Polypropylene(Polypropylene)是一種廣泛使用的聚合物材料,簡稱PP,具有良好的熱塑性能。因其無色、無味、無毒的物理特性,目前被用作輕質通用塑料。聚丙烯性能優異,安全無毒,原料價格低廉,制備産品輕便,是一種綠色環保材料,目前已應用于産品包裝,化工原料,汽車零部件,建築管道等領域。
一、PP産品生産工藝簡介。
從20世紀50年代開始研究聚丙烯合成技術。從傳統的溶劑聚合法(也稱爲泥漿法)改進到更先進的溶液聚合法,發展到現在的液相本體、氣相本體聚合法,随着生産技術的發展,原始的溶劑聚合法在現在的工業中不再使用。
從世界聚丙烯先進的生産技術來看,現在Basell公司每年生産的聚丙烯超過世界總産量的50%,主要采用Spheripol雙環管氣相聚合技術,Basell公司開發生産的Spherizone聚丙烯合成技術、北歐化工公司開發生産的Borstar聚丙烯合成技術得到了普及。
1.1Spheripol技術。
Basell公司開發運營的Spheripol雙環管氣相聚丙烯技術是目前經驗豐富的新型聚丙烯合成技術,與傳統生産技術相比,生産的聚丙烯産品質量更好,産量更大。
經過四代催化劑的改進,已經形成了雙環管結構的聚丙烯合成反應器,在此過程的基礎上生産出了各種..的聚丙烯産品。雙環管結構可以通過改變合成過程中的壓力獲得性能更好的聚丙烯産品,實現聚丙烯大分子質量和聚丙烯大分子形态的控制;經過多次改進,得到的第四代催化劑純度更高,機械性能更好,耐磨性更高。
采用雙環管反應結構,可使生産操作更加方便;提高反應壓力,使整個生産過程中氫含量增加,在一定程度上改善了聚丙烯産品的各種性能;同時,根據雙環管結構的優良特性,可生産出相對質量較高的聚丙烯産品和較小的聚丙烯産品,使所生産的聚丙烯産品分子質量分布更廣,所得聚丙烯産品更均勻。
該結構可以更好地促進反應材料之間的傳熱。如果結合更先進的茂金屬催化劑,未來将生産出性能更好的聚丙烯産品。雙環管反應器結構提高了生産效率,使生産過程更加方便靈活,在一定程度上提高了聚丙烯産品的産量。
1.2Spherizone技術。
随着雙峰聚丙烯市場需求的不斷增長,Basell公司開發了一種全新的生産工藝。Spherizone工藝主要用于雙峰聚丙烯的生産,其主要創新之處在于,在同一反應器中,對反應器進行分區,可單獨調節各反應區的反應溫度、反應壓力和氫濃度,在合成聚丙烯時,在聚丙烯分子鏈不斷增長的過程中,在生産條件不同、生産條件可控的反應區進行循環,一方面合成性能更好的雙峰聚丙烯,另一方面得到的聚丙烯産品均勻性更好。
1.3Borstar技術。
Borstar聚丙烯合成技術是北歐化工在Basell公司聚丙烯合成技術的基礎上,在雙環管結構反應器的基礎上,與氣相流化床反應器串聯,生産出性能更好的聚丙烯産品。
在此之前,所有聚丙烯合成工藝将反應溫度控制在70℃左右,避免生産過程中産生氣泡,使聚丙烯産品更加均勻。北歐化工設計的Borstar工藝允許更高的工作溫度,甚至超過丙烯工藝的臨界值。溫度的提高也促進了工作壓力的增加,工藝中幾乎沒有氣泡,是一種性能更好的聚丙烯合成工藝。
當前該工藝的特點概括如下:一是催化劑活性較高;二是在雙環管反應器的基礎上串聯氣相反應器,可以更方便地調節合成大分子的分子質量和大分子形态;三是在雙峰聚丙烯生産過程中得到的每一個峰值都可以實現較窄的分子質量分布,二是提高了工作溫度,避免了聚丙烯分子溶于丙烯的現象,避免了聚丙烯産品粘在反應釜内壁。
二、聚丙烯的應用進展。
Polypropylene(Polypropylene)因其生産工藝成熟,原料價格低廉,産品安全無毒,環境友好,已廣泛應用于産品包裝、日用品生産、汽車制造、建築材料、醫療器械等領域。因爲現在人們對綠色生活的追求,對環保提出了更多的要求,所以聚丙烯取代了許多環保材料。
2.1聚丙烯管材産品開發。
非常規共聚聚丙烯管,又稱PPR,是目前需求量較大的聚丙烯産品之一,具有良好的機械性能和抗沖擊性。作爲原料制成的管材,機械強度高,重量輕,耐磨耐腐蝕,便于進一步加工。由于能承受高溫熱水,根據質量檢測使用壽命長,産品質量好,穩定性高,已廣泛應用于冷熱水輸送。
由于其性能穩定、安全可靠、價格合适,被中國建設部等相關部門列爲推薦的管件材料,應逐步用PPR等綠色環保管道取代傳統管道。在政府的倡導下,中國80%以上的住宅建築使用PPR綠色管道。随着中國建築業的快速發展,對PPR管道的需求也在增加。據統計,年平均需求約爲200kt。
2.2聚丙烯薄膜産品的開發。
薄膜制品也是目前需求較大的聚丙烯制品之一,薄膜制造是聚丙烯的重要應用途徑,據統計,每年生産的聚丙烯約20%用于薄膜生産。聚丙烯薄膜性質穩定,環境友好,可用于多種産品包裝,作爲精密産品的各種絕緣材料,也可用于建築材料等多個領域。特别是近年來開發了更多附加價值更高的聚丙烯薄膜材料。例如,丙烯-乙烯-1-丁烯三元聚丙烯薄膜可用于低溫熱封層,具有更大的市場需求。
與傳統的薄膜熱封材料相比,還可以實現更好的機械強度和抗沖擊性能。薄膜産品種類繁多,需求量大的代表性薄膜有:雙向拉伸BOPP薄膜、流延聚丙烯CPP薄膜、CPP薄膜多用于食品和醫藥産品包裝,BOPP薄膜多用于産品包裝和粘合産品生産。數據顯示,中國每年需要進口約80kt的薄膜聚丙烯材料。
2.3汽車聚丙烯産品開發。
經過改性後,聚丙烯材料具有較好的加工性能,機械強度高,經過多次沖擊後能保持良好的性能,符合安全、環保的發展理念,因而被廣泛應用于汽車行業。
目前,聚丙烯産品用于汽車儀表闆、内飾材料、保險杠等各種汽車零部件。改性後的聚丙烯産品已經成爲汽車零部件的主要塑料産品,尤其是高端聚丙烯材料。
伴随着我國對汽車生産要求的不斷提高,以及對汽車制造業環保意識的汽車工業的發展必須解決汽車聚丙烯材料的回收問題。目前汽車工業中使用聚丙烯産品的主要問題是缺乏高端聚丙烯産品的供應,要求聚丙烯産品綠色、環保、無污染,具有更高的耐熱性、更高的機械強度和更強的耐化學腐蝕性。
到2020年,我國将實行國六标準,汽車将實行輕量化發展,聚丙烯産品性價比高,重量輕,将具有更大的優勢,在汽車工業中應用更廣泛。
2.4開發醫用聚丙烯産品。
聚丙烯合成材料安全無毒,生産成本低,使用環保,醫療設備多用于藥品包裝、注射器、輸液瓶、手套等領域。