Polypropylene(Polypropylene)是一种广泛使用的聚合物材料,简称PP,具有良好的热塑性能。因其无色、无味、无毒的物理特性,目前被用作轻质通用塑料。聚丙烯性能优异,安全无毒,原料价格低廉,制备产品轻便,是一种绿色环保材料,目前已应用于产品包装,化工原料,汽车零部件,建筑管道等领域。
一、PP产品生产工艺简介。
从20世纪50年代开始研究聚丙烯合成技术。从传统的溶剂聚合法(也称为泥浆法)改进到更先进的溶液聚合法,发展到现在的液相本体、气相本体聚合法,随着生产技术的发展,原始的溶剂聚合法在现在的工业中不再使用。
从世界聚丙烯先进的生产技术来看,现在Basell公司每年生产的聚丙烯超过世界总产量的50%,主要采用Spheripol双环管气相聚合技术,Basell公司开发生产的Spherizone聚丙烯合成技术、北欧化工公司开发生产的Borstar聚丙烯合成技术得到了普及。
1.1Spheripol技术。
Basell公司开发运营的Spheripol双环管气相聚丙烯技术是目前经验丰富的新型聚丙烯合成技术,与传统生产技术相比,生产的聚丙烯产品质量更好,产量更大。
经过四代催化剂的改进,已经形成了双环管结构的聚丙烯合成反应器,在此过程的基础上生产出了各种..的聚丙烯产品。双环管结构可以通过改变合成过程中的压力获得性能更好的聚丙烯产品,实现聚丙烯大分子质量和聚丙烯大分子形态的控制;经过多次改进,得到的第四代催化剂纯度更高,机械性能更好,耐磨性更高。
采用双环管反应结构,可使生产操作更加方便;提高反应压力,使整个生产过程中氢含量增加,在一定程度上改善了聚丙烯产品的各种性能;同时,根据双环管结构的优良特性,可生产出相对质量较高的聚丙烯产品和较小的聚丙烯产品,使所生产的聚丙烯产品分子质量分布更广,所得聚丙烯产品更均匀。
该结构可以更好地促进反应材料之间的传热。如果结合更先进的茂金属催化剂,未来将生产出性能更好的聚丙烯产品。双环管反应器结构提高了生产效率,使生产过程更加方便灵活,在一定程度上提高了聚丙烯产品的产量。
1.2Spherizone技术。
随着双峰聚丙烯市场需求的不断增长,Basell公司开发了一种全新的生产工艺。Spherizone工艺主要用于双峰聚丙烯的生产,其主要创新之处在于,在同一反应器中,对反应器进行分区,可单独调节各反应区的反应温度、反应压力和氢浓度,在合成聚丙烯时,在聚丙烯分子链不断增长的过程中,在生产条件不同、生产条件可控的反应区进行循环,一方面合成性能更好的双峰聚丙烯,另一方面得到的聚丙烯产品均匀性更好。
1.3Borstar技术。
Borstar聚丙烯合成技术是北欧化工在Basell公司聚丙烯合成技术的基础上,在双环管结构反应器的基础上,与气相流化床反应器串联,生产出性能更好的聚丙烯产品。
在此之前,所有聚丙烯合成工艺将反应温度控制在70℃左右,避免生产过程中产生气泡,使聚丙烯产品更加均匀。北欧化工设计的Borstar工艺允许更高的工作温度,甚至超过丙烯工艺的临界值。温度的提高也促进了工作压力的增加,工艺中几乎没有气泡,是一种性能更好的聚丙烯合成工艺。
当前该工艺的特点概括如下:一是催化剂活性较高;二是在双环管反应器的基础上串联气相反应器,可以更方便地调节合成大分子的分子质量和大分子形态;三是在双峰聚丙烯生产过程中得到的每一个峰值都可以实现较窄的分子质量分布,二是提高了工作温度,避免了聚丙烯分子溶于丙烯的现象,避免了聚丙烯产品粘在反应釜内壁。
二、聚丙烯的应用进展。
Polypropylene(Polypropylene)因其生产工艺成熟,原料价格低廉,产品安全无毒,环境友好,已广泛应用于产品包装、日用品生产、汽车制造、建筑材料、医疗器械等领域。因为现在人们对绿色生活的追求,对环保提出了更多的要求,所以聚丙烯取代了许多环保材料。
2.1聚丙烯管材产品开发。
非常规共聚聚丙烯管,又称PPR,是目前需求量较大的聚丙烯产品之一,具有良好的机械性能和抗冲击性。作为原料制成的管材,机械强度高,重量轻,耐磨耐腐蚀,便于进一步加工。由于能承受高温热水,根据质量检测使用寿命长,产品质量好,稳定性高,已广泛应用于冷热水输送。
由于其性能稳定、安全可靠、价格合适,被中国建设部等相关部门列为推荐的管件材料,应逐步用PPR等绿色环保管道取代传统管道。在政府的倡导下,中国80%以上的住宅建筑使用PPR绿色管道。随着中国建筑业的快速发展,对PPR管道的需求也在增加。据统计,年平均需求约为200kt。
2.2聚丙烯薄膜产品的开发。
薄膜制品也是目前需求较大的聚丙烯制品之一,薄膜制造是聚丙烯的重要应用途径,据统计,每年生产的聚丙烯约20%用于薄膜生产。聚丙烯薄膜性质稳定,环境友好,可用于多种产品包装,作为精密产品的各种绝缘材料,也可用于建筑材料等多个领域。特别是近年来开发了更多附加价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温热封层,具有更大的市场需求。
与传统的薄膜热封材料相比,还可以实现更好的机械强度和抗冲击性能。薄膜产品种类繁多,需求量大的代表性薄膜有:双向拉伸BOPP薄膜、流延聚丙烯CPP薄膜、CPP薄膜多用于食品和医药产品包装,BOPP薄膜多用于产品包装和粘合产品生产。数据显示,中国每年需要进口约80kt的薄膜聚丙烯材料。
2.3汽车聚丙烯产品开发。
经过改性后,聚丙烯材料具有较好的加工性能,机械强度高,经过多次冲击后能保持良好的性能,符合安全、环保的发展理念,因而被广泛应用于汽车行业。
目前,聚丙烯产品用于汽车仪表板、内饰材料、保险杠等各种汽车零部件。改性后的聚丙烯产品已经成为汽车零部件的主要塑料产品,尤其是高端聚丙烯材料。
伴随着我国对汽车生产要求的不断提高,以及对汽车制造业环保意识的汽车工业的发展必须解决汽车聚丙烯材料的回收问题。目前汽车工业中使用聚丙烯产品的主要问题是缺乏高端聚丙烯产品的供应,要求聚丙烯产品绿色、环保、无污染,具有更高的耐热性、更高的机械强度和更强的耐化学腐蚀性。
到2020年,我国将实行国六标准,汽车将实行轻量化发展,聚丙烯产品性价比高,重量轻,将具有更大的优势,在汽车工业中应用更广泛。
2.4开发医用聚丙烯产品。
聚丙烯合成材料安全无毒,生产成本低,使用环保,医疗设备多用于药品包装、注射器、输液瓶、手套等领域。