聚丙烯生產工藝中的產品質量控制分析

（中海石油中捷石化有限公司，滄州市，061100） 司希河

近年來，隨著我國工業的不斷發展，對于聚丙烯的需求量不斷的增加，雖然國內的產能在逐漸上升，但是仍然供不應求。我國在聚丙烯工業生產方面最早始于上世紀七十年代，經過數十年的發展，目前聚丙烯的生產主要以溶劑法、氣相法、間歇式相本體法等生產工藝為主。但是無論是哪種生產工藝關于檢測聚丙烯產品質量的指標基本一致，其中關鍵性的指標主要包括溶體流動速率、回粉含量、表觀密度、等規度、力學性能、分子量分布以及熱血性能等。在聚丙烯產品的生產過程中需要對這些方面對產品質量進行有效的控制，才能確保聚丙烯產品質量符合標準。

1 等規度

按照聚丙烯中支鏈原子分布的位置，可以將聚丙烯分為三種類型，分別是等規立構、無規立構以及間規立構，所謂等規度即是等規立構聚丙烯在聚丙烯產品中的含量[1]。等規度主要表示的是聚丙烯分子立體規整度，同時也能反映聚丙烯產品結晶度，結晶度與等規度之間是正比例關系，結晶度隨著等規度的增加而增加。而結晶度越高則聚丙烯產品的耐熱性能、密度、硬度、熔點以及拉伸性能也越高，但是產品的沖擊強度會隨之下降，尤其是低溫條件下，沖擊強度的下降幅度極為明顯。

在聚丙烯產品的生產過程中為了確保產品質量，對于聚丙烯產品的等規度要進行嚴格的控制，一般主要從活化劑、催化劑以及原材料這幾方面進行控制。其一是活化劑，活化劑主要是用來聚丙烯原材料當中的雜質，保證催化劑可以有效發揮作用，所以適當的提高活化劑的劑量可以使聚丙烯產品等規度也隨之提高。但是在實際生產過程中要注意控制活化劑的劑量，不同用途的聚丙烯產品對于等規度的要求不同，并且活化劑的使用也有劑量限制，工作人員需要合理控制。其二是關于催化劑的使用，在聚丙烯產品生產過程中催化劑是直接影響產品等規度的因素，一般催化劑的定向能力越強則產品等規度越高[2]。因此，在生產過程中可以根據產品的實際需要強化催化劑的定向能力，促使產品等規度提升。其三是源于聚丙烯的原材料方面，聚丙烯的原材料當中含有多種雜質，雜質會影響催化劑作用的發揮，因此，如果要提升聚丙烯產品的等規度需要進行原材料進行徹底凈化，清楚原材料當中的硫化物、一氧化碳以及氮氧化合物等。

2 表觀密度

聚丙烯表觀密度指的是聚丙烯產品表觀體積與質量的比值，產品的表觀密度與粒料堆積密度之間為反比例關系，粒料堆積密度隨表觀密度的變大而變小，因此，產品表觀密度越大則聚丙烯產品越便于包裝運輸。此外，聚丙烯產品的表觀密度還可以反映產品的流動性能、顆粒狀態，在實際生產過程中，產品的標貫密度越大產品的流動性能越好，便于進行后續的深加工。影響聚丙烯產品標貫密度的因素主要有聚丙烯顆粒狀態、大小以及產品表面性質，一般呈圓球形的顆粒表觀密度較大，大小分布相對比較寬的表觀密度較大[3]。而影響這兩種因素的主要是生產過程中使用的催化劑，一般催化劑性能越好則生產出來的聚丙烯產品顆粒形態越圓，大小越均勻，因此，影響聚丙烯產品表觀密度的主要因素是催化劑，比如使用SHACTM501 所生產的聚丙烯產品顆粒形態一般不規則，大小也不均勻，其 表 觀 密 度 大 致 在285～315kg·m-3。 使 用SHACTM601催化劑所生產的聚丙烯產品顆粒形態一般顆粒形態為比較規則的球狀，大小也比較均勻，其表觀密度大致在330～360kg·m-3。

3 分子量分布

聚丙烯本質上是由結構組成相同但是分子量分布不同的高分子混合物聚集而成的，分子量分布主要反映的是聚合物當中分子量分散程度，通常以Mw/Mn 表示（Mw 表示重均分子量，Mn 表示數均分子量），二者比值越小則說明聚合物分子量分布均一，二者的比值越大則說明聚合物分子量大小不一。聚丙烯產品分子量分布指標主要影響的是聚丙烯產品的加工性能和機械性能，如果是用于注塑產品，分子量分布越寬則加工性能就越好，但是與此同時產品的拉伸強度會下降，拉伸率縮小。如果是纖維級聚丙烯一般要求產品分子量分布略小一些，這有助于提升產品的纖維質量。

影響產品分子量分布指標的主要因素也是催化劑，此外，Al/Ti、聚合溫度等因素也會對分子量分布產生影響[4]。在一定溫度條件下，聚合溫度越高分子量分布越窄，二者呈反比例關系，當Al/Ti 處于較低值時，助催化劑的濃度上升，產品分子量分布會變窄，但是當Al/Ti 值升高到一定程度時，無論助催化劑的濃度如何變化幾乎不會對產品分子量分布產生影響。

4 熔體流動速率

所謂熔體流動速率主要是聚丙烯處于熔融狀態時衡量其流動性能的指標，聚丙烯的流動性能與熔體流動速率之間為正比例關系，聚丙烯的流動性能隨熔體流動速率的增加而增加。聚丙烯流動性能主要衡量其加工性能，同時也是聚丙烯產品質量的重要衡量指標。熔體流動速率用MFR表示，指的是在230℃、載重2 160g 的條件下，每10min 通過標準口模的重量，單位為g·（10min）-1。一般來說MFR越高則聚丙烯產品的流動性能越好，其加工性能也就越好，如果聚丙烯材料在后續需要進行深加工則需要在生產過程中提升其熔體流動速率。

目前，在聚丙烯生產過程中已經確定的可以影響聚丙烯熔體流動速率的原因包括聚丙烯原材料、催化劑的性能、生產工藝以及加氫控制等，這些因素都對產品熔體流動速率或多或少產生影響[5]。在實際生產過程中，可以采用降解法和氫調法來控制產品的熔體流動速率，氫調法主要是采用性能優良的催化劑來規范聚合工藝，同時加入適量氫氣，用以調節分子質量，從而達到調節聚丙烯產品熔體流動速率的目的。降解法主要是利用過氧化物和聚丙烯的反應進行降解處理，以達到提升聚丙烯產品熔體流動速率的目的。這兩種調節方式各有優劣，具體需要根據實際生產情況確定。

5 結語

綜上所述，在聚丙烯產品生產過程中影響產品質量的因素相對較多，本文主要具體分析了熔體流動速率、表觀密度、等規度以及分子量分這四項指標，并提出了調節這幾項指標的方法。但是在實際生產過程中影響聚丙烯產品質量的因素相對較多，仍需要研究人員進一步研究。