雙向拉伸薄膜類（BOPP）聚丙烯樹脂產(chǎn)品質(zhì)量控制要點(diǎn)

駱艷

摘 要：本文通過對影響雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜聚丙烯樹脂質(zhì)量指標(biāo)因素進(jìn)行分析，就如何提高BOPP薄膜料質(zhì)量指出了幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞： 聚丙烯；雙向伸薄膜；質(zhì)量控制

1前言

雙向拉伸聚丙烯膜薄具有防潮、機(jī)械強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、質(zhì)輕、透明、無毒、無臭、使用范圍廣、印刷性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，隨著國內(nèi)BOPP產(chǎn)能的增加和工藝的不斷改進(jìn)，對BOPP原料樹脂的質(zhì)量要求也更高。中國石化股份有限公司長嶺分公司經(jīng)過不斷的調(diào)整與摸索，在BOPP聚丙烯薄膜料產(chǎn)品的質(zhì)量控制方面積累了一些經(jīng)驗。

2 生產(chǎn)裝置及工藝簡介

長嶺分公司聚丙烯裝置是HIMONT環(huán)管聚合工藝設(shè)計建設(shè)的國產(chǎn)化聚丙烯裝置，原料為煉廠氣，設(shè)計可生產(chǎn)25種均聚產(chǎn)品。裝置最初設(shè)計能力為70Kt/a，經(jīng)2003年5月擴(kuò)能改造，實(shí)際產(chǎn)能已達(dá)到130Kt/a以上。

丙烯原料和催化劑先進(jìn)入小環(huán)管反應(yīng)器發(fā)生預(yù)聚合反應(yīng)，然后再進(jìn)入大環(huán)管反應(yīng)器，在催化劑的作用和適宜的溫度、壓力條件下，丙烯單體聚合反應(yīng)生成聚丙烯粉料，粉料產(chǎn)品經(jīng)閃蒸、汽蒸、干燥送入粉料料倉，在加入特定的BOPP添加劑后進(jìn)行擠壓造粒，成為BOPP薄膜專用樹脂。

3 生產(chǎn)質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 熔體流動速率（MI）控制

產(chǎn)品的MI反映了PP的流動性。BOPP薄膜料加工要求MI波動越小越好，因為MI的波動大會造成加工時擠出機(jī)螺桿中的壓力不穩(wěn)定，引起鑄片厚度波動，進(jìn)而影響薄膜厚度的均勻性，破膜率升高。根據(jù)客戶要求，我裝置生產(chǎn)BOPP薄膜料時MI一般控制在3.0～3.2g/10min。MI主要通過反應(yīng)體系進(jìn)料丙烯的氫氣量來調(diào)節(jié)。氫氣作為聚丙烯分子量調(diào)節(jié)劑，加氫量增加，聚合物鏈終止反應(yīng)越容易發(fā)生，產(chǎn)品平均分子量越小，產(chǎn)品MI就越高。

正常生產(chǎn)情況下，只要操作參數(shù)穩(wěn)定，產(chǎn)品MI變化較小。一旦出現(xiàn)生產(chǎn)波動，例如大幅度升降負(fù)荷、氫氣進(jìn)料不穩(wěn)等情況，則應(yīng)加大分析頻次，及時調(diào)整，直至產(chǎn)品MI穩(wěn)定。若氫氣濃度不變，粉料MI大幅度上升，則是產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)迅速下降的信號。除調(diào)整加氫量外，還應(yīng)立即調(diào)整給電子體加入量，防止產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)過低出現(xiàn)粘料可能帶來的嚴(yán)重后果。

3.4 等規(guī)指數(shù)（II）控制

3.4.1主催化劑的影響

催化劑是整個聚合工藝生產(chǎn)的核心，對生產(chǎn)控制的平穩(wěn)性和產(chǎn)品質(zhì)量十分重要。好的催化劑要求活性高、易于控制、等規(guī)指數(shù)易調(diào)節(jié)、穩(wěn)定性和氫調(diào)性好。我裝置曾使用國產(chǎn)催化劑有CS-1、CS-2、N-Ⅱ、DQ-1和DQ-4。N型催化劑由于定向性太好，等規(guī)指數(shù)很高，不適用于單環(huán)管反應(yīng)裝置BOPP產(chǎn)品的生產(chǎn)，CS-1抗干擾性好，穩(wěn)定性好，等規(guī)指數(shù)調(diào)節(jié)性好，但活性低，CS-2氫調(diào)靈敏、等規(guī)指數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，但聚丙烯細(xì)粉多，易引起擠壓造粒機(jī)系統(tǒng)堵塞停車，影響生產(chǎn)平穩(wěn)。DQ-1氫調(diào)差，高負(fù)荷生產(chǎn)時提負(fù)荷困難，DQ-4型催化劑活性高、等規(guī)指度可調(diào)性好但抗干擾性差，氫調(diào)差。

3.4.2工藝參數(shù)的影響

反應(yīng)溫度、反應(yīng)聚合物淤漿密度、TEAL/DONOR等工藝參數(shù)對產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)影響較大。

一般來說，反應(yīng)溫度控制在70℃最理想，聚合物淤漿密度一般控制在560～565 kg/m3，密度低于540 kg/m3，產(chǎn)品使用性能差，BOPP生產(chǎn)線上使用易破膜。若密度長時間偏低，容易造成等規(guī)指數(shù)下降，可能發(fā)生粘料現(xiàn)象。

工業(yè)上通過調(diào)整TEAL/DONOR來調(diào)節(jié)等規(guī)指數(shù)。從相同熔指的通用料往BOPP薄膜料切牌號的過程中，一般TEAL/PR維持不變，提高TEAL/DONOR值，降低給電子體加入量。隨著TEAL/DONOR增加，等規(guī)指數(shù)從98%降至96%附近，進(jìn)入BOPP產(chǎn)品要求的等規(guī)指數(shù)范圍。要注意等規(guī)指數(shù)下降至某一區(qū)域時，會產(chǎn)生一個拐點(diǎn)，過了該拐點(diǎn)，TEAL/DONOR再增加則產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)迅速下降，此時容易發(fā)生粘料。

由于催化劑、三乙基鋁等各助劑批次間質(zhì)量不穩(wěn)定，每次生產(chǎn)BOPP薄膜料時，產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)達(dá)到目標(biāo)范圍對應(yīng)的TEAL/DONOR值是不一樣的，有時差別還比較大。因此轉(zhuǎn)產(chǎn)BOPP產(chǎn)品時在調(diào)整等規(guī)指數(shù)的過程中，TEAL/DONOR值應(yīng)分步調(diào)整，根據(jù)等規(guī)指數(shù)分析數(shù)據(jù)來不斷修正TEAL/DONOR值，最后使產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)達(dá)到目標(biāo)區(qū)域。

3.4.3 等規(guī)指數(shù)的調(diào)節(jié)

BOPP薄膜料必須具有良好的可拉伸性，在雙向拉伸過程中，才能保持很高的成膜率。對于均聚BOPP來講，等規(guī)指數(shù)控制尤為關(guān)鍵，II的調(diào)節(jié)成為BOPP薄膜料質(zhì)量波動的主要因素。等規(guī)指數(shù)越高，結(jié)晶速率越高，結(jié)晶度越高，在縱向拉伸后，高規(guī)整性的BOPP樹脂分子會迅速結(jié)晶，而橫向拉伸時往往會產(chǎn)生破膜現(xiàn)象，且產(chǎn)品透明度低。只有適當(dāng)?shù)慕档彤a(chǎn)品的等規(guī)指數(shù)，才能有效改善PP的可拉伸性。但等規(guī)指數(shù)不能降得太低，否則會造成膜的強(qiáng)度下降，挺度不夠，薄膜易粘連。當(dāng)?shù)纫?guī)指數(shù)小于94%時，生產(chǎn)過程中粉料的粘性無規(guī)物含量偏高，會導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)粘，影響裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)。通過搜集用戶對產(chǎn)品的要求值和期望值，我們選定了一個相對固定的等規(guī)指數(shù)控制范圍，以減少轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中等規(guī)指數(shù)的調(diào)節(jié)，BOPP產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)一般要求在95%～97%之間內(nèi)，既可滿足BOPP樹脂質(zhì)量要求，又能保證裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，同一批產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)控制以不超過0.5%為宜。

3.5 灰分控制

BOPP薄膜料一般情況下要求灰分小于150ppm。產(chǎn)品灰分低可改善加工過程的穩(wěn)定性，改善薄膜外觀，延長濾網(wǎng)的更換周期。降低產(chǎn)品灰分可從以下幾方面采取措施：

3.5.1使用高活性的主催化劑。催化劑活性高，在聚合物中催化劑殘留自然就少。

3.5.2降低TEAL用量。TEAL是產(chǎn)品灰分的主要來源，在保證催化劑活性的前提下，將TEAL/PR不斷調(diào)低，相應(yīng)的粉料的灰分也降低了。

3.5.3優(yōu)化添加劑配方，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，選用優(yōu)質(zhì)、高效的添加劑，并盡量少加。

3.5.4 降低產(chǎn)品中的細(xì)粉、碎屑。通過及時清理平衡管、送料前吹掃管線并放料、成品包裝開抽吸系統(tǒng)等措施，降低產(chǎn)品中粉塵、碎屑。

4 結(jié)論

1 BOPP產(chǎn)品等規(guī)度調(diào)節(jié)過程中，可根據(jù)MI提前預(yù)測等規(guī)指數(shù)的變化趨勢。

2 同一批產(chǎn)品等規(guī)指數(shù)控制以不超過0.5%為宜。

3 降低產(chǎn)品灰分含量，改善薄膜外觀?！?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 長盛公司十萬噸/年聚丙烯裝置工藝操作規(guī)程.

[2] 雙向拉伸聚丙烯薄膜 尹燕平 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[3] 聚丙烯裝置基礎(chǔ)知識.