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高熔指熔喷PP材料是怎么生产出来的?

日期:2020-03-06来源:甬江集团

(一)高熔指PP的市場需求


聚丙烯的熔體流動性能與其分子量密切相關。由常規的Ziegler-Natta催化體系制備得到的商品聚丙烯樹脂的重均分子量一般在3×105~7×105之間。這些常規聚丙烯樹脂的熔融指數一般較低,限制了應用範圍


隨著化學纖維工業及紡織機械工業的飛速發展,非織造布工業迅速崛起。聚丙烯的一系列優點使它成為非織造布的首選原料。隨著社會的發展,非織造布的應用領域趨於廣闊:在醫療衛生方面,非織造布可用以製造隔離服、口罩、手術服、婦女衛生巾、嬰兒尿布等等;作為建築和土工材料,非織造布可以用於屋頂防水、道路施工、水利工程方面,或採用紡粘、針刺復合技術生產高級屋面氈,其使用壽命比傳統的瀝青油氈高5~10倍;過濾材料也是非織造布發展最快的產品之一,可用於化工、醫藥、食品等行業的氣體、液體過濾,具有和大的市場潛力;此外,在生活家用方面,非織造布可用於合成革、箱包、衣襯、裝飾布、揩布的製造


正是由於非織造布的不斷發展,對其生產和應用的要求也不斷提高,如熔噴、高速生產、薄型產品等。因此,對非織造布的主要原料聚丙烯樹脂的加工性能的要求也相應提高;此外,高速紡或細旦聚丙烯纖維的生產也要求聚丙烯樹脂具有良好的熔融流動性能;一些不能耐高溫的顏料更需要加工溫度相對較低的聚丙烯作為載體。所有這些都要求以能在較低溫度下加工的超高熔融指數聚丙烯樹脂為原料

熔噴布專用料就是高熔融指數的聚丙烯。熔融指數是指熔體每10分鐘通過標準口模毛細管的質量,數值越大,表示材料的加工流動性越好。聚丙烯的熔融指數越高,熔噴出的纖維就越細,製作成的熔噴布過濾性也就越好


(二)制備高熔融指數聚丙烯樹脂的方法


一是通過控制聚合反應工藝以控制聚丙烯的分子量及分子量分布,如採用提高阻聚劑如氫氣濃度的方法降低聚合物的分子量,從而提高熔融指數。這種方法受催化體系、反應條件等因素的限制,熔融指數的穩定性較難控制,實施比較困難


燕山石化用茂金屬催化劑在前幾年就在直接聚合熔指1000以上的熔噴料了,由於穩定性較難控制,一直沒有大批量聚合。今年發生疫情以來燕山石化,採用2010年開發的可控降解聚丙烯熔噴料生產技術,於2月12日產出聚丙烯熔噴無紡布專用料,同時採用茂金屬催化劑在裝置上進行了工業試驗,目前已經生產出產品,正發往下游用戶試用


另一種方法是將常規聚合得到的聚丙烯進行控制降解,降低其分子量,提高熔融指數

過去常用高溫降解方法來降低聚丙烯的分子量,但這種高溫機械降解的方式有許多弊端,如添加劑流失及熱分解、工藝不穩定等不利因素。此外還有超聲波降解等方法,但這些方法往往需要有溶劑的存在,增加了工藝難度和成本。近年來,聚丙烯化學降解的方法逐漸得到了廣泛應用。


(三)化學降解法生產高熔指PP


化學降解法是使聚丙烯和化學降解劑如有機過氧化物等在螺桿擠出機中進行反應,使聚丙烯分子鏈發生斷裂而降低其分子量。與其它降解方法相比,它具有降解完全、熔體流動性好、制備工藝簡便易行等優點,容易進行大規模工業化生產。這個也是改性彩票廠商採用最多的方法。


一、設備的要求


高熔指跟普通PP改性設備完全不一樣,做噴熔料的設備需要長徑比更長,且機頭需為垂直機頭,或採用水下平台(無錫華辰有類似的水下切);物料很稀,從機頭出來後需要立馬接觸水,便於冷卻;


生產常規聚丙烯,擠出機切粒速度是每分鐘70米,而高熔指聚丙烯則要求切粒速度達到每分鐘120米以上。另外,由於高熔指聚丙烯流速快,其冷卻距離也要從4米增加到12米。


做熔噴料的機器要求換網不斷條,一般採用雙工位換網器。電機功率要求大很多,螺桿元件裡面的剪切塊會用的多一些;


據科亞潘工介紹:熔噴專用料雙螺桿線有相當的特殊性


1、要進料(PP、DCP等)平穩;


2、要據復合配方的半衰期確定合適長徑比和開口的軸向位置(已進化至第三代,確保CR-PP反應擠出順暢運行);


3、要保證熔指在公差範圍內的前提下有較高的產量(30多根成品條比僅十幾條有較高性價比和摻合的基礎);


4、必須配特種下水模頭。熔體與受熱要均勻,廢料量要少;


5、應配備熔噴料成熟冷切粒機為較佳(業內有口碑),以確保成品粒的成色和高一級品率;


6、如有在線檢測反饋則更佳。


另外,側餵料加入液體的降解引發劑由於添加比例小的關係對精度要求更高。做側餵料設備的如:進口的布拉本達,久保田,國產的松耐等。


二、目前採用的降解催化劑


1、過氧化二叔丁基(Di-t-butyl peroxide),又稱二叔丁基過氧化物,引發劑a,硫化劑dTBP,無色至微黃色透明液體,不溶於水,與苯、甲苯、丙酮等有機溶劑混溶。有強氧化性,易燃,常溫下較穩定,對撞擊不敏感。


2、雙二五硫化劑,簡稱DBPH,化學名稱2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷,分子量290.44。淡黃色液體及膏狀和乳白粉狀,相對密度0.8650。凝固點8℃。沸點50~52℃(13Pa)。折射率1.418~1.419。液體黏度6.5mPa.s。閃點(開杯)58℃。溶於大部分醇、醚、酮、酯、芳香烴等有機溶劑,不溶於水。


三、熔指的測試


熔指測試需要根據《GB/T 30923-2014 聚丙烯熔噴專用料》,進行測試;普通的熔指儀不可以測試。高熔指是採用體積法,而不是質量法來測試。


國產的設備還有承德優特、廣信電子科技、杭州金邁、吉林科教儀器廠,進口的還有Zwick承德市金建檢測儀器有限公司,其生產的MFI-2322H熔體流動速率儀專用於超高流動聚丙烯材料的MVR測定,符合《GB/T 30923-2014 聚丙烯熔噴專用料》產品出廠檢測試驗要求,測試範圍:(500--2500)cm3/10min。



當然,高熔指PP並不只是一個熔融指數,要求分子量分布窄、灰分低、無其他產物殘留、紡絲性能好,過濾效率高,電荷儲存能力高,因此下游廠商還需要對廠商產品進行測試才能應用。


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