茂金属聚丙烯催化剂的性能研究

茂金属聚丙烯催化剂的性能研究

与传统的钠胺催化剂（钛酸催化剂）之间的主要区别在于，茂金属催化剂是一种单活动的中心催化剂，能够准确调整聚醚氧化物的结构，包括相对分子质量和分布、晶体结构、共聚单元含量和分子链分布。采用茂金属催化剂生产的茂金属聚丙烯的相对分子质量分布窄、微晶较小、抗冲击性能和韧性极佳、透明性好、光泽度高、抗辐射性能好、绝缘性能优异，并且能够与其他多种树脂良好相容，可应用于食品包装、化妆品包装、纤维、织物、无纺布、医疗实验室器皿和用具等领域实验部分研究中心的建立中试试样(记作试样1～试样6)，兰州化工研究中心。纤维专用聚丙烯S2040，熔喷专用聚丙烯PPHY1500：均为钛系催化剂产品，采用降解法生产，独山子石化公司。试验1，意大利ceastMF50型熔体流动速率仪，5965型电子拉伸试验机，6957型冲击试验机：均为意大利Ceast公司。LTE26-40型双螺杆挤出机，瑞典LabTech公司。A2000型高温凝胶色谱仪，美国Waters公司。50-200型注射机，德马格海天公司。冲击性能测试熔体流动速率(MFR)按GB/T3682—2018测试，温度230℃，负荷2.16kg；拉伸性能按GB/T1040.2—2006测试；弯曲模量按GB/T9341—2008测试；简支梁缺口冲击强度按GB/T1043.1—2008测试；灰分含量按GB/T9345.1—2008测试；挥发分含量按GB/T2914—2008测试；熔融结晶性能按GB/T19466.3—2004测试；氧化诱导时间(OIT)按GB/T19466.6—2009测试；相对分子质量及其分布按Q/SYDS04020—2009测试。结果与讨论茂金属聚丙烯催化剂的稳定性2020年7月，在兰州化工研究中心聚丙烯中试装置上开展了为期20d的中试试验，着重考察了茂金属聚丙烯催化剂的长周期运行情况和氢调敏感性。在稳态运行下得到了试样1～试样6，其氢气加入量分别为X%，2X%，3X%，4X%，5X%，6X%。根据粉料MFR测试结果，对MFR较低的试样1～试样3进行了造粒评价，试样4～试样6因MFR太高无法造粒。茂金属聚丙烯催化剂从表1可以看出：与钛系催化剂一样，使用茂金属聚丙烯催化剂进行生产时，随着氢气加入量的增加，茂金属聚丙烯MFR逐步增加。茂金属聚丙烯催化剂的氢调敏感性远高于传统钛系催化剂。生产MFR约40.0g/10min的粉料，氢气加入量约X%，生产MFR约1500.0g/10min的粉料，氢气加入量仅需增加2倍；当氢气加入量增加5倍时，茂金属聚丙烯的MFR超过了10000.0g/10min。茂金属聚丙烯粉料经造粒后MFR下降15%～25%。茂金属聚丙烯催化剂活性从表2可以看出：茂金属聚丙烯催化剂的活性随氢气加入量增加而降低；氢气加入量为X%、粒料MFR在30.0g/10min左右时，催化剂活性达16000g/g，当氢气加入量为3X%、试样MFR在1300.0g/10min左右时，催化剂活性下降约20%，说明使用茂金属聚丙烯催化剂时，氢气在反应中主要起到链终止剂的作用。石灰细粉含量随氢气加入量的变化从表3可以看出：使用茂金属催化剂生产低MFR聚丙烯时，粉料粒径分布比较均一，细粉含量较少。随着氢气加入量的增加，细粉含量呈增加趋势，这主要是因为随着氢气加入量的增加，MFR急剧升高导致颗粒直径变小所致。中试试样粉料堆密度随氢气加入量的增加而降低。熔融温度和结晶温度从表4可以看出：随着试样MFR的增加，熔融温度、结晶温度和OIT基本无变化；试样MFR越高，结晶度越高，主要是因为MFR越高，分子链越短，有利于结晶。共阻塞色谱分析从表5和图1看出：随MFR增加，试样的相对分子质量逐步降低且相对分子质量分布变宽。示例根据试样1的MFR测试结果，与纤维专用聚丙烯S2040接近，因此，将两者进行对标剖析。基本属性从表6可以看出：与S2040相比，试样1的MFR较低，等规指数较高，拉伸性能与弯曲性能相当，灰分含量较低，“鱼眼”数较多。茂金属聚丙烯纤维或无纺布加工从表7可以看出：试样1与S2040的OIT相当，但熔融温度、结晶温度以及结晶度明显偏低，说明茂金属聚丙烯在纤维或无纺布加工时可以降低加工温度，有利于降低能耗。分布不稳定从表8和图2可以看出：与S2040相比，试样1的相对分子质量分布较窄。相对分子质量分布是评价产品可纺性的关键指标，相对分子质量分布窄，剪切速率对熔体黏度的敏感性降低，在高剪切速率下黏度的波动小，同时也使熔体弹性减小，有利于使丝条的直径保持均一示例根据试样3的MFR测试结果，与熔喷专用聚丙烯PPHY1500接近，因此，将两者进行了对标剖析。基本属性从表9可以看出：与PPHY1500相比，试样3的MFR较低，灰分含量较低。茂金属聚丙烯熔喷料制备从表10可以看出：试样3的OIT与PPHY1500相当，但熔融温度与结晶温度明显偏低，而结晶度较高，说明茂金属聚丙烯在熔喷料加工时可以降低加工温度，有利于降低能耗。材料的相对分子质量从表11与图3看出：与PPHY1500相比，试样3的相对分子质量分布略宽。低相对分子质量PP含量越多，PP应力开裂越厉害，熔喷非织造布生产过程中容易断丝，对性能也有较大影响；超高相对分子质量PP含量较多，会使PP的黏度增大，甚至出现凝胶颗粒，使熔喷非织造布生产困难挥发油分的测定试样3与PPHY1500的挥发分质量分数分别为0.10%，0.18%，试样3的挥发分含量明显降低，意味着气味更小，有利于在医疗卫生等领域的推广。茂金属聚丙烯a)茂金属聚丙烯催化剂的氢调敏感性远高于传统钛系催化剂，既可生产MFR约40.0g/10min的纤维专用树脂，也可直接生产MFR约1500.0g/10min的熔喷专用树脂，茂金属聚丙烯粉料经造粒后MFR下降15%～25%。b)使用茂金属聚丙烯催化剂生产时，随着氢气加入量的增加，催化剂活性逐渐降低，聚丙烯细粉含量呈增加趋势，粉料堆密度逐步降低。c)使用茂金属聚丙烯催化剂生产时，随着MFR增