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液相本体法
含液相气相组合式,液相本体法聚丙烯生产工艺是聚丙烯生产中后期发展起来的新工艺。该生产工艺是聚丙烯1957年开始工业化生产七年之后问世的。
采用液相本体法生产聚丙烯,是在反应体系中不加任何其他溶剂,将催化剂直接分散在液相丙烯中进行丙烯液相本体聚合反应。聚合物从液相丙烯中不断析出,以细颗粒状悬浮在液相丙烯中。随着反应时间的增长,聚合物颗粒在液相丙烯中的浓度增高。当丙烯转化率达到一定程度时,经闪蒸回收未聚合的丙烯单体,即得到粉料聚丙烯产品。这是一种比较简单和先进的聚丙烯工业生产方法,PP。液相本体法工艺**着八十年代国际上聚丙烯生产的新技术、新水平。
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气相本体法
工艺特点:(1)系统不引入溶剂,丙烯单体以气相状态在反应器中进***相本体聚合;(2)流程简短,设备少、生产安全,生产成本低;(3)聚合反应器有流化床(联碳/壳牌UNIPOI工艺)、立式搅拌床(巴斯夫Novolen工艺)及卧式搅拌床(阿莫科/埃尔帕索工艺)。 [10]
采用气相本体法的典型**是DOW化学公司Unipol气相工艺。Unipol气相聚丙烯工艺是美国联碳公司(UCCP)和壳牌公司于二十世纪八十年***发的一种气相流化床聚丙烯工艺,是将应用在聚乙烯生产上的流化床工艺移植到聚丙烯生产中,并获得成功。该工艺采用***催化剂体系,主催化剂为***载体催化剂,助催化剂为三乙基铝、给电子体。
UNIPOL工艺具有简单、灵活、经济和安全的特点;该工艺只用很少的设备就能生产出包括均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物在内的全范围产品,可在较大操作范围内调节操作条件而使产品性能保持均一。因为使用的设备数量少而使维修工作量小,装置的可靠性提高。由于流化床反应动力学本身的限制,加上操作压力低使系统中物料的贮量减小,使得该工艺比其它工艺操作安全,不存在***失控时设备超压的危险。
由于玻纤增强PP可以提高机械强度和耐热性,且玻纤增强PP的耐水蒸汽性、耐化学腐蚀性和耐蠕变性都很好,在许多场合可以作为工程塑料使用,如风扇叶片、暖风机格栅、叶轮泵、灯罩、电炉和加热器外壳等等。 [11]
聚丙烯在生产数量迅速发展的同时,也在性能上不断出新,使其应用的广度和深度不断变化,近年来或者通过在聚合反应时加以改进,或者在聚合后造粒时采取措施,有一些更具独特性能的聚丙烯新的品种问世,如透明聚丙烯、高熔体强度聚丙烯等。
聚丙烯树脂是四大通用型热塑性树脂(聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)之一,以丙烯为原料,乙烯为共聚单体通过聚合反应生产制得。
聚丙烯的生产工艺主要经历了溶剂法、溶液法,液相本体法(含液相气相组合式)和气相法几个发展阶段。
溶剂聚合法
溶剂法(又称浆液法或泥浆法、淤浆法)是**早采用的聚丙烯生产工艺,但由于有脱灰和溶剂回收工序,流程长,较复杂等缺点,随着催化剂研究技术的进步,从八十年代起,溶剂法已趋于停滞状态,逐渐为液相本体法所取代。
工艺特点:(1)丙烯单体溶解在惰性液相溶剂中(如己烷中),在催化剂作用下进行溶剂聚合,聚合物以固体输粒状态悬浮在溶剂中,采用釜式搅拌反应器;(2)有脱灰和溶剂回收工序,流程长,较复杂,装置投资大,能耗高。但生产易控制,产品质量好;(3)以离心过滤方法分离聚丙烯颗粒再经气流沸腾干燥和挤压造粒。
溶液聚合法
工艺特点:(1)使用高沸点直链烃作溶剂,在高于聚丙烯熔点的温度下操作,所得聚合物全部溶解在溶剂中呈均相分布;(2)高温气提方法蒸发脱除溶剂得熔融聚丙烯,再挤出造粒得粒料产品;(3)生产厂家只有美国柯达公司一家。
PP物理改性(3)增强改性
纤维状材料加入到塑料中,可以***提高塑料材料的强度,故称之为增强改性。大径厚比的材料可以***提高塑料材料的弯曲模量(刚性),也可以将其称之为增强改性。 [11]
PP(聚丙烯)的增强改性中应用的增强材料主要是玻璃纤维及其制品,此外还有碳纤维、有机纤维、硼纤维、晶须等。玻璃纤维增强PP中,用得较多的玻璃纤维为无碱玻璃纤维和中碱玻璃纤维,其中无碱玻璃纤维的用量比较大。玻纤的直径控制在6~15μm范围内,玻纤的长度必须保证在0.25~0.76mm,这样既能够保证制品性能,又能使玻纤分散良好。一般认为制品中的玻纤长度大于0.2 mm时才有改性效果。玻纤含量(质量分数)在10%~30%为佳,超过40%时性能下降。另外,添加有机硅烷类偶联剂能使玻纤和PP两者形成良好界面,提高复合体系的弯曲模量、硬度、负荷变形温度,特别是尺寸稳定性。