双向拉伸薄膜类（BOPP）聚丙烯树脂产品质量控制要点

2017-09-06骆艳

科学与财富 2017年24期

骆艳

摘要：本文通过对影响双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜聚丙烯树脂质量指标因素进行分析，就如何提高BOPP薄膜料质量指出了几点建议。

关键词：聚丙烯；双向伸薄膜；质量控制

1前言

双向拉伸聚丙烯膜薄具有防潮、机械强度高、稳定性好、质轻、透明、无毒、无臭、使用范围广、印刷性能优良等优点，随着国内BOPP产能的增加和工艺的不断改进，对BOPP原料树脂的质量要求也更高。中国石化股份有限公司长岭分公司经过不断的调整与摸索，在BOPP聚丙烯薄膜料产品的质量控制方面积累了一些经验。

2 生产装置及工艺简介

长岭分公司聚丙烯装置是HIMONT环管聚合工艺设计建设的国产化聚丙烯装置，原料为炼厂气，设计可生产25种均聚产品。装置最初设计能力为70Kt/a，经2003年5月扩能改造，实际产能已达到130Kt/a以上。

丙烯原料和催化剂先进入小环管反应器发生预聚合反应，然后再进入大环管反应器，在催化剂的作用和适宜的温度、压力条件下，丙烯单体聚合反应生成聚丙烯粉料，粉料产品经闪蒸、汽蒸、干燥送入粉料料仓，在加入特定的BOPP添加剂后进行挤压造粒，成为BOPP薄膜专用树脂。

3 生产质量控制要点

3.1 熔体流动速率（MI）控制

产品的MI反映了PP的流动性。BOPP薄膜料加工要求MI波动越小越好，因为MI的波动大会造成加工时挤出机螺杆中的压力不稳定，引起铸片厚度波动，进而影响薄膜厚度的均匀性，破膜率升高。根据客户要求，我装置生产BOPP薄膜料时MI一般控制在3.0～3.2g/10min。MI主要通过反应体系进料丙烯的氢气量来调节。氢气作为聚丙烯分子量调节剂，加氢量增加，聚合物链终止反应越容易发生，产品平均分子量越小，产品MI就越高。

正常生产情况下，只要操作参数稳定，产品MI变化较小。一旦出现生产波动，例如大幅度升降负荷、氢气进料不稳等情况，则应加大分析频次，及时调整，直至产品MI稳定。若氢气浓度不变，粉料MI大幅度上升，则是产品等规指数迅速下降的信号。除调整加氢量外，还应立即调整给电子体加入量，防止产品等规指数过低出现粘料可能带来的严重后果。

3.4 等规指数（II）控制

3.4.1主催化剂的影响

催化剂是整个聚合工艺生产的核心，对生产控制的平稳性和产品质量十分重要。好的催化剂要求活性高、易于控制、等规指数易调节、稳定性和氢调性好。我装置曾使用国产催化剂有CS-1、CS-2、N-Ⅱ、DQ-1和DQ-4。N型催化剂由于定向性太好，等规指数很高，不适用于单环管反应装置BOPP产品的生产，CS-1抗干扰性好，稳定性好，等规指数调节性好，但活性低，CS-2氢调灵敏、等规指数调节范围宽，但聚丙烯细粉多，易引起挤压造粒机系统堵塞停车，影响生产平稳。DQ-1氢调差，高负荷生产时提负荷困难，DQ-4型催化剂活性高、等规指度可调性好但抗干扰性差，氢调差。

3.4.2工艺参数的影响

反应温度、反应聚合物淤浆密度、TEAL/DONOR等工艺参数对产品等规指数影响较大。

一般来说，反应温度控制在70℃最理想，聚合物淤浆密度一般控制在560～565 kg/m3，密度低于540 kg/m3，产品使用性能差，BOPP生产线上使用易破膜。若密度长时间偏低，容易造成等规指数下降，可能发生粘料现象。

工业上通过调整TEAL/DONOR来调节等规指数。从相同熔指的通用料往BOPP薄膜料切牌号的过程中，一般TEAL/PR维持不变，提高TEAL/DONOR值，降低给电子体加入量。随着TEAL/DONOR增加，等规指数从98%降至96%附近，进入BOPP产品要求的等规指数范围。要注意等规指数下降至某一区域时，会产生一个拐点，过了该拐点，TEAL/DONOR再增加则产品等规指数迅速下降，此时容易发生粘料。

由于催化剂、三乙基铝等各助剂批次间质量不稳定，每次生产BOPP薄膜料时，产品等规指数达到目标范围对应的TEAL/DONOR值是不一样的，有时差别还比较大。因此转产BOPP产品时在调整等规指数的过程中，TEAL/DONOR值应分步调整，根据等规指数分析数据来不断修正TEAL/DONOR值，最后使产品等规指数达到目标区域。

3.4.3 等规指数的调节

BOPP薄膜料必须具有良好的可拉伸性，在双向拉伸过程中，才能保持很高的成膜率。对于均聚BOPP来讲，等规指数控制尤为关键，II的调节成为BOPP薄膜料质量波动的主要因素。等规指数越高，结晶速率越高，结晶度越高，在纵向拉伸后，高规整性的BOPP树脂分子会迅速结晶，而横向拉伸时往往会产生破膜现象，且产品透明度低。只有适当的降低产品的等规指数，才能有效改善PP的可拉伸性。但等规指数不能降得太低，否则会造成膜的强度下降，挺度不够，薄膜易粘连。当等规指数小于94%时，生产过程中粉料的粘性无规物含量偏高，会导致产品发粘，影响装置的平稳生产。通过搜集用户对产品的要求值和期望值，我们选定了一个相对固定的等规指数控制范围，以减少转产过程中等规指数的调节，BOPP产品等规指数一般要求在95%～97%之间内，既可满足BOPP树脂质量要求，又能保证装置的稳定运行，同一批产品等规指数控制以不超过0.5%为宜。

3.5 灰分控制

BOPP薄膜料一般情况下要求灰分小于150ppm。产品灰分低可改善加工过程的稳定性，改善薄膜外观，延长滤网的更换周期。降低产品灰分可从以下几方面采取措施：

3.5.1使用高活性的主催化剂。催化剂活性高，在聚合物中催化剂残留自然就少。

3.5.2降低TEAL用量。TEAL是產品灰分的主要来源，在保证催化剂活性的前提下，将TEAL/PR不断调低，相应的粉料的灰分也降低了。

3.5.3优化添加剂配方，在保证产品质量的前提下，选用优质、高效的添加剂，并尽量少加。

3.5.4 降低产品中的细粉、碎屑。通过及时清理平衡管、送料前吹扫管线并放料、成品包装开抽吸系统等措施，降低产品中粉尘、碎屑。

4 结论

1 BOPP产品等规度调节过程中，可根据MI提前预测等规指数的变化趋势。

2 同一批产品等规指数控制以不超过0.5%为宜。

3 降低产品灰分含量，改善薄膜外观。■

参考文献

[1] 长盛公司十万吨/年聚丙烯装置工艺操作规程.