淺議聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)

摘 要：目前聚丙烯材料的使用范圍很廣，各行各業(yè)都能見(jiàn)到其身影，最近幾年正是因?yàn)槠鋸V泛的使用而獲得了快速的發(fā)展，加上催化劑的使用，讓聚丙烯產(chǎn)品變得更多樣化。本文主要探討了聚丙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)趨勢(shì)，介紹了聚丙烯生產(chǎn)中的一些催化劑使用情況，讓大家對(duì)聚丙烯技術(shù)和產(chǎn)品能夠有更多更深的了解。

關(guān)鍵詞：聚丙烯（PP） 生產(chǎn)工藝 催化劑 技術(shù)進(jìn)展 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TE624文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）5（a）-0033-01

聚丙烯屬于熱塑性合成樹(shù)脂，生活中我們很容易看見(jiàn)它的身影，像是各種材料包裝、家具建材等等。為了滿足市場(chǎng)的多種需求以及目前催化技術(shù)的廣泛使用和發(fā)展，聚丙烯的生產(chǎn)工藝也獲得了更多的發(fā)展，一些新技術(shù)和工藝也開(kāi)始被廣泛的關(guān)注。就現(xiàn)在世界聚丙烯生產(chǎn)工藝來(lái)說(shuō)主要有淤漿法、液相本體法和氣相法工藝。各自都有其優(yōu)勢(shì)，本體法是使用比較多的；氣相法則是因?yàn)槠渖a(chǎn)流程的簡(jiǎn)單化以及生產(chǎn)能力強(qiáng)，不需要大量的投資這幾個(gè)優(yōu)勢(shì)而獲得一定的地位；傳統(tǒng)漿液法相比前兩種有頹廢的趨勢(shì)。世界上各聚丙烯生產(chǎn)商為了獲得更多新產(chǎn)品而采用了催化劑，這也使得聚丙烯產(chǎn)品有了很多的創(chuàng)新產(chǎn)品。目前主要有Basell公司開(kāi)發(fā)的Spherizone工藝技術(shù)、Borealis公司（北歐化工）開(kāi)發(fā)的Borstar工藝以及超臨界技術(shù)等。

1 生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)展

1.1 Spherizone工藝

現(xiàn)在世界上最新最先進(jìn)的聚丙烯生產(chǎn)工藝師由Basell公司所研發(fā)的多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器，人們把這種工藝叫做Spherizone工藝。這項(xiàng)工藝的核心內(nèi)容是氣相循環(huán)技術(shù)，使用的催化劑為齊格勒納塔（Z-N），生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品不僅具有很強(qiáng)的韌性還能夠保證剛性和高結(jié)晶度兩者共同具備。從一個(gè)單一反應(yīng)器就能獲得多單體樹(shù)脂或者是雙峰均聚物。

根據(jù)Basell公司對(duì)于這種技術(shù)的說(shuō)明，這種技術(shù)生產(chǎn)的聚丙烯材料比起用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的材料來(lái)說(shuō)更加的均一，并且生產(chǎn)難度也低一些。在這種工藝的反應(yīng)器下游接上Basell公司的氣相反應(yīng)器能夠獲得多想共聚物，這種產(chǎn)品比其他同類產(chǎn)品要有更大的柔韌性和沖擊強(qiáng)度。而且對(duì)這種技術(shù)的產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)也是非常方便的，這樣既能夠滿足普通市場(chǎng)的需要還能夠生產(chǎn)新型產(chǎn)品。

1.2 超臨界聚合工藝

傳統(tǒng)聚丙烯聚合溫度都是控制在70～80 ℃，一方面是為了避免輕組分產(chǎn)生氣泡另一方面則是因?yàn)槌^(guò)這個(gè)溫度催化劑就會(huì)失效，所以都需要控制在臨界點(diǎn)之下，而超臨界聚合反應(yīng)工藝溫度超過(guò)90 ℃低于100 ℃，獲得的聚丙烯產(chǎn)品也是呈現(xiàn)顆粒狀。超臨界條件下生產(chǎn)聚丙烯產(chǎn)品能夠通過(guò)控制加入氫氣的量來(lái)改變聚合物的相對(duì)分子質(zhì)量，例如不加或添加少量的氫氣能夠獲得的聚合物其相對(duì)分子質(zhì)量很高，而且分布窄，這樣做能夠增強(qiáng)產(chǎn)品的品級(jí)靈活度。

2 催化劑研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

催化劑是在20世紀(jì)中期出現(xiàn)的，聚丙烯催化劑的使用是這么多年來(lái)使用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和發(fā)展，現(xiàn)代催化劑再使用便利性以及功能上都要強(qiáng)大很多，不再需要經(jīng)過(guò)脫灰、脫無(wú)規(guī)物處理了。催化劑的活性比起最初的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)要高了不止一點(diǎn)半點(diǎn)，早起催化劑的活性只有幾十倍，現(xiàn)在能夠達(dá)到幾百萬(wàn)倍，這個(gè)差距非常的大。催化劑是當(dāng)前推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，各種催化劑的利用和發(fā)展都還在繼續(xù)。

2.1 Z-N催化劑

Z-N催化劑是現(xiàn)在世界上使用最為廣泛的催化劑，并且這個(gè)催化劑體系也是許多催化劑的基礎(chǔ)。20世紀(jì)末期美國(guó)、日本等等世界生產(chǎn)聚丙烯比較先進(jìn)的國(guó)家都是將注意力放在了研究如何提升這個(gè)催化劑體系的功能上。

催化劑的性能是跟給電子體聯(lián)系在一起的，Z-N催化劑發(fā)展過(guò)程中也是借助給電子體發(fā)展起來(lái)的。很久之前人們就發(fā)現(xiàn)了添加第三組分能夠?qū)οN聚合行為產(chǎn)生很大的影響，人們把這種第三組分的給電子體叫做Lewis堿。給電子體分為內(nèi)給電子體和外給電子體，主要是根據(jù)加入的方式來(lái)進(jìn)行區(qū)分。內(nèi)給電子體在固體催化劑制備過(guò)程中加人，外給電子體在烯烴聚合過(guò)程中加人。人們?cè)谘芯咳绾翁嵘呋瘎┬阅艿臅r(shí)候，都是通過(guò)研究給電子體來(lái)展開(kāi)的。

2.2 茂金屬催化劑

如果聚丙烯產(chǎn)品是由這種催化劑生產(chǎn)而來(lái)，其特點(diǎn)為相對(duì)分子質(zhì)量分布窄、結(jié)晶度低、擁有比較良好的透明性以及光澤度、能夠和樹(shù)脂很好的相容、強(qiáng)度和韌性都很不錯(cuò)。Z-N催化劑再合成新型丙烯共聚物方面不是很理想，但是這種催化劑則可以做到，像是丙烯-苯乙烯的無(wú)規(guī)和嵌段共聚物、丙烯與長(zhǎng)鏈烯烴、環(huán)烯烴及二烯烴的共聚物等，因此所以這類催化劑在聚丙烯共聚物生產(chǎn)上擁有很大的前景。

因?yàn)槊饘俅呋瘎┑氖褂靡沧屆饘俅呋瘎┑妮d體研究得到了發(fā)展。人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)載體化后的茂金屬催化劑不僅能夠讓聚丙烯粉料呈現(xiàn)出很好的顆粒狀，還能夠幫助提升聚丙烯的相對(duì)分子質(zhì)量，比起過(guò)去來(lái)說(shuō)能夠減少腳的用量，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本得到了控制，但是有一點(diǎn)負(fù)面影響，那就是載體化后的茂金屬催化劑其活性沒(méi)有之前的高?，F(xiàn)在在載體的研究方面主要集中于減少腳的用量以及不影響催化劑活性這兩點(diǎn)。

2.3 非茂單活性中心催化劑

除了茂金屬催化劑得到了廣泛使用，還有一種非茂單活性中心催化劑的研究也比較熱門。

這類催化劑因?yàn)槠淙菀缀铣?、生產(chǎn)率高、能夠有效的控制催化劑成本，并且生產(chǎn)的聚丙烯烴產(chǎn)品種類比較多等特點(diǎn)而擁有一定的市場(chǎng)，本世紀(jì)它將會(huì)是更加受到關(guān)注的一類催化劑，和Z-N催化劑、茂金屬催化劑一樣帶動(dòng)聚丙烯生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

往后的幾年聚丙烯生產(chǎn)催化劑的發(fā)展方向仍然是以Z-N催化劑體系的發(fā)展為主，并且茂金屬單活性催化劑的使用范圍會(huì)得到進(jìn)一步的擴(kuò)大，非茂單活性中心催化劑的研究會(huì)變得更多。

現(xiàn)在世界上所有的生產(chǎn)聚丙烯產(chǎn)品的公司都在相互的競(jìng)爭(zhēng)，他們?yōu)榱颂嵘a(chǎn)品質(zhì)量和性能主要集中于對(duì)聚丙烯生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、催化劑性能的提升、新產(chǎn)品的研發(fā)這幾個(gè)方面。我國(guó)的聚丙烯生產(chǎn)工業(yè)水平比起世界其他先進(jìn)國(guó)家來(lái)說(shuō)具有一定的差距，因?yàn)槲覈?guó)的聚丙烯生產(chǎn)規(guī)模比不上國(guó)外，這樣聚丙烯生產(chǎn)工藝和催化劑的研究就很難有所突破，因此產(chǎn)品的質(zhì)量以及性能比較不理想，這樣在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中就缺乏競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。那么我們既然先天條件不足，就更加的應(yīng)該后天努力。首先，我國(guó)的聚丙烯產(chǎn)品應(yīng)該在現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品性能的提升來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力；其次，多開(kāi)發(fā)新型催化劑、提升催化劑的性能，想辦法提升催化劑的活性；最后，還要多開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，尤其是特殊性能牌號(hào)產(chǎn)品的研發(fā)，從而彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)PP產(chǎn)業(yè)的不足，以促進(jìn)塑料和樹(shù)脂行業(yè)的快速發(fā)展。

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