高强度薄膜专用HDPE的生产

2014-03-26王景良滕文鹏赵礼民邵三多郭恩义

合成树脂及塑料 2014年4期

王景良，滕文鹏，赵礼民，邵三多，郭恩义，陈雷

（中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司塑料厂，黑龙江省大庆市 163714）

用高密度聚乙烯（HDPE）吹塑的高强度薄膜韧性大、可印刷、密封性好，广泛用于制作手提袋、购物袋、包装袋等。高强度薄膜专用HDPE一般为乙烯（C2H4）与1-丁烯（C4H8）或1-己烯的共聚物，熔体流动速率（MFR，负荷21.6 kg）为5.00～15.00 g/10 min，具有较高的拉伸强度和断裂标称应变。目前，我国高强度薄膜专用HDPE的表观消费量约为1 Mt/a，主要牌号有中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司生产的DGDA6098、中国石油天然气股份有限公司（简称中国石油）吉林石化分公司生产的JHF9455F等，年产量为500～600 kt，不能完全满足国内需求，约40%的HDPE需要进口。

中国石油大庆石化分公司（简称大庆石化公司）250 kt/a的全密度聚乙烯装置采用美国Unipol气相流化床冷凝技术，以C2H4为原料，C4H8或1-己烯为共聚单体，H2为链转移剂，异戊烷为诱导冷凝剂，采用浆液或干粉催化剂，能生产线型低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯、HDPE。聚乙烯产品密度为0.915～0.965 g/cm3，MFR为0.05～155.00 g/10 min。该装置主要生产普通薄膜专用LLDPE DFDA7042，管材专用HDPE DGDB2480，中空容器专用HDPE DMDA6150等。针对高强度薄膜专用HDPE进口量大的现状，根据用户需求和装置特点，通过剖析和对比研究国内外同类HDPE的结构性能，采用C4H8为共聚单体，开发并工业化生产了高强度薄膜专用HDPE DGDB6097。

1 生产过程

1.1 主要原料

C2H4，纯度99.99%；H2，纯度99.0%；C4H8，纯度99.7%：均为大庆石化公司生产。

1.2 工艺路线

聚合在流化床反应器中进行，气相反应物通过循环气压缩机连续循环，循环气流经树脂床，使床层流化并带走反应热，通过循环气冷却器从循环气中撤走反应热及压缩机热。各原料及催化剂被注入床层，HDPE粉料间断地从反应器流入两套排料系统，通过高压输送系统交替运行将HDPE粉料送入脱气仓。HDPE粉料经脱气、加入添加剂、挤出造粒后，得到粒料产品[1]。

生产DGDB6097时，采用铬系UCAT-G150型干粉催化剂，通过调节n（C4H8）/n（C2H4）来控制密度，通过控制反应温度来调控相对分子质量，控制氧气用量来控制催化剂活性。生产过程中，力求在保证HDPE相对分子质量分布一定的前提下，提高催化剂的共聚合性能，从而提高HDPE分子中的长链支化度，使其具有良好的加工性能和力学性能[1-2]。

1.3 工艺条件

生产DGDB6097的过程中，反应器各工艺参数皆在受控范围内，主要设备运行平稳，单耗、能耗、三剂消耗正常。具体工艺条件见表1。

1.4 DGDB6097产品质量

从表2可以看出：DGDB6097的力学性能优良，达到出厂指标要求，说明反应温度、反应压力、p（C2H4）等工艺条件设计和控制合理。与采用相同工艺和共聚单体C4H8生产的普通薄膜专用LLDPE DFDA7042相比，DGDB6097的密度高、MFR低，因此，其拉伸屈服应力、拉伸断裂应力大，呈现高强度的特点。且用DFDA7042和DGDB6097吹塑的薄膜的开口性均较好。

表1 生产HDPE DGDB6097的工艺条件Tab.1 Production process conditions of HDPE DGDB6097

表2 DGDB6097的质量指标和性能Tab.2 Quality indicators and properties of DGDB6097

1.5 与国内同类产品性能对比

从表3看出：DGDB6097的各项性能（包括MFR、密度、相对分子质量及其分布、结晶性能、力学性能）均与国内市场上用量较大的同类HDPE DGDA6098相当。

采用大连橡塑机械股份有限公司制造的SJ-45×25L型立式吹膜机，分别以DGDB6097，DGDA6098为原料吹塑薄膜（工艺条件见表4）。从表4看出：两种薄膜制品的各项性能相当。

表3 HDPE DGDB6097和DGDA6098的基本性能与力学性能Tab.3 Basic properties and mechanical properties of DGDB6097 and DGDA6098

2 应用情况

采用DGDB6097在大庆龙阳塑料制品有限公司吹塑手提袋用薄膜。结果表明：DGDB6097加工性能优良，可以独立成膜，所吹塑的薄膜表面无皱纹、晶点，光泽度好，满足用户要求。从表5可以看出：采用DGDB6097吹塑的薄膜的横、纵向力学性能好且均匀，远高于HDPE吹塑薄膜标准（GB/T 4456—2008）要求。