如何提高聚丙烯抗冲共聚物低温冲击强度

如何提高聚丙烯抗冲共聚物低温冲击强度

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贲信学

(黑龙江中盟龙新化工有限公司,黑龙江安达　141500)

摘　要:本文介绍聚丙烯抗冲共聚物的生产工艺和产品的结构性能,针对低温冲击强度对聚丙烯抗冲共聚物的重要性做了阐述,同时结合抗冲聚丙烯EPS30R 从工艺控制的角度出发,着重从生产过程中的乙烯用量、氢气用量、催化剂选型、橡胶含量、凝胶体含量几个方面进行了认真的分析,得出了提高产品低温冲击强度的有效途径。

关键词:聚丙烯抗冲共聚物;催化剂类型;橡胶含量;冲击强度

中图分类号:T Q 325.1+40.6 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)06—0032—021　概述

1.1　聚丙烯抗冲共聚物介绍

抗冲共聚聚丙烯是典型的多相体系,对于这种化学结构不同的高分子体系,链结构是紧随分子量及分布之后影响材料相形态直至最终性能的关键因素。

聚丙烯抗冲共聚物一般是由两个反应器串联制备的聚丙烯多相共聚物的混合物。通常在第一个反应器中进行丙烯均聚,得到等规聚丙烯均聚物,然后将其转入下一个反应器,同时通过乙烯、丙烯单体进行共聚,在聚丙烯均聚物的颗粒孔隙中生成以乙丙无规共聚物为主的一系列乙丙共聚物。抗冲共聚物具体组成取决于聚合物配方、聚合工艺条件、催化剂等因素。一般商品化的抗冲共聚物的总乙烯质量分数在6%～15%,乙丙无规共聚物的量控制在5%～25%,无规共聚物中乙烯含量控制在40%～65%,其在常温下为橡胶态,因此这部分实际为乙丙橡胶,有较低的玻璃化转变温度(T g 一般为-40～-50℃)。由于无规共聚物中较高的乙烯含量,导致其与聚丙烯均聚物不相容,形成一定程度的相分离。无定形橡胶相均匀的分散在等规聚丙烯的机体中,形成所谓的“海岛”结构,其中橡胶相作为增韧单元,赋予聚丙烯良好的冲击韧性,特别是低温冲击性。

1.2　低温冲击强度对聚丙烯抗冲共聚物的重要性

低温抗冲击强度是聚丙烯抗冲共聚物的重要质量指标,通常采用悬臂梁形式测定受试材料的冲击强度。试验时将规定尺寸的试样一端夹在试样夹具上,然后释放一个摆锤对试样施加冲击负荷使试样破断。记录其吸收的能量而算得结果。低温抗冲击强度反映了聚丙烯产品的韧性尤其是低温韧性。所现环空结盐。

从以上分析得出:管柱加深的气井合采ES 41-2

与ES 43-8层位,除产能较低的气井外,其余气井均出现环空结盐。2.3　外来水

结盐井如果是Na 2SO 4水型,在防盐过程中,如果注水的清水没有经过净化,清水中含的少量Ca 2+、Mg 2+与地层水中的SO 42-反应生成难溶或微溶的CaSO 4、MgSO 4,从而形成垢盐,造成气流通道堵塞。3　环空结盐的判断与处理

环空结盐气井按堵塞位置分为两类,一种是堵塞ES 43-8层位,另一种情况是堵塞ES 43-8层位以上。判断处理方法如下:3.1　堵塞ES 43-8层位

由于S 3开采时间长,渗透率高,目前的地层压力低。此时发生环空堵塞,特征为气量大幅下降,

套压升高,油管通井无异常,此时采用套管注气,若气井气量无变化且不出液,则证实为环空结盐。处理方法为注水洗盐。

3.2　堵塞ES 43-8

层位以上

由于地层压力高、产能低的ES 41-2位于堵塞段内,气井表现为套压异常升高,气量影响小,此时通井无异常,则判定是环空结盐。处理方法为注水洗盐。

4　下步措施

对于气井中已形成的垢盐,清水难以洗清,为防止垢盐沉积最终堵塞管柱,采取定期注入除垢剂浸泡的方法来清除垢盐,除垢剂主要成分为酸液和螯合剂,该方法成功的在文64井等井实施。

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内蒙古石油化工 2012年第6期　

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收稿日期3

E 4-81.2J .2009.

:2012-01-0

谓韧性是高聚物一项重要的力学指标,反映了高分子材料断裂时所吸收的能量(KJ/m2)。聚丙烯抗冲共聚物通过反应生成的橡胶相(乙丙橡胶)改善了聚丙烯的韧性,从而提高了聚丙烯产品的应用范围。2　优化工艺参数,提高聚丙烯抗冲共聚物低温冲击强度

聚丙烯抗冲共聚物生产反应系统由液相环管反应器和气相流化床反应器组成。为了满足产品质量,保证低温冲击强度达到优级品的标准,必须从优化工艺条件入手,综合调整各控制参数。采用气相流化床反应器,正常生产当中影响低温抗冲击强度的因素很多,主要包括气相反应器氢气加入量,乙烯加入量,催化剂型号(结构特点)等。以下主要以生产EPS30R的数据为基础,对上述各种因素与低温冲击强度的关系进行量化分析,得出提高低温冲击强度的对策。

2.1　催化剂类型(结构特点)对低温冲击强度影响

为得到所需性能的聚丙烯,在共聚阶段要合成出适当量的橡胶组分。这要求催化剂在经过均聚阶段后仍保持一定的活性,以便橡胶相均匀分散于均聚物的微晶中。这个过程可以被看作是橡胶相在均聚物微球环境中生长的过程。聚丙烯微球内的孔隙被生长的橡胶占据,在填充完这些孔隙后,橡胶相才向均聚物微球表面扩展。因此均聚物内必须有足够多的孔隙,使橡胶微球分散其中。选择多孔隙的高效MgCl2负载催化剂,生成的共聚物微球的孔隙率也大,这使得橡胶相能够更好地分散于共聚物中,从而提高产品的冲击强度,特别是低温冲击强度大大提高。

2.2　橡胶含量(Fc)对低温冲击强度影响

产品总的橡胶含量(Fc)确定抗冲强度是最重要的变量。抗冲共聚物试样通过IR方法进行分析,然后,确定Fc,随着颗粒的尺寸变化而变化。随着颗粒尺寸的变化,Fc产生了巨大变化,较大的颗粒含较高的橡胶分数,而较小的颗粒则含较少的橡胶分数。在共聚期间,这就是催化剂动力学行为产生的结果。通过使用T EAL处理之后,催化剂的颗粒变得活性更高,并使用T EAL生产出比其它催化剂颗粒更高橡胶含量的产品。最大的颗粒含较高的Fc,使其粘度增加和可能导致结垢问题。较高的Fc颗粒也能导致在最终产品中的凝胶体,因为橡胶不能稀释随着均聚物形成大的区域,完全分散是很困难的。

3　凝胶体含量和控制

抗冲共聚物中凝胶体的含量,规格和形状不仅影响材料的外观而且还影响材料的抗冲击特性。凝胶体的构成通常可表现出橡胶相在均聚物基体中是否良好的分布。在均聚物相中(连续)均匀地分布橡胶是关键,这样会使材料展现出良好的抗冲击性能。因此发现凝胶体的含量与抗冲击性能有联系。尽管凝胶体的含量可以通过对试样额外的剪切来减少,确信凝胶体的初始变量控制与共聚物的程序段的均聚物分子量有关,已通过中试数据证实。

通过均聚物和共聚物两个反应器的H2/C3摩尔比控制相对的分子量。从二号反应器的(H2/C3)2比到一号反应器的(H2/C3)1比,发现该参数和凝胶体含量的数据有较好的关系。从1.0- 2.0为最小的比率(H2/C3)/H2/C3,是要求生产共聚物可接受的凝胶。通过提高上述氢气比进一步降低凝胶体含量。因此,只要抗冲共聚物的凝胶体含量可以接受,就可减小(H2/C3)2(或者橡胶分子量最大)。

3　结论

通过对影响抗冲聚丙烯产品(EPS30R)低温冲击强度的因素研究和分析,得出了通过适当提高气相反应器乙烯加入量,并控制乙烯/(乙烯+丙烯)比值;降低氢气加入量,并控制氢气/乙烯的比值,选择多孔型的高效球型催化剂,橡胶含量低则生成橡胶相中的非结晶物较多,可以改善冲击强度,在均聚物相中(连续)均匀地分布橡胶是关键,这样会使材料展现出良好的抗冲击性能,以及适当降低催化剂在环管反应器的停留时间,可以不同程度提高产品低温冲击强度,改善低温韧性,增强产品的市场竞争力和占有率。

由于抗冲共聚聚丙烯在工程材料领域的广泛应用,近几十年取得了飞速发展,抗冲共聚聚丙烯体系结构及结构与性能的关系的研究也取得了很大进展。简化抗冲共聚聚丙烯多相结构分析手段,细化抗冲共聚聚丙烯结构与性能的关系,将是今后一段时间里广大研究人员进行相关研究的主要方向。

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