雙峰薄膜樹脂7000F的開發(fā)論文范文
一、前言
雙峰聚乙烯是指分子量分布曲線呈現(xiàn)兩個峰值的聚乙烯樹脂,與普通聚乙烯相比雙峰聚乙烯同時具備優(yōu)良的物理機械強度和優(yōu)異的加工性能---其中高分子量部分用以保證其物理機械強度,低分子量部分在樹脂中起到潤滑作用,用以改善產(chǎn)品加工性。這樣的雙峰聚乙烯在通過吹塑加工過程中,不僅加工性優(yōu)于一般單峰分子量分布的聚烯烴,更容易加工,產(chǎn)率高,能耗低;而且由于熔體流動擾亂的減少,使產(chǎn)品力學(xué)性能更加穩(wěn)定。
雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品具有極高的機械強度、剛度和良好的加工性能(在高速時),可以加工成要求沖擊大、振動阻力大和機械強度高的充氣管狀薄膜,適合于制作超薄薄膜、購物袋、廢物袋、重負(fù)荷的包裝袋、食品和雜物及高檔商品的包裝、保鮮薄膜,所產(chǎn)薄膜具有較強擬紙性和抗張性。國內(nèi)對此種產(chǎn)品的需求目前主要依賴進(jìn)口,每年要花費大量的外匯,在這種情況下,開發(fā)出市場缺口大、塑料加工業(yè)急需的高強度、高剛度超薄膜聚乙烯樹脂,占領(lǐng)市場,滿足用戶的需求,意義是極其重大的。
二、研制過程
我們根據(jù)用戶的需求,對國內(nèi)市場進(jìn)行了廣泛地調(diào)查、走訪,了解到塑料加工行業(yè)對日本高強度膜專用樹脂產(chǎn)品具有濃厚的興趣,國內(nèi)需求量很大。因此,我們組織研究并進(jìn)行試生產(chǎn),并且對雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品的生產(chǎn)條件和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)作了多次改進(jìn),使雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品開發(fā)獲得成功。
1、雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品物性指標(biāo)
對開發(fā)新產(chǎn)品而言,科學(xué)地制定出產(chǎn)品的基礎(chǔ)物性參數(shù)是一項十分重要的工作,基礎(chǔ)物性參數(shù)制定的是否合理,將直接影響著產(chǎn)品的使用性能和技術(shù)水平,也將影響到產(chǎn)品試生產(chǎn)工作能否順利開展。對不同用途的聚乙烯產(chǎn)品有不同的性能要求,但最主要的是要滿足下游用戶或加工行業(yè)制品標(biāo)準(zhǔn)的要求,為此,我們通過對國外同類產(chǎn)品及國內(nèi)其它類型裝置同類產(chǎn)品的剖析,并廣泛征求用戶的意見、結(jié)合日本三井油化提供的數(shù)據(jù),對產(chǎn)品的性能指標(biāo)及操作條件重新研究設(shè)計了雙峰高強度膜專用樹脂的質(zhì)量指標(biāo)。
2、雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品合成工藝的研究
我們采取了淤漿法聚合工藝,原料乙烯和共聚單體(丙烯或丁烯-1)在以己烷為溶劑的聚合釜中通過催化劑作用,發(fā)生聚合反應(yīng),生成高密度聚乙烯(簡稱HDPE)產(chǎn)品,而雙峰高強度膜聚乙烯專用樹脂的基本物理是由三大特性---樹脂的熔體流動速率(MFR)、密度(D)、分子量分布(NNI)所決定,這些物性主要有聚合釜的操作條件來控制,另外好的助劑配方時樹脂在加工過程和使用過程中穩(wěn)定性的基本保證。
2.1 生產(chǎn)方式
樹脂的分子量分布是通過改變兩臺聚合釜的連接方式進(jìn)行控制的。聚合釜有三種連接方式:并聯(lián)A、并聯(lián)B與串聯(lián)方式生產(chǎn)。并聯(lián)A、并聯(lián)B方式生產(chǎn)分子量分布窄和中等寬度的產(chǎn)品,串聯(lián)方式生產(chǎn)分子量分布較寬的產(chǎn)品。因此,雙峰高密度聚乙烯樹脂的生產(chǎn)方式為串聯(lián)方式生產(chǎn)。
第一聚合釜生產(chǎn)的較高M(jìn)FR的聚乙烯漿液,經(jīng)閃蒸后進(jìn)入第二聚合釜再次加入乙烯和共聚單體,在氫氣濃度的控制下,重新進(jìn)行鏈的增長和轉(zhuǎn)移,生產(chǎn)較低MFR的聚乙烯漿液,然后再次閃蒸,并脫除未反應(yīng)的氫氣和乙烯,再經(jīng)分離、干燥、填加助劑、造粒、摻混后,才可得到最終產(chǎn)品。
2.2 兩聚合釜反應(yīng)溫度的研究
反應(yīng)溫度是促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行的動力之一,反應(yīng)溫度的高低對反應(yīng)速度的快慢起著重要的作用,也影響著分子鏈增長方式,從而就影響分子的結(jié)構(gòu)。雙峰高密度聚乙烯產(chǎn)品絕不是兩種分子量聚乙烯的簡單摻混,而是由其特殊的分子結(jié)構(gòu)決定的,這種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生與兩釜的反應(yīng)溫度及兩釜之間的反應(yīng)溫度梯度有很大關(guān)系,所以確定合理的反應(yīng)溫度十分重要。根據(jù)串聯(lián)生產(chǎn)方式,確定兩釜溫度。 2.3 兩釜催化劑濃度的研究
聚合釜中催化劑濃度不僅用于控制反應(yīng)速度的快慢,更主要的是用于調(diào)節(jié)分子量的大小。催化劑濃度越高,反應(yīng)速度越快,鏈增長過程中飽合的也越快,分子量也就越小,才可以保證低分子量和高分子量部份所占的比例,從而使產(chǎn)品具有雙峰分布的行為,但這只是其必要條件之一。
2.4 兩釜乙烯進(jìn)料比的研究
兩釜的乙烯進(jìn)料比是一項非常重要的參數(shù),它是決定高低分子量部份所占比例和分子量分布狀態(tài)的主要參數(shù),對產(chǎn)品的加工性能有很大影響,不僅要設(shè)計絕對合理,而且要控制十分穩(wěn)定。選擇一個理想的進(jìn)料比是一件比較困難的事情,即要有理論上的分析,又要有實際的檢驗,結(jié)合裝置實際生產(chǎn)經(jīng)驗,經(jīng)過多組小聚合試驗,才確定出最終的兩釜乙烯進(jìn)料比。
2.5 兩釜漿液的熔體流動速率(MFR)的研究
熔體流動速率是分子量大小的間接表征,熔體流動速率越大,則分子量越小,熔體流動速率越小分子量越大。另外,對于串聯(lián)牌號來說,第一聚合釜熔體流動速率的大小對產(chǎn)品分子量分布有較大影響,第二聚合釜熔體流動速率大小對產(chǎn)品的強度有較大影響,所以,兩釜漿液熔體流動速率選擇是否合理,對決定產(chǎn)品是否具有雙峰特性,有著重要意義,是一項十分重要的控制指標(biāo)。根據(jù)產(chǎn)品的不同用途和特征,確定兩釜的熔體流動速率(MFR)。
三、產(chǎn)品加工評價
使用日本三井RZ-200催化劑試生產(chǎn)的雙峰高強度膜專用樹脂高強度高剛度微薄膜料,經(jīng)幾家塑料加工廠家和日本三井油化進(jìn)行加工應(yīng)用試驗,試驗結(jié)果如下:
1、各試驗廠家的實測結(jié)果表明,雙峰高強度膜專用樹脂的物性指標(biāo)完全達(dá)到了設(shè)計要求。
2、雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品具有較高的抗沖擊強度、機械強度和剛度等特點,具有良好的加工性能。用該樹脂加工出的薄膜,成膜性好,擬紙性強、手感好。在穩(wěn)定的工藝條件下,其泡型穩(wěn)定,薄膜表面均勻,具有較好的透明度、抗拉性能和撕裂強度,特別是它的印刷性能和熱封性能優(yōu)良。該產(chǎn)品物性指標(biāo)超過國內(nèi)同類產(chǎn)品,達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。
四、結(jié)束語
雙峰高強度膜專用樹脂,通過多項指標(biāo)檢驗和加工試驗,證明雙峰高強度膜專用樹脂牌號是一種性能優(yōu)良的微薄膜樹脂,完全可以替代進(jìn)口的HDPE7000F樹脂,同時在設(shè)計生產(chǎn)過程中,又充分考慮到了國內(nèi)的生產(chǎn)現(xiàn)狀,因此我們的雙峰高強度膜專用樹脂料更能適合國內(nèi)設(shè)備的加工條件。
1、雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品在HDPE裝置上,產(chǎn)品的各項性能指標(biāo)完全達(dá)到了設(shè)計值。由此說明:雙峰高強度膜專用樹脂的三個基本物性指標(biāo):熔體流動速率(MFR)、密度(D)、分子量分布(NNI)的設(shè)計是準(zhǔn)確的,聚合操作條件設(shè)計是合理的。
2、雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品的加工試驗表明,吹出的薄膜,強度高,耐高溫性能好,制品的外觀、魚眼等均達(dá)到了要求。
3、試生產(chǎn)期間在原料質(zhì)量穩(wěn)定的情況下, 由于使用的RZ200催化劑具有活性高、氫調(diào)敏感性好等特點使試生產(chǎn)期間漿液的熔體流動速率控制穩(wěn)定,而且產(chǎn)品顆粒的熔體流動速率也控制在指標(biāo)范圍之內(nèi)。
4、雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品的其它各項質(zhì)量性能指標(biāo),如拉伸強度、斷裂伸長率等指標(biāo)都達(dá)到了產(chǎn)品的規(guī)定值。
5、使用新型催化劑RZ-200成功生產(chǎn)雙峰高強度膜專用樹脂產(chǎn)品,增加了我廠的塑料品種,拓寬了聚乙烯樹脂的市場,具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
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