聚合物的熔体指数、等规度和相对分子质量分布。生产无规共聚物则需要向反应器中加入乙烯或丁烯。而要生产抗冲共聚物的橡胶相时组要将乙烯加入到串联的第二反应器中即可。
　　二、聚丙烯的应用
　　在聚丙烯性能未改进前，由于受其冷脆性、耐老化性和电学性能等因素的制约,聚丙烯的应用范围很狭小，只应用在加工日用容器、器皿、汽车饰件、编制纤维和一般薄膜行业中。随着科技的进步聚丙烯的性能也得到了很大的改进, 应用范围变得宽广起来。不仅在ABS 等工程塑料和聚乙烯应用的一些领域使用,在汽车、包装、纺织等领域也有用武之地, 在合成树脂产品中占据了龙头地位。
　　另外聚丙烯纤维在染色技术和无纺布应用技术也有进展, 聚丙烯纤维不在只用于地毯丝、编制丝、鱼网丝的编制，在装饰、服装、工程以及医药卫生等领域也有了广泛的应用。,聚丙烯双向拉伸薄膜(BOPP) 应用在包装领域后,对各种包装薄膜构成了极大的竞争。此外聚丙烯在各类容器的制作的地位也日益重要起来。
　　总之，随着生产工艺及催化剂不断改进，聚丙烯用途的不断扩展，聚丙烯行业会有更为广阔的发展空间。
　　参考文献
　　[1]崔小明．国外聚丙烯生产工艺及催化剂技术新进展．国外塑料，2005.
　　[2]吴长江. 聚丙烯技术新进展[J ] . 石油化工, 2006.
　　[3]杨维红. 聚丙烯发展近况[J ] . 石油化工, 2001.
　　[4]袁晴棠. 聚丙烯技术进展[J ] .中国工程科学, 2001.9.

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