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合成树脂新产品开发与应用专栏
合成树脂及塑料,2014,31(6):20
CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTI
CPE专用高密度聚乙烯树脂的开发
陈卫东
中国石化扬子石油化工有限公司塑料厂,江苏省南京市210048)
摘要:通过工艺条件的优化和催化剂的选型,在淤浆法聚乙烯装置上开发了氯化聚乙烯(CPE)专用高密
度聚乙烯(IDPE)树脂。该CPE专用HDPE树脂与同类树脂的相对分子质量及其分布相当,密度介于国产树脂A和
进口树脂B之间;结晶温度接近进口树脂A,但熔融温度及热焓较进口树胼A略高;熔体流动速率和堆密度与进口
树脂A相差不大;大颗粒及细粉含量都少于进口树脂,且粒径分布更集中;孔径、孔容以及比表面积与进口树脂A接
近。采用该CPF专用HDPF树脂生产的制品各项性能均达到了指标要求。
关键词:高密度聚乙烯氯化聚乙烯粒径分布相对分子质量分布
中图分类号:TQ325.112
文献标识码:B
文章编号:1002-1396(2014)06-0020-04
氯化聚乙烯(CPE)是高密度聚乙烯(HDPE)的质量基本达到预期目标,主要质量指标与同类
分子中部分氢原子被氯原子取代后得到的一种高产品进口树脂A相近(见表1)。
分子材料。CPE分子链的饱和结构使其具有优良
表1CPE-A树脂与进口树脂A的物性指标
的耐候、耐臭氧、耐化学药品腐蚀及耐老化性能;
Tab1 Physical property indices of CPE-A resin and the
CPE分子结构中具有的极性和非极性链段使之与 imported resin A
各类高分子材料具有良好的相容性:其分子链的
项目
指标CPE-A树脂进树脂A
柔顺性決定了CPE在常温下具有极好的初性,可熔体流动速率(MFR)∥
广泛用于塑料抗冲改性领域;此外,分子中的极
[g (10 min
性氯原子还赋予CPE良好的耐油性、阻燃性及着
5.0
0.47
0.44
色性。因此,CPE具有广泛的用途,在实际生产中
3.00~7.004.80
熔流比
10.2
12.0
可通过调整氯化反应条件米控制氯化率及其分布密度(cmy
0.949
0.950
状态,以得到所需性能的材料。作为CPE生产原料
堆密度/(g·cm3)
≥0.32
0.40
的 HDPE粉料颗粒参数(包括粒径分布、堆密度
负荷分别为21.6,5.0kg条件下MFR的比值。
孔径、孔容)直接影响CPE的氯化率、收率等,特
別是HDPE粉料中大颗粒和细粉含量会直接影响
通过分析CPE-A树脂的粒径可知:CPE-A树
氯化的均匀度和CPE收率,因此,对HDPE粉料和脂粒径≥100um的粉料质量分数为29.40%,粒
乙烯聚合催化剂提出了较高要求。CPE生产厂家径>75~100μm的粉料质量分数为54.10%,粒径
希望提供的HDPE粉料粒径分布窄,大颗粒和细粉>45~75um的粉料质量分数为1160%,粒径≤45
含量尽量少,同时颗粒具有合适的孔径、孔容。中pm的粉料质量分数为4.90%粒径大小适中,且粉
国石化扬子石油化工有限公司(简称扬子石化公料粒径分布较集中。另外,目测可以看到粉料中
同)利用引进的三井石油化学工业公司淤浆法聚出现直径2~3mm片状聚合物。应用厂家也反映氯
乙烯工艺,通过工艺条件的优化和催化剂的选型,
成功开发出满足用户需求的CPE专用IDPE树脂
收稿日期:201
(简称CPE-A树脂),并实现了批量生产。
修回日期:2014-08-30
作者简介:陈卫东,19%4年牛,2007年
毕业于南京工业大学化学工程专业,现
1开发生产过程
主要从事聚乙烯生产技术工作。联系电
1.1试生产
iri: 13813810053: E-mail: luckymy53@
首次试生产期间装置运行稳定,CPE-A树脂
hotmail.com,
第6期
陈卫东.CPE专用高密度聚乙烯树脂的开发
化过程中发生少量熔融团聚现象。
通过对比并综合考虑产品性能,认为用催化
1.2产品改进措施
剂5生产的CPE-A树脂具有优势。
1.2.1工艺条件优化
聚合温度:较高的温度有利于提高催化剂活2CPE专用HDPE树脂性能分析
性,使乙烯迅速聚合,但是聚合温度升高,链终止
扬子石化公司CPE-A树脂属于CPE的A型料
反应速率与链増长反应速率的比值増大,聚合产(用于塑料改性)对应原料,同类牌号有国产树脂
物的平均相对分子质量下降,即MFR上升;反之,A、进口树脂A、进口树脂B,其中,进口树脂A的品
较低的温度有利于大分子链的形成。根椐CPE专质得到较多厂家认可。本工作将CPE-A树脂和上
用HDPE产品指标,聚合温度应为78~-85℃。
述CPE专用树脂进行了对比
聚合压力:提高压力有利于提高乙烯的转化2.1相对分子质量及其分布
率;另外,提高压力又可提高乙烯在己烷溶剂中的
CPE的相对分子质量对其性能有较大影响,
溶解度,有利于乙烯的均匀扩散。因此,乙烯与悬需要较高相对分子质量才能使CPE制品具有足够
浮于己烷的催化剂活性中心更易接触,使得较多的强度,但是相对分子质量过大,会导致黏度太
的乙烯参与反应。通常HDPE装置聚合压力控制大,加工困难。通常CPE专用HDPE树脂的相对分
在0.25~0.75MPa,CPE-A树脂生产过程的聚合压子质量控制在(1.0~1.5)x103。在满足一定相对
力宜控制在0.30~0.50MPa。
分子质量的情况下要保持较低的相对分子质量分
停留时间:延长停留时间,有利于聚合物分子布(MMn,M为重均分子量,M为数均分子量),
链的增长,提高催化剂的效率,但分子链过度增长生产中可以通过聚合生产线上的两个聚合釜排列
可能产生较大粒径的聚合物,停留时间减少则可方式和工艺条件的改变来实现。从表3看出:4种
能产生较多的小分子聚合物,细小颗粒的比例也树脂的Mn,M,MAM,基本相当,CPE-A树脂的Mn
将增加。对于体积一定的聚合釜,停留时间的控较进口树脂A略低,MJM略宽。
制可以通过改变生产负荷或溶剂加人量米调节,
表3不同CPE用HDPE树脂的M。M、及MJ∥M
负荷一定的条件下停留时间短可以通过提高溶剂
Tab3 M,, M, and M/ M, of different special HDPE resins
量来实现,这会稀释聚合釜内的聚合物淤浆浓度
for CPE
虽然降低了传质动力但有利于反应的传热,有利项目M,x10M,x103M.M
于较大分子链的成长。生产CPE-A树脂时,原料
CPE-A树脂
3.98
乙烯投入量为4.7~5.5th,溶剂加入量则控制在
国产树脂A
10.3~12.0th为宜。
进口树脂A
4.78
4.9
进口树脂B
3.69
2.03
1.2.2主催化剂的选择
主催化剂的颗粒形态与HDPE粉料颗粒形态2.2密度
有较强的相关性,催化剂粒径分布窄则聚合物粉
HDPE结品度较高,为75%~85%。HDPE的密