降解法在煤基聚丙烯生產中的應用

潘 猛

（中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西，榆林719000）

降解法通過在擠壓機中加入過氧化物，使聚丙烯長鏈降解為短鏈，從而獲得所需熔體流動速率（MFR） 產品，即可控流變性聚丙烯（CRPP）[1]。降解法多用于生產MFR高于35g/10min的高端纖維料，主要特性是具有獨特的膜料拉伸能力，強力高，主要應用于手術衣、防護服、口罩等無紡布領域。

1 實驗部分

1.1 主要原料

PP粉料，牌號L5E89，MFR為3.5g/10min，中煤陜西公司化工分公司聚丙烯裝置；

抗氧劑，牌號168、1010，顆粒狀固體，北京極易；

降解劑，牌號DHBP-95（20%2，5-二甲基-2，5-二（叔丁基過氧基） 己烷，80%PP母料），顆粒狀固體，江蘇強盛。

1.2 主要設備及儀器

雙螺桿擠出機，T95Plus型號，南京瑞亞擠出機械制造有限公司；

熔體流動速率儀，M50型號，意大利CEAST公司；

高速混合機，V-10型號，江陰市榮德機械有限公司；

拉伸試驗機，Z010型號，德國ZWICK/ROELL公司；

懸臂梁沖擊試驗機，9050型號，意大利CEAST公司。

1.3 樣品制備

將L5E89粉料與不同比例降解劑（0.4‰，0.7‰，0.8‰，1.1‰） 進行混合造粒，制得不同粒料樣，供檢測。

1.4 性能測試與結構表征

依據GB/T3682-2000標準，測定了幾種試樣的MFR，得到了不同配比對應的MFR趨勢圖，如圖1所示。通過與向小剛等[2]所做的實驗結果對比得出，DCP的降解能力最強，DHBP-95次之，DTBP的降解能力最差。

在得出了DHBP-95的使用比例后，又制出了三批MFR為38的聚丙烯粒料，并分別依據GB/T1040.2-2006標準測定了拉伸性能，依據GB/T9341-2008標準測定了彎曲性能，依據GB/T1843-2008標準測定了懸臂梁沖擊強度。相關數據如表1所示。

張璐等[3]分別對四批石化基聚丙烯降解樣品進行了力學性能檢測，對比結果如表2所示。

2 結果與討論

2.1 低MFR轉產成本高

圖1 不同降解劑對聚丙烯MFR的影響Fig.1 The effect of different degradation on MFR

表1 三批降解法聚丙烯纖維料力學性能指標Table 1 The mechanical properties of three PP Fiber

表2 四種石化公司聚丙烯纖維料性能指標Table2 The mechanical properties of four PP Fiber

劉勇等[4]對聚丙烯降解前后MFR與分子量分布的變化做了研究，得出數值表明當基礎料MFR較小時，降解產品分子量分布也會變得更窄，因此較小MFR基礎料對無紡布力學性能較好。但此時會消耗較多降解劑，增大生產成本。中煤陜西公司將基礎料MFR從3.5g/10min提高至12g/10min，從而降低了降解劑用量，既保證了較窄的分子量分布，又節約了生產成本。

2.2 降解劑加入量難以控制

降解劑加入比例非常低，即使較小波動，也會使物料MFR瞬間產生較大變化，極易導致纏刀甚至灌腸的惡性事故。因此在整個生產過程中，必須保證下料稱的準確性。

2.3 降解劑分解量難以控制

如何保證降解劑在造粒機內分解混合均勻是整個生產控制的關鍵。在生產高MFR產品時，主要通過關小節流閥開度[5]，增加物料停留時間，從而保證分子鏈降解均勻。筒體溫度也是影響降解反應的關鍵因素。通常情況下，溫度每升高10℃，反應速率會提高一倍[6]，溫度每降低10℃，半衰期將延長一倍[7]。因此應盡量提高筒體段溫度，保證降解劑充分降解。

2.4 工藝調整幅度大

高MFR產品生產的難點在于降解劑混煉不均勻，從而在同一時刻不同模孔切出的粒子也會存在MFR不同的現象。因此既要保證降解劑充分分解，又要保證其混合均勻，這就需要工藝人員及時調整溫度、節流閥開度、切刀轉速、刀壓等參數，避免出現切粒問題的惡化。

3 結論

1）降解法在煤基聚丙烯產品上的拉伸屈服強度與在石化企業聚丙烯產品上的應用性能基本一致，未見明顯差異。

2）煤基聚丙烯降解料的彎曲模量比石化基聚丙烯降解料稍低一些，其懸臂梁缺口沖擊強度比石化基聚丙烯降解料有所提高。

3）煤基聚丙烯降解料的剛性比石化基聚丙烯降解料稍低一些，相對來講，具有更好的韌性，滿足無紡布的力學性能要求。