高融熔指数薄壁注塑聚丙烯产品的开发与生产
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Key words ：polypropylene ；high melting flow rate ；impact copolymerization polypropylene ；hydrogen conditioning ；nucleating agent
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，在汽车改性用料和洗衣机 中用量很大。随着汽车工业的发展，追逐低成本、轻量化成 为世界汽车工业的主要发展趋势 [1-2]。采用塑料材质不仅可减 轻汽车的质量，使汽车整体采购成本大幅下降，也可以降低 油耗提高汽车的燃油经济性 [3-4]。目前，中国汽车工业开始步 入了一个高速增长的发展时期，国务院发展研究中心预计到 2017 年，我国汽车工业需要 PP 原料 500kt，高熔融指数的内 饰件聚丙烯原料的市场广阔 。 [5-6]
Research and Production of High MFR Heco Polypropylene
Lin You-ping1，Hu Shao-kun2
Abstract ：Through the research on the process route of producing high melting index thin-wall injection molding polypropylene resin by hydrogen modulation method and the optimization of technological parameters，the basic resin which meets the requirements is obtained，and then the proportion of stabilizer is adjusted.Polypropylene resin with melting index of more than 62g/10min and flexural modulus of more than 1500MPA was obtained.The impact strength of simple beam was higher than that of 2.4kJ/m2.
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 [7-8]。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。 1 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。 2 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
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。 表1 调整后聚合主要工艺条件
项目
温度 /℃
液位 /%
加氢量 /m3 · h-1
第一反应器
70.5
56
15～18
第二反应器
63.0
56
0
第三反应器
76.0
53
0
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 [9]。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
收稿日期 ：2019-03-15 作者简介 ：林有平（1976 一），男，甘肃兰州人，工程师，主要从事
化工生产安全技术管理工作。
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
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 1 500MPa、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 中图分类号 ：TQ325.14 文献标志码 ：A 文章编号 ：1003-6490（2019）06-0048-02
第45卷第6期
2019年6月
wk.baidu.com
新材料与新技术
New Material and New Technology
化工设计通讯
Chemical Engineering Design Communications
高融熔指数薄壁注塑聚丙烯产品的开发与生产
林有平1，胡少坤2 （1.兰州翔鑫工贸有限公司，甘肃兰州 730060； 2.中国石油兰州石油化工有限公司研究院，甘肃兰州 730060）
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，在汽车改性用料和洗衣机 中用量很大。随着汽车工业的发展，追逐低成本、轻量化成 为世界汽车工业的主要发展趋势 [1-2]。采用塑料材质不仅可减 轻汽车的质量，使汽车整体采购成本大幅下降，也可以降低 油耗提高汽车的燃油经济性 [3-4]。目前，中国汽车工业开始步 入了一个高速增长的发展时期，国务院发展研究中心预计到 2017 年，我国汽车工业需要 PP 原料 500kt，高熔融指数的内 饰件聚丙烯原料的市场广阔 。 [5-6]
Research and Production of High MFR Heco Polypropylene
Lin You-ping1，Hu Shao-kun2
Abstract ：Through the research on the process route of producing high melting index thin-wall injection molding polypropylene resin by hydrogen modulation method and the optimization of technological parameters，the basic resin which meets the requirements is obtained，and then the proportion of stabilizer is adjusted.Polypropylene resin with melting index of more than 62g/10min and flexural modulus of more than 1500MPA was obtained.The impact strength of simple beam was higher than that of 2.4kJ/m2.
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 [7-8]。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。 1 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。 2 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
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。 表1 调整后聚合主要工艺条件
项目
温度 /℃
液位 /%
加氢量 /m3 · h-1
第一反应器
70.5
56
15～18
第二反应器
63.0
56
0
第三反应器
76.0
53
0
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 [9]。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
收稿日期 ：2019-03-15 作者简介 ：林有平（1976 一），男，甘肃兰州人，工程师，主要从事
化工生产安全技术管理工作。
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
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 1 500MPa、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 中图分类号 ：TQ325.14 文献标志码 ：A 文章编号 ：1003-6490（2019）06-0048-02
第45卷第6期
2019年6月
wk.baidu.com
新材料与新技术
New Material and New Technology
化工设计通讯
Chemical Engineering Design Communications
高融熔指数薄壁注塑聚丙烯产品的开发与生产
林有平1，胡少坤2 （1.兰州翔鑫工贸有限公司，甘肃兰州 730060； 2.中国石油兰州石油化工有限公司研究院，甘肃兰州 730060）