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聚丙烯催化剂与高性能产品开发技术进展

发布时间:2020-06-12

我国是世界上最大的聚丙烯消费国家之一,聚丙烯在我国的应用十分广泛,因其成本低廉、环保无毒的优势,在人民生活与生产建设等方面发挥着十分巨大的作用。随着我国经济的快速发展与人民生活水平的不断提升,对聚丙烯生产加工技术与新产品的研发需求不断增加。


近年来,我国不断加大对聚丙烯催化剂及高性能产品的研发与生产力度,在生 产规模与技术研发上都取得了巨大的进展,带动了我国工业 企业的健康、可持续发展。未来一段时间内,我国将聚焦于聚丙烯催化剂与高性能产品的不断研究当中,以新技术和新产品的研发不断提升聚丙烯材料在我国的应用空间,为企业 经济效益的提升与国家经济的稳健发展提供助力。 

1 新型聚丙烯催化剂技术进展

目前我国的聚丙烯生产企业中,常用的聚丙烯催化剂为 Ziegler-Natta 催化剂,这种催化剂是由三乙基铝与四氯化钛组 成的一种具有良好定向聚合作用的催化剂,Ziegler-Natta 催化剂分为主催化剂、助催化剂和给电子体三个部分,在新型催 化剂技术的研发上,主要从给电子体技术上进行创新。 

1.1 内给电子技术

内给电子技术是聚丙烯催化剂新技术研发领域的重点研究方向,内给电子技术的程序是在制作和准备应用固体催化剂时,在催化剂内加入内给电子体,通过内给电子体的加入激发催化剂的性能,通过这样的方式提升催化剂的聚合作用, 这是内给电子技术最重要的应用 ;在内给电子技术的应用过程中,还需要对内给电子体的电子效应和空间位阻进行调节, 提高催化剂的活性,从而达到在最大范围内提高催化剂性能, 加强聚合效果的目的。 

目前常用的内给电子体以邻苯二甲酸酯为原料,其在 Ziegler-Natta 催化剂中的应用,可以有效提升聚丙烯催化剂的活性,优化了传统催化剂技术的弊端。但由于这种物质具有 一定的毒性,因此对该物质替代材料的研发是目前内给电子 技术研发领域的核心问题,目前已经有一些公司研发出了非 邻苯二甲酸酯类的新型内给电子体,可以利用新材料和新催 化技术对内给电子技术进行优化,从而生产出环保、无毒无味、 体积小、重量轻的新型内给电子体。 

1.2 外给电子技术

外给电子技术也是聚丙烯催化中的重要技术手段,该技术是在制作聚丙烯的过程中,将外给电子体与主催化剂、助催化剂一同加入,外给电子技术在 Ziegler-Natta 催化剂中的主要作用就是可以提高聚丙烯的等规度,从而达到在共同反应中提高聚丙烯催化剂的催化作用的目的。 

外给电子技术在 Ziegler-Natta 催化剂中的应用可以影响催化系统的聚合能力,还可以干扰催化剂的氢调敏感性,通过刺激催化剂聚合能力的提升使得聚丙烯的等规度不断提高,增加聚丙烯材料的力学性能,获得性状更为稳定、更加结实耐用的聚丙烯材料。 


2 气相法在聚丙烯生产加工中的技术进展

聚丙烯的生产工艺经历了溶剂法、溶液法、液相本体法和气相法几个阶段。目前气相法是聚丙烯生产加工中最为先进的技术,相比于其他生产工艺,气相法的应用,极大提高了聚丙烯生产加工的规划,其流程简单,设备使用较少,生 产加工过程安全无毒,成本低廉,给聚丙烯生产加工企业带 来了较大的经济效益。 

2.1 Spherizone工艺技术

Spherizone 工艺技术所采用的主反应器是单一区循环反应 器,其与气相共聚反应器相配合,使得聚丙烯在反应中实现 相互连接的效果,提升聚丙烯生产加工的聚合反应 ;而多区 循环反应器又可以分为上升段和下降段两部分的反应区,聚丙烯粒子在上下两个反应区内进行不断的循环,上升段反应 区中的聚丙烯粒子通过不断循环的体系进行快速流动,直接进入下降段反应区顶端位置的旋风分离器,通过旋风分离器 的作用将反应中的气体和固体分离,同时下降段反应区内在 设计了阻隔区域,通过阻隔区完成了上升段和下降段反应区不同的反应,阻隔区将气体和聚合粒子进行分离后,聚合粒子不断向下运动,直至下沉段最底部后再进行上升,从而实现循环。 

2.2 Unipol工艺技术

Unipol 工艺技术是聚丙烯生产技术发展历程中的重要里程碑,它的出现代表聚丙烯生产加工工艺的重大突破,具有 十分重要的研究和利用价值。Unipol 工艺技术较以往的聚丙烯生产工艺具有很大的优势,其操作流程简单、使用方法较为灵活、成本较低、生产过程安全无毒且效果良好,只需要使用很少的设备就能够实现聚丙烯中聚合物、无规共聚物和抗冲共聚物等产品的生产,涵盖产品范围较广,极大提高了 聚丙烯产品生产加工的效率和规模,减少了成本的投入,实 现了生产企业经济效益的提升 ;加之该工艺在生产过程中的 操作压力较低,无需储备大量物料,操作安全,降低了聚丙 烯生产加工中的设备超压安全隐患 ;另外,该工艺在聚丙烯的生产过程中,不会产生大量的液体和气体废料,因此生产 过程较为环保,减少了对环境的污染,实现了绿色、环保、 安全和健康生产的要求。 


3 高性能聚丙烯产品的研发进程

3.1 车用聚丙烯产品的研发

我国是汽车生产及使用的大国,汽车在我国的不断普及 带动了汽车生产、销售及服务行业的快速发展。随着我国可 持续发展战略的不断深化推进,对汽车环保节能问题的重视 程度也不断增加,聚丙烯材料具有无毒无味、密度小、重量轻、 抗压及抗震能力强、安全环保等优势,因此在汽车制造及汽 车用品制造中存在巨大的市场空间,近年来我国对聚丙烯高 性能材料的生产和研发的脚步不断加快,车用聚丙烯产品在 汽车制造的高刚性、高流动性、高橡胶含量及抗冲击方面取得了重要应用。


3.2 医用聚丙烯产品的研发


医疗卫生市场也是聚丙烯产品重要的市场领域之一,聚丙烯材料无毒无味,生产过程安全环保,成本较低,满足国 家对于医疗卫生用品的使用需求,可以广泛应用于医用输液工具、注射工具、医疗器械、防护用品、一次性口罩等用品中, 不但可以降低一次性医疗卫生耗材的成本,还可以起到良好的环保、节约资源与能源的作用。 


4 结束语

随着我国经济的快速发展与人民生活水平的不断提升,聚 丙烯催化剂与高性能聚丙烯产品的应用将会越来越广泛。在未来一段时间内,我国仍将致力于聚丙烯催化剂与高性能产 品的研发生产,顺应我国可持续发展与节能减排的战略方针, 不断提升该项技术与产品的研发力度,以更新的技术,更加节能环保的产品形式,更加简化的操作与更低的成本,带动聚丙烯生产加工企业的快速发展。

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