聚丙烯塑料

聚丙烯塑料

摘要：介绍了聚丙烯的特点，工艺技术，概述了目前广泛采用的聚丙烯塑料的改性方法研究,综述了聚丙烯( PP) 生产工艺及其前景。

关键字：聚丙烯,特点,工艺,改性,前景

1．聚丙烯的特点

无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,有较高的抗弯曲疲劳强度，可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。

2.聚丙烯工艺技术

2.1液相本体工艺

液相本体聚合工艺的典型技术为Bashell的Spheripol工艺,在聚合工艺方面, Spheripol工艺采用液相气相组合式工艺,预聚合和均聚合反应采用液相环管反应器,多相共聚合反应采用气相法密相流化床反应器;预聚和均聚合反应均采用环管式反应器,Spheripol工艺的环管反应器有如下特点: 有很高的反应器时——空产率(可达400kgPP/h.m3),反应器的容积较小,投资少;反应器结构简单, 材质要求低,可用低温碳{TodayHot}钢,设计制造简单,由于管径小(DN500或DN600),即使压力较高,管壁也较薄;带夹套的反应器直腿部分可作为反应器框架的支柱, 这种结构设计降低了投资;由于反应器容积小,停留时间短,产品切换快,过渡料少;聚合物颗粒悬浮于丙烯液体中,聚合物与丙烯之间有很好的热传递,采用冷却夹套撤出反应热单位体积的传热面积大,传热系数大, 环管反应器的总体传热系数高达1600W/(m2.℃);环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环,流体流速高达

7m/s,因此可以使聚合物淤浆搅拌均匀,催化剂体系分布均匀,聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确,产品质量均一,不容易产生热点,不容易粘壁,轴流泵的能耗也较低;反应器内聚合物浆液浓度高(质量分数大于50%),反应器的单程转化率高,均聚的丙烯单程转化率为50%～60%。以上这些特点使环管反应器很适宜生产均聚物和无规共聚物。Spheripol工艺一开始使用GF-2A、FT- 4S、UCD- 104 等高效催化剂,催化剂活性达到40kgPP/gcat,产品等规度为90%～99%,可不脱灰、不脱无规物。目前,世界上采用Spheripol工艺生产的聚丙烯装置有近百套,总生

产能力约为1460万吨/年,约占世界聚丙烯总生产能力的36.8% 。

2.2气相法工艺

气相法聚合工艺的典型技术为Hypol工艺。Hypol工艺由日本三井化学公司于20 世纪80年代初期开发成功,该工艺采用HY-HS-II催化剂(TK-II),是一种多级聚合工艺。它把本体法丙烯聚合工艺的优点同气相法聚合工艺的优点融为一体,是一种不脱灰、不脱无规物能生产多种牌号聚丙烯产品的组合式工艺技术。该工艺与Spheripol工艺技术基本相同,主要区别在于Hypol工艺中均聚物不能从气相反应器旁路排出,部分从高压脱气罐来的闪蒸气被打回到气相反应器。生产均聚物时, 第一气相反应器实际上也起闪蒸作用。气相反应器是基于流化床和搅拌( 刮板) 容器特殊设计的。反应器在生产抗冲击性共聚物时, 无污垢, 不需要清洗。在生产均聚物期间,气相反应器又可用做终聚合釜, 提高了生产能力, 而且气相反应器操作灵活,可生产乙烯含量25%的抗冲击性共聚物。目前,世界上采用Hypol工艺生产的聚丙烯装置有22套,总生产能力约为251万吨/年,约占世界聚丙烯总生产能力的6.3% 。

3.聚丙烯的塑料的改性

3.1化学改性

3.1.1共聚改性

共聚改性是聚丙烯化学改性的重要手段之一,是以丙烯单体与其它A- 烯烃、非共轭二烯烃、环烯烃以及丙烯酸酯类极性单体共聚合得到高性能高附加值的PP。共聚改性可在一定程度上增进均聚PP的冲击性能、透明性和加工流动性,提高PP的低温韧性,还可以改善PP的表面极性,提高其印染性及与其他材料(如极性聚合物、颜料、填料、玻璃纤维合金属等)的相容性。

3.1.2 接枝改性

聚丙烯树脂中加入接枝单体,在引发剂作用下,加热熔融混炼,从而进行接枝改性。PP接枝反应机理即自由基接枝,通常由引发剂将PP裂解为自由基, 并与PP上的A-H生成大分子自由基,再与接枝单体反应形成PP 接枝物(PP-g-M,M为接枝单体)。PP是非极性聚合物,通过接枝改性可赋予PP极性,从而改进PP的粘接性、涂饰性、油墨印刷性等。

3.1.3 交联改性

聚丙烯交联是使分子主链间发生化学键合,将原来的线型结构转变成三维网状结构。PP通过交联,可以改善其形态稳定性,耐蠕变性,提高强度,使其同时具有热可塑性、高硬度,良好的耐溶剂性、高弹性和优良的耐低温性能,并且缩减成型周期。

3.2 聚丙烯的物理改性

3.2.1 共混改性

共混改性是指用其他塑料、橡胶或热塑性弹性体与PP共混, 以改善PP的性能。对PP共混改性主要能改进其耐低温冲击性、透明性、着色性、阻燃性以及抗静电性。PP共混改性具有耗资少、操作简单、生产周期短等特点,尤其适合于生产批量小、要求多变的产品, 因此发展十分迅速。

3.2.2 增强改性

将PP(熔体质量流动速率为3~13g/10min)与玻璃纤维(或碳纤维、钛酸钾纤维等)或无机填料(滑石粉、云母、碳酸钙、石棉粉、晶须等)通过双螺杆挤出机混炼、切粒,即可得到增强PP。由于增强改性PP的强度较高、刚性较好、力学性能优良,因此在应用中可以部分取代工程塑料。

3.2.3 填充改性

填充改性是指在PP树脂中加入一定量的无机填料、有机填料来提高其刚性、耐热性以及尺寸稳定性等性能, 不仅降低材料成本, 而且大大扩展了PP的应用范围。填充PP的无机填料常用: 云母粉、硅酸钙、滑石粉、硅灰石、炭黑、石膏、赤泥、立德粉、硫酸钡等, 常用的有机填料有: 木粉、稻壳粉、花生壳粉等。4. 我国聚丙烯的发展前景

随着我国国民经济的快速增长，预计到下世纪初国内聚丙烯的应用结构将向发达国家的应用结构靠拢，即注塑级聚丙烯将有明显增长，纤维级聚丙烯、B O P P、家用电器、汽车等专用料需求将会有较大的增长，编织袋应用比例将有所下降。但编织制品仍将是国内聚丙烯消费的第一大领域，其主要用户是粮食、化肥、水泥的包装，其次是糖、盐、蔬菜及其他工业用包装。注塑制品为聚丙烯的第二大消费领域，主要用于硬包装、消费用品、运输、器械及医疗制品，在这些应用中聚丙烯将替代传统材料如木材、玻璃和金属等。反应器可分为釜式反应器和环管反应器两大类。釜式反应器是利用液体蒸发的潜热来除去反应热，蒸发的大部分气体经循环冷凝后返回到反应器，未冷凝的气体经压缩机升压后循环回反应器。