聚丙烯高性能产品开发技术进展

桑振兴

摘 要：聚丙烯是日常生活中最常见的树脂类产品，聚丙烯的应用领域非常广泛，包括汽车领域、家电领域、拉丝纤维领域、吹塑领域等。随着汽车、家电、透明包装等行业逐步发展，对聚丙烯树脂的需求量节节攀升，对产品性能要求也进一步提升，这就要求我们加快开发聚丙烯专用牌号。聚丙烯的优点是：重量轻、耐热性好、易加工成形。缺点是：刚性偏低，均聚物抗冲击性能不够高，低温环境下机械性能差，熔体强度还不够高，不能完全满足各领域对更高产品性能的要求。

关键词：聚丙烯;牌号开发;产品性能

前言

目前，各主要工艺聚丙烯牌号总和超过1000个，除去相似牌号，将同类牌号合并后，拥有的聚丙烯牌号260个以上。为了进一步满足市场对聚丙烯产品的多元化需要，我们需要开发更多功能的聚丙烯产品。

1 牌号开发所采用的手段和方法

1.1 改变聚合工艺条件和催化剂

1.1.1反应器的氢气加入量在聚合阶段来控制聚丙烯的MFR，氢气加入量越多，产品的MFR越大，在生产高流动性产品时，需要增加氢气进料量。氢气在聚合反应中又叫做分子量调节剂，可以通过调节聚丙烯分子链的长度达到调节溶质的目的，同时，氢气也影响聚合反应速率，氢气加入量越大，聚合反应速率越高。以氯化镁为载体的Ziegler-Natta催化剂，加氢反应速率最高可以提高三倍，同时，加入氢气可以延缓催化剂的活性衰减。

1.1.2反应器温度的调节，主要受催化剂限制，气相法生产均聚产品时，反应器温度一般控制在70℃至80℃（不同的工艺对应的温度不一样）。就聚合反应本身而言，温度的增加必然导致聚合速率的增加。以氯化镁为载体的催化剂，聚合温度在65摄氏度左右时（不同催化剂对应的温度差别较大），聚合速率最大，如果温度继续升高，催化剂的活性会下降，进而导致反应速率降低，对产品的立构规整性会有一定的影响。

1.1.3调节硅烷加入量，可以直接影响产品的等规度。硅烷作为立构规整性调节剂，通过调节分子链的立构规整性，来影响产品的刚性。高刚性产品必须搞高的等规度，硅烷的加入量越多，产品等规度股越高，刚性越高。硅烷必须和催化剂配合使用，硅烷的作用效果受杂质的影响很大，特别是受硫化物的影响，必须严格按照催化剂比例控制硅烷进料。如果不控制立体效果，就会产生高度无规化的聚合物。加入一定量的硅烷，可以獲得最高等规度大于99%的等规聚丙烯。

1.2 改变树脂的后处理条件

牌号开发从以下技术面入手，利用分析仪器，对产品微观结构进行分析，建立产品微观结构与产品应用间的关联选择催化剂、调整工艺条件、共聚单体种类和加入量等，根据所需要开发的树脂的性能不同，可采用不同方法来进行聚丙烯树脂的牌号开发。物理方法，加入各种新特性树脂，加入各种新特性树脂，添加剂搭配，两种以上高聚物混炼成塑料合金，化学方法，改变催化剂，调整聚合工艺条件，改变反应器结构。

1.3 改变主催化剂和助催化剂

苯氧基亚胺催化剂在生产上可以获得高质量的间规聚丙烯，而苯氧基亚胺催化剂活性较强，较之传统的工艺优势更为突出，在传统催化剂无法生产聚合物的领域得到了新的突破[1]。氟代芳基硼烷是MAO的替代品，活化效果更为突出。后过渡金属催化剂合成较为简单，可以获得较为可观的产率，较之传统的茂金属催化剂而言成本要更低，用量与负载茂金属催化剂量相近，这样可以大大降低生产成本，创造更大的经济效益。

2 聚丙烯新产品的开发开发方向

2.1 汽车聚丙烯专用料的开发

第一，汽车保险杠专用料要求具有良好的低温常温抗冲击性能，需要生产高橡胶含量抗冲共聚产品，提高橡胶中的乙烯含量，橡胶中乙烯含量应该控制在55%至60%之间，产品的橡胶含量应该控制在25%至35%。

第二，汽车保险杠专用料必须具有较高的刚性，当产品的橡胶含量增加时，产品的刚性会急剧下降，这也就要求在生产抗冲产品时，第一反应器的均聚过程必须提高等规度，最大限度提高刚性。等规度控制在98%以上，才能在一定程度上抵消一些橡胶相对刚性的影响，做到刚性和韧性平衡。

第三，严格控制氢气加入量，提高产品的流动性。汽车保险杠作为注塑类产品，需要高流动性，有利于下游的加工。MFR需要控制在15g/min至30g/min。

2.2 医用聚丙烯产品开发

医用聚丙烯主要用于制造医用导管、输液容器、平板式人工肾的夹板、包装材料、注射器等。需要产品性能稳定，不易降解，无毒，而且要求机械性能优良。

开发医用类牌号，得使用相应的抗菌剂，达到长期抗菌和杀菌的目的。和常规理化消毒方法相比，其杀菌时间长，而且效果好。以下是添加Novaron抗菌剂后的效果：

2.3 PPR管材专用料产品开发

PPR管的开发需要从以下方面入手：

反应器内生产低溶质粉料的同时，尽量多的提高乙烯含量，乙烯含量最好提高到4%。溶质在0.3的情况下，要提高乙烯含量是比较困难的，因为乙烯含量越高，相应的溶质会升高。

适度控制硅烷加入量，提高产品等规度，是产品保持良好的刚性。

可以通过选择不同的催化剂来使产品保持大的分子量分布，最好生产款峰或者双峰产品，有利于提高管材韧性，可以增强抗裂纹扩展性能。宽分子量分布还有利于提高剪切性能，易于挤出加工。

挤压造粒阶段合理使用添加剂，长期热稳定性对PPR管来说非常重要，所以需要添加长期热稳定剂配方。添加剂配方种类非常多，不同的生产厂家有自己的配方。以下是一些稳定型添加剂配方案例，仅供参考：

结束语

随着聚丙烯工艺技术的不断发展，聚丙烯产品在各方面对人们的生活产生更大的影响。在竞争日益激烈的情况下，不断提高产品性能，扩大产品应用领域，才能更好地满足市场竞争的需要，为企业创造效益。聚丙烯产品的开发，应该立足高流动、高刚性、高抗冲和高透明类产品。在车用保险杠、医用注射器、纤维料、薄膜料和管材料等领域中，都要不断提升科技竞争力。

参考文献

[1]胡杰.聚丙烯催化剂与高性能产品开发技术进展[J].分子通报，2013，（9）：61-67.

[2]孙登攀.浅析聚丙烯催化剂技术的发展[J].中国化工贸易，2015，（11）.