聚丙烯

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聚丙烯(polypropylene,PP)

目錄

什麼是聚丙烯[1]

  聚丙烯是無色、無味、無毒的白色蠟狀顆粒材料,外觀似聚乙烯,但比聚乙烯更透明、更輕,相對密度為0.89~0.91,是最輕的塑料品種。

聚丙烯的分類及其性能特點[2]

  聚丙烯有均聚物和丙烯與乙烯或其它烯烴等的共聚物之分,均聚物又可分為等規PP、間規PP和無規PP三種,以均聚等規PP用量最多。這裡PP的性能就是指均聚等規聚丙烯。

  PP的性能有以下幾點:

  1)PP是無色無臭、無味、無毒的熱塑性結晶性聚合物。

  2)PP的透明度與結晶度有很大關係,為了提高透明度,降低結晶度,在生產PP薄膜時,應使用水驟冷法來擠出吹膜,使PP來不及結晶,而提高透明度。

  3)均聚等規PP耐寒性差,成型的包裝製品不能在0℃以下使用。改善這一缺點的辦法是丙烯和乙烯的共聚,這種乙烯的質量分數為5%~7%的乙丙共聚物,可耐-8~-10℃。

  4)PP耐化學性較好,耐酸、耐鹼、耐油脂、耐溶劑。

  5)PP的拉伸強度和衝擊強度都比PE高,但低溫脆性大,熱和光易使PP老化。

  6)PP的電絕緣性能優,錶面能低。同PE一樣,PP易帶靜電。

聚丙烯生產的工藝過程[3]

  聚丙烯生產的工藝過程(採用高效催化劑工藝技術)由以下幾個工段組成:

  (1)催化劑配製工段

  聚合催化劑系統一般由一種主催化劑(載體型鈦催化劑)和兩種助催化劑(三乙基鋁、給電子體)組成。主催化劑一般為專有技術,是各種工藝技術的核心所在,由工藝技術所有者或其合作的催化劑供應商提供,不同工藝技術所使用的催化劑因反應條件不同、專利商不同而有所不同,前面各節中已有介紹。輔助催化劑可從市場上購買。

  催化劑配製一般分為催化劑自身的製備及聚合前催化劑預處理或預聚合。不同工藝技術對催化劑製備的步驟與要求有所不同。有液相本體聚合過程的工藝技術一般要對主催化劑進行預處理或預聚合,以提高催化劑顆粒的機械穩定性和催化劑活性。不同工藝對催化劑進行預處理的方法也不盡相同,有連續法也有間歇法。

  (2)原料精製工段

  原料丙烯、共聚單體乙烯中含有的極性組分如水、硫(硫化氫、羰基硫、硫醇等)、一氧化碳、二氧化碳、有機胂等均為有害物質,能使催化劑中毒,活性降低,並使產品中灰分含量增加。因此,需要在進聚合反應器之前除去這些介質。

  精製的方法有精餾、吸附、過濾等物理方法和用固體催化劑床層脫除硫、胂等雜質的化學方法。

  (3)聚合工段聚合工段

  是聚丙烯工藝技術的核心部分。反應器的形式、數量、系統組成及控制方式是不同工藝之間區別的主要標誌。反應器系統包括反應器、迴圈鼓風機和/或迴圈泵、換熱器、儲罐等。隨工藝或產品方案不同每套工藝裝置可有一至四個反應器系統。

  聚合過程的設計和控制是決定產品質量的關鍵步驟。

  影響聚合過程的因素很多,原料及輔助材料質量、聚合用各種催化劑的配方及加入量、反應器的設計形式和反應條件控制都對聚合反應產生影響。

  (4)分離與乾燥脫活工段

  聚合成的聚丙烯粉料產品夾帶著未反應的液相或氣相單體從反應器中排出,未反應的單體必須與聚丙烯粉料分離。將反應器排出的聚合物粉末和未反應單體排到低壓分離罐,靠氣體閃蒸的作用,未反應單體基本上可以從顆粒中脫除。分離出的單體,再迴圈回反應系統。為防止惰性組分(如丙烷)的累積,一般要從裝置向外排放一部分分離出的單體。

  分離後的聚合物產品進一步用蒸汽和熱氮氣或氮氣和蒸汽的混合氣處理,不同工藝有所不同,在水等極性分子作用下破壞粉末中殘餘的催化劑活性組分,使其失去活性,併進一步脫除粉末產品中殘存的微量單體。

  經分離與乾燥後的聚丙烯粉末,用閉路氮氣輸送系統輸送到粉料倉和擠壓機進料倉,進行造粒。為了減少粉塵與空氣、易燃揮發性介質可能形成的爆炸危險,輸送介質採用氮氣。

  (5)造粒工段

  為使聚合物性能穩定、改進產品性能或結構並便於安全儲存和運輸,在聚丙烯粉料中加人各種添加劑一起加入擠壓機,經塑化、熔融,在水下切成顆粒產品。儘管不同工藝技術擠壓造粒系統的設計有所不同,比如添加劑有採用配成母料添加的,也有添加純的添加劑的,也有添加復配添加劑的,但其中的主要區別在於各種添加劑的選擇與配方略有不同。

  (6)產品摻合、包裝碼垛及儲存

  經擠壓機切粒後的顆粒產品送入產品摻和料倉,均化後送往包裝料倉進而包裝碼垛,或送入料倉儲存。

  (7)公用工程

  聚丙烯工藝裝置內公用工程和輔助設施,不同工藝技術有所不同,一般包括以下系統:排放氣系統和火炬系統;冷凍水系統;密封油系統;蒸汽與冷凝液系統;水系統(迴圈水、工藝水、熱水);氮氣系統;廢油處理系統等。

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參考文獻

  1. 何小龍編著.第二十四章 聚丙烯 煉油化工“三劑”應用技術.中國石化出版社,2010.09.
  2. 周祥興編著.第二章 聚烯烴包裝製品的配方 500種包裝塑料和500種塑料工業製品配方.機械工業出版社,2008.6.
  3. 洪定一主編.第六章 生產工藝技術 聚丙烯 原理、工藝與技術.中國石化出版社,2011.04.
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