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摘要::聚丙烯是一种热塑性合成树脂,由于其性能非常好而被众多领域使用。尤其是电子、建材、汽车工业等领域的应用极其普遍。因此,无论如何聚丙烯产品的质量必须过关。虽然聚丙烯产品的质量在生产过程中不容易控制,但在聚丙烯生产工艺中严格控制产品质量也不是没有方法。从聚丙烯产品的质量指标入手,深入分析,或借鉴同行的先进经验等都能达到对应的目的。
关键词:聚丙烯;生产工艺;质量控制
引言
聚丙烯是一种化学性能稳定的通用塑料之一,由于其无味、无毒,是最轻的常用树脂,而且很容易直接加工成型或被回收再利用。所以,聚丙烯在各个领域中都很常见。为满足人们的各类需求,在其生产过程中必须强化质量方面的控制,使聚丙烯产品的规格、熔体流动速率、灰分含量等方面的质量指标,符合相关标准。接下来一起探讨,如何控制或提高聚丙烯产品质量。
一、控制熔融指数
(一)熔融指数的影响因素
熔融指数是热塑性塑料在特定温压下,熔体十分钟内流经标准孔径的质量。熔融指数的大小直接决定产品的不同用途。因此熔融指数一般情况下,主要通过加入氢气进行调节或控制。氢气与丙烯质量比值越大,熔融指数就越大,所以首先应了解熔融指数的影响因素(如氢或丙烯加入的准确性;操作参数货催化剂的调氢功能;聚合釜轴封密封或系统密封的相关影响以及聚合釜的撤热效果等)。
(二)控制熔融指數的相应措施
采用DQC高效催化剂,其活性很高,对氢气的调节能力也非常好,生产聚丙烯粉料时,比络合Ⅱ催化剂体系的熔融指数更容易控制,而且络合Ⅱ催化剂无法生产高熔料。除了选择高效催化剂之外,还可以控制相关的操作参数,比如加氢量的大小或三剂加入量等。当生产不够平稳、放空丙烯时,应适当加入氢气。通常氢气与丙烯质量比可以根据生产需要进行适当的调整。
聚合釜的温控应在操作中保持平稳,及时给水,确保熔融指数的合格率不受影响。投料完毕后,升温时尽量不要过快,控制在50~60min之内,避免升温过快反应剧烈,导致产品颗粒形态不佳;升温太慢,会导致生产效率变低。控制升温速度,可使相关反应放热平稳,便于后续操作。毕竟在控制过程中,若给水不及时,会因为反应太剧烈而回收丙烯,再补充氢气时氢气的加量也应严格控制,否则就会导致熔融指数不达标;若给水过早,则会降低催化剂的活性,致使聚丙烯的产量降低。
二、控制等规指数
等规指数是等规聚丙烯在整个聚合物中的含量,是划分PP牌号等级的重要指标。通常影响等规指数的因素主要有:催化剂、活化剂及DDS的自身性能或三剂加入量的相关配比;丙烯原料存在杂质以及工艺参数等。
平稳生产时,每釜加入催化剂:40~70g,活化剂:0.4~1.0L;DDS:170~250ml。也可以根据原料情况适当调整三剂的用量,达到平稳生产的目的。在实操过程中,若原材料质量好的话,对应的催化剂可以少加一些,当原料的杂质过多时,应综合考虑灰分或氯含量等方面的具体指标,酌情添加催化剂。其中DDS的主要作用是提升催化剂的定向能力,特定范围内多加DDS有助于提高等规度。
丙烯原料中的CO、COS等杂质,都会影响产品等规度。因为这些杂质能参与聚合分子链中,使高分子链不再规整,导致产品等规结构发生变化。当相关杂质含量过高时,氧和水不仅会降低催化剂活性,一定程度上还影响了催化剂的定向能力。因此,在实际生产中必须对相关的原料质量进行严格管控,尽量排除杂质[2]。
在生产过程中,先投丙烯和活化剂,后用丙烯冲催化剂到聚合釜,可以使大部分杂质被活化、分解,消耗部分活化剂能确保催化剂的活性,有助于提升产品的等规指数,若先投催化剂,则丙烯中的杂质会与催化剂起反应生成无规物,致使催化剂失去活性,降低等规度。
三、控制灰分含量
聚丙烯灰分主要来自于相关的催化剂、活化剂以及因装置系统不干净,而混入些许机械杂质等。在控制灰分含量时,可以采用高活性催化剂体系,有效提高丙烯产品的产率,减少三剂的加入;对丙烯材料进行去除杂质处理,降低铝钛物质的含量,提高催化剂对应产品的得率;选择最佳工艺条件,使相关的反应时间更加充足,使单釜转化率得以有效提升[1]。
四、挥发分以及氯含量的控制
由于催化剂TiCI4在生产过程中会使丙烯产品中氯的含量增加,而且氯的含量过高会腐蚀后续的加工设备,因此,必须严格控制聚丙烯中氯的含量。若想降低氯含量就必须减少铝钛物质的量比,即减少对三剂的消耗。此外,在降低产品中挥发分含量时,应确保闪蒸充分且彻底,排除聚丙烯粉料中的烃类物质,然后采用干燥的氮气,避免混入其他挥发性物质或水分。
五、控制抗拉伸屈服强度及表观密度
聚丙烯产品的拉伸屈服强度与等规度及熔融指数成正比。因此,改变聚丙烯的力学性能,可以调节等规度或者熔融指数。在生产过程中,必须根据相关的使用要求,综合考虑等规度、熔融指数以及对应的抗拉伸屈服强度,进行相关的调节。毕竟这些都是生产过程中的重要指标,不能为了满足单一的质量标准而对其他指标随意调节。
此外,聚丙烯的密度是熔融压片之后的真密度。而表观密度则是聚烯烃树脂的最小密度,具有加工成本低、成品轻便省材料等优点;在聚丙烯质量指标中不涉及生产方法以及对应的工艺技术,其仅与催化剂的颗粒度有关,因此,在聚丙烯质量管控时,应采用粒度最佳的催化剂牌号。聚丙烯的表观密度越大,颗粒的流动性越好,越便于加工,而且体积小包装、运输都很方便。
结束语
总之,聚丙烯产品在人们日常生活中发挥着无可替代的作用。聚丙烯产品已经覆盖众多领域,满足着各类不同的需求。因此,质量管控是聚丙烯生产中无比重要的环节。由于影响质量指标的因素众多,所以应根据相关产品的要求,综合多方面指标的考虑,找出最佳调整方案,力求聚丙烯能够稳定生产,最终实现产品质量合格,成本可控。
参考文献
[1] 司希河.聚丙烯生产工艺中的产品质量控制分析[J].石河子科技, 2020(1):7-8.
[2] 陈佳梁.聚丙烯装置挤压机组安装关键技术浅析[J].安装, 2020(8):19-21.
中国石化海南炼油化工有限公司 578101
关键词:聚丙烯;生产工艺;质量控制
引言
聚丙烯是一种化学性能稳定的通用塑料之一,由于其无味、无毒,是最轻的常用树脂,而且很容易直接加工成型或被回收再利用。所以,聚丙烯在各个领域中都很常见。为满足人们的各类需求,在其生产过程中必须强化质量方面的控制,使聚丙烯产品的规格、熔体流动速率、灰分含量等方面的质量指标,符合相关标准。接下来一起探讨,如何控制或提高聚丙烯产品质量。
一、控制熔融指数
(一)熔融指数的影响因素
熔融指数是热塑性塑料在特定温压下,熔体十分钟内流经标准孔径的质量。熔融指数的大小直接决定产品的不同用途。因此熔融指数一般情况下,主要通过加入氢气进行调节或控制。氢气与丙烯质量比值越大,熔融指数就越大,所以首先应了解熔融指数的影响因素(如氢或丙烯加入的准确性;操作参数货催化剂的调氢功能;聚合釜轴封密封或系统密封的相关影响以及聚合釜的撤热效果等)。
(二)控制熔融指數的相应措施
采用DQC高效催化剂,其活性很高,对氢气的调节能力也非常好,生产聚丙烯粉料时,比络合Ⅱ催化剂体系的熔融指数更容易控制,而且络合Ⅱ催化剂无法生产高熔料。除了选择高效催化剂之外,还可以控制相关的操作参数,比如加氢量的大小或三剂加入量等。当生产不够平稳、放空丙烯时,应适当加入氢气。通常氢气与丙烯质量比可以根据生产需要进行适当的调整。
聚合釜的温控应在操作中保持平稳,及时给水,确保熔融指数的合格率不受影响。投料完毕后,升温时尽量不要过快,控制在50~60min之内,避免升温过快反应剧烈,导致产品颗粒形态不佳;升温太慢,会导致生产效率变低。控制升温速度,可使相关反应放热平稳,便于后续操作。毕竟在控制过程中,若给水不及时,会因为反应太剧烈而回收丙烯,再补充氢气时氢气的加量也应严格控制,否则就会导致熔融指数不达标;若给水过早,则会降低催化剂的活性,致使聚丙烯的产量降低。
二、控制等规指数
等规指数是等规聚丙烯在整个聚合物中的含量,是划分PP牌号等级的重要指标。通常影响等规指数的因素主要有:催化剂、活化剂及DDS的自身性能或三剂加入量的相关配比;丙烯原料存在杂质以及工艺参数等。
平稳生产时,每釜加入催化剂:40~70g,活化剂:0.4~1.0L;DDS:170~250ml。也可以根据原料情况适当调整三剂的用量,达到平稳生产的目的。在实操过程中,若原材料质量好的话,对应的催化剂可以少加一些,当原料的杂质过多时,应综合考虑灰分或氯含量等方面的具体指标,酌情添加催化剂。其中DDS的主要作用是提升催化剂的定向能力,特定范围内多加DDS有助于提高等规度。
丙烯原料中的CO、COS等杂质,都会影响产品等规度。因为这些杂质能参与聚合分子链中,使高分子链不再规整,导致产品等规结构发生变化。当相关杂质含量过高时,氧和水不仅会降低催化剂活性,一定程度上还影响了催化剂的定向能力。因此,在实际生产中必须对相关的原料质量进行严格管控,尽量排除杂质[2]。
在生产过程中,先投丙烯和活化剂,后用丙烯冲催化剂到聚合釜,可以使大部分杂质被活化、分解,消耗部分活化剂能确保催化剂的活性,有助于提升产品的等规指数,若先投催化剂,则丙烯中的杂质会与催化剂起反应生成无规物,致使催化剂失去活性,降低等规度。
三、控制灰分含量
聚丙烯灰分主要来自于相关的催化剂、活化剂以及因装置系统不干净,而混入些许机械杂质等。在控制灰分含量时,可以采用高活性催化剂体系,有效提高丙烯产品的产率,减少三剂的加入;对丙烯材料进行去除杂质处理,降低铝钛物质的含量,提高催化剂对应产品的得率;选择最佳工艺条件,使相关的反应时间更加充足,使单釜转化率得以有效提升[1]。
四、挥发分以及氯含量的控制
由于催化剂TiCI4在生产过程中会使丙烯产品中氯的含量增加,而且氯的含量过高会腐蚀后续的加工设备,因此,必须严格控制聚丙烯中氯的含量。若想降低氯含量就必须减少铝钛物质的量比,即减少对三剂的消耗。此外,在降低产品中挥发分含量时,应确保闪蒸充分且彻底,排除聚丙烯粉料中的烃类物质,然后采用干燥的氮气,避免混入其他挥发性物质或水分。
五、控制抗拉伸屈服强度及表观密度
聚丙烯产品的拉伸屈服强度与等规度及熔融指数成正比。因此,改变聚丙烯的力学性能,可以调节等规度或者熔融指数。在生产过程中,必须根据相关的使用要求,综合考虑等规度、熔融指数以及对应的抗拉伸屈服强度,进行相关的调节。毕竟这些都是生产过程中的重要指标,不能为了满足单一的质量标准而对其他指标随意调节。
此外,聚丙烯的密度是熔融压片之后的真密度。而表观密度则是聚烯烃树脂的最小密度,具有加工成本低、成品轻便省材料等优点;在聚丙烯质量指标中不涉及生产方法以及对应的工艺技术,其仅与催化剂的颗粒度有关,因此,在聚丙烯质量管控时,应采用粒度最佳的催化剂牌号。聚丙烯的表观密度越大,颗粒的流动性越好,越便于加工,而且体积小包装、运输都很方便。
结束语
总之,聚丙烯产品在人们日常生活中发挥着无可替代的作用。聚丙烯产品已经覆盖众多领域,满足着各类不同的需求。因此,质量管控是聚丙烯生产中无比重要的环节。由于影响质量指标的因素众多,所以应根据相关产品的要求,综合多方面指标的考虑,找出最佳调整方案,力求聚丙烯能够稳定生产,最终实现产品质量合格,成本可控。
参考文献
[1] 司希河.聚丙烯生产工艺中的产品质量控制分析[J].石河子科技, 2020(1):7-8.
[2] 陈佳梁.聚丙烯装置挤压机组安装关键技术浅析[J].安装, 2020(8):19-21.
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