熔喷非织造布聚丙烯专用料及专有生产工艺技术毕业论文

1、熔喷非织造布聚丙烯专用料及专有生产工艺技术 林大林 林大林，男，天津人，原为天津石油4 e 。x - 公司研究院高级工程师，已退休。 长期从事功能性丙纶长丝、丙纶高速纺工艺，纤维级聚丙烯专用料( C R P P ) 的研究与开发。特别是纺 粘、熔喷聚丙烯专用料的工艺生产专有技术、产品质量指标均达到国外同类产品水平。 1 国内聚丙烯工业生产发展 我国自1 9 9 7 年以来聚丙烯T 业生产己进入了迅速发展时期，引进大犁聚丙烯生产装置通过第一轮扩 能改造以及上海、南京、惠州、泉州、采用中外合资新上6 0 9 0 万t 年乙烯项目中的新增聚丙烯生产 装置，陆续在2 0 0 5 2 0 0 6 年投产

2、，2 0 0 5 年我国聚丙烯生产能力预计将达到5 5 0 万t 年，聚丙烯需求晕 也将达到8 5 0 t 年，但仍将需要大晕进口。山于聚丙烯生产企业生产通用料占绝大部分，纤维级专用料 仅占极少量，所以纤维级专用料还需进口。 表1国产聚丙烯生产及进口需求( 万t ) 年度生产能力产量表观消费量进u 总量进U 纤维级 ( 不包括纺粘、熔喷专用料) 2 0 0 l 3 3 4 0 5 4 1 8 2 0 8 72 0 9 2 0 0 23 9 2 03 7 4 26 1 7 22 4 4 22 4 4 2 0 0 34 2 5 84 4 5 57 1 7 72 7 3 42 7 3 2 0 0 4

3、4 7 4 97 6 4 72 9 1 42 9 1 2 0 0 5 ( 预汁) 5 5 0 08 5 0 03 3 0 0 其中纤维级聚丙烯专用料进口景远远大于上述统汁数据。这是由于国内纺粘熔喷非织造布以及S M S 、 S M M S 复合谁织造布生产企业为确保出口产品质晕，特别是用于医疗卫生、精细过滤材料均要依靠进口 熔喷聚丙烯专用料。而国内企业生产的熔喷聚丙烯专用料达4 i 到进口同类产品的质最。 国内大型聚丙烯生产企业均一i 能够在常规生产设备上生产这种U H M F R 熔喷聚丙烯专用料，为此大力 开发生产高质景熔喷聚丙烯专用料成为：务之急。 2国内外熔喷非织造布聚丙烯专用料的分析

4、 根据纺粘分会统计表明，使用进口高质最熔喷专用料的生产企业有天滓泰达公司( 1 5 0 0 2 0 0 0 t ) 、安 徽奥宏公司( 15 0 0 2 0 0 0 t ) 、山东俊富公司( 2 0 0 0 2 5 0 0 t ) 、江阴金风公司( 15 0 0 2 0 0 0 t ) 、河北邢 台华邦公司( 15 0 叭) ，合计约0 8 1 万t 。 进口S M S 、S M M S 复合1 F 织造布生产企业有P G I 南海南新公亍j j ( 4 0 0 0 5 0 0 0 t ) 、荆门金龙公司( 2 0 0 0 2 5 0 0 t ) 、杭州金富公司( 2 0 0 0 2 5 0

5、0 t ) 、河北香河华鑫公刊( 2 0 0 0 2 5 0 0 t ) 、张家港骏马公司( 2 0 0 0 2 5 0 0 t ) ，合汁约1 2 1 5 万t 。 综上所述，国内埘高质鼍熔喷聚丙烯专用料的年需求母在2 2 5 万t 。 一1 0 1 一 表2国外熔喷聚丙烯专用料情况 公州名称生产牌，产品外观彤状 熔仆流动速；爷( g I O m i n ) E x x o nm o b i I P P 3 5 0 5 G E 2 5 - 3 5 日 4 0 0 埃兜森P P 3 5 4 6 G g r a n u l e ( 细粒) 1 2 0 0 P P 3 7 4 6 G1 5 0 0

6、 B a s e l l M o p l e n 微球状 巴寨尔H F 4 6 I X s p h e r e s 9 0 0 H F 4 6 l Y1 5 0 0 V a I t e e H H 4 4 l4 0 0 P F 0 0 88 0 0 H H 4 4 21 1 0 0 P E 0 1 72 0 0 0 B a r e a l i sB o r e f l o w水下造粒 c h e m i c a l C OH L 5 0 4 F R球型4 5 0 丹麦北欧化丁H L 5 0 8 F RP e l l e t e s8 0 0 H L 5 1 2 F R1 2 0 0 A T O

7、 F I N A3 8 6 0 X1 0 0 阿托菲纳 3 9 6 03 5 0 9 6 3 67 5 0 9 7 1 81 5 0 0 韩国人林公司 微球状8 0 0 S p h e r e s 以上产品形式如以下说明有两种形式，一种为美国E x x o n M o b i l 公司为近似细粒状的粉料。B a s e l l 公司 为微球状颗粒；另一种是B a r e a l i s ( 丹麦北欧化T ) 公司，A T O F I N A ( 阿托菲纳) 公司，熔融后水下 造粒球状( 球丸状) 粒子。 上述进口熔喷聚丙烯专用料其熔体流动速率值( M F R ) 较为稳定，生产厂家为保证产品质

8、罩均规定 了存放保质期。 表3 国内熔喷聚丙烯专用料情况 公- d 名称牌I 产品外脱形状 M F R ( g 10 m i n ) 各沣 中科丝普伦公d K R P G 4 5 0 半透I J 粒 4 5 0 3 0 等姚度 9 6 K R P G 8 0 02 38 0 0 5 0 灰分2 0 0 p p m K R P G 1 2 0 01 2 0 0 5 0 ，I ：海新络滤材自限公t d R P - 4 0 0 半透f I J J 粒 4 0 0 4 0 等规度9 7 R P 8 0 02 3 8 0 0 8 0 荻分2 0 0 p p m R P 1 2 0 0 1 2 0 0 1

9、 0 0 山东道恩集团龙u 市4 0 0 型 4 0 0 4 0 灰3 2 0 0 p p m 道恩T 程塑料何| ；6 公d8 0 0 型8 0 0 8 0 挥发g j 一3 0 0 p p m 1 1 0 0 型1 1 0 0 I O O 1 0 2 - 国内最早生产的熔喷非织造布聚内烯专用料的企业有北京中科丝普伦、北京丰源公司。最初仅能生 产M F R 为4 0 0 、8 0 0 。近年来又有上海、江苏、山东、湖南等地也生产了上述产品并推出了M F R 为 l 1 0 0 、1 2 0 0 的产品，但其M F R 波动范i 矧均在1 0 左右，且存在异味，与同类进口产品相比还存在一 定筹

10、距。 3 聚丙烯粉料一基础料的分析 通过B a s e l l 公刊的S p h e r i p o l 叫i 管反应器，采用第四代高效球型催化剂即可生产出T 3 0 S 聚丙烯粉料。该 粉料旱_ 球形，粒径分布集中。该一I ：艺具有高活性、产帚高、单耗低、灰分少( l5 0 P P m ) 、等规度 高( 9 7 ) 的特点和熔体流动速率小( M F R = 3 4 ) 。 这种基础聚丙烯粉料分了争岛( 3 0 万) 、分子帚分御宽( 5 ) 。通过C R P PT 艺加T ，可以 提高降解程度，获得窄的、均匀的分了景分布。其形态已山粉未状态改变为以1 i 同粒符小球为主，含有 少= 晕=

11、粉末。其粉末含晕依据生产状况，批次，其含最多少也不同。 C R P P 生产加T 所采用的聚丙烯基础料应用高分子鼍的聚合物作起始原料，冈高分了帚聚合物对热降解 要比低分了量聚合物更为敏感。 应用分了最分布宽的聚合物作起原料更好，因为降解常使聚丙烯的分了量分布变窄，熔体组分降解的 差异巧i 仅在于分子晕小同，还在于它们的多分散性也不同。 对于具有4 i 同初始分子鼍分布和小同降解度的聚丙烯，K o t l i a r 也计算了它们被降低的特性粘度【T 1 】和原特性 粘度【r l 】之比。结果表明：原聚合物的分了量分布越宽，具有同样降解度聚合物的【r 1 1 就变化越大。上 述导致分予量分布对于

12、聚丙烯降解的变化，可用于解释所观察到的具有同样【r 1 】，4 i 同分了每分布的聚合 物的彳i 同流变行为i 一一一1 、 1 2 1 0 8 6 4 2 0 O 降解程度q ( ) 一系列1 一系列2 一系列3 图l 降解程度q 对分子景分布的影响 4 分子量调节剂性能及筛选 在1 3 5 1 5 5 之问，半哀期为l h 的分了案调节剂是比较通用的，在典型的加T 温度1 8 0 2 4 0 之问能够在较短时I J 内产生足够的反应性自由基，以完成加T 过程。并考虑其给定的半哀期( 即5 0 的 分了景调节剂分解所需要的时问) 相通麻的温度来选择。 表4 用于C R P P 的可控降解的分

13、子量调节剂的半衰期为1 小时的分解温度 分了量涮节剂半哀期为1 h 的分解珏矗度 C 1 - 4 0 I1 3 4 3 0 l1 4 6 r 1 0 I1 3 4 ( 1 4 0 3 ) D T B P1 4 l ( 1 4 1 1 ) 一1 0 3 一 表5 分子量调节剂T 10 1 在稀溶液的半衰期 在稀溶液中的半衰期S 分子量调节剂 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 卜1 0 l6 8 1 22 40 6 从表4 和表5 列出的半衰期数据反映了C R P P 最常用的分予量调节剂在加工温度下热分解活性。在C R P P 加工过程，聚丙烯可控降解，通常认为反应的总速率是受其分

14、解速率控制的。因此，从一级分解动力 学来看，为确保9 8 以上的分解率，理想的加工时间应为分予量调节剂的半衰期的6 7 倍。 表6分子量调节剂T - - 10 1 在惰性介质及熔融L D P E 的半衰期 在苯中半衰期，S在正十二烷中半衰期s在熔融L D P E S 分子量调节剂 1 9 0 1 9 0 1 9 0 T 1 0 l1 22 87 l 从表6 可以看出分子量调节剂T - 1 0 l 的活性、半衰期与介质类型、粘度以及分子量调节剂在熔体的 分布以及干扰物的存在有关，在加工过程中其均裂产生活泼的烷氧基自由基，这些自由基可以接着参与 二次反应形成其它的具有反应活泼的烷基自由基以及非活性

15、挥发性产物，并在加工过程中需除去这些挥发 性产物。高温和低活性的介质有利于二次分解，又反过来影响着这个分子量调节剂的总效率。干扰物主 要是在C R P P 生产加工过程中，空气中的氧以及辅助添加剂抗氧剂、稳定剂等，可以通过在混合设备 及生产线上某个部位采用冲氮保护。 由于可控流变聚丙烯生产加工是采用双螺杆挤出造粒机，分子量调节剂添加比例极少，为此做成母粉是 首选的方法，这种母粉一般采用按失重计量比例与按主料聚丙烯粉料的失重比例进入，母粉与主料一聚丙烯粉 料均是粉末状或球状，这样固体粉末状分子量调节剂在混合中由于形态不易分散均匀，所以T - 4 0 1 不易采用。 其它三种液体分子量调节剂较易做

16、母粉，可以均匀喷洒涂覆在与主料聚丙烯相同牌号的聚丙烯粉末 ( 球状) 表面，并且在混合中可以均匀分散，由于D T B P 液体的挥发性极强，加工过程中有损失，降低反 应效率不易采用。由于在母粉分散混合中有空气存在，容易发生意外着火事故。 5 熔喷聚丙烯专用料专有生产工艺技术 埃克森的产品为2 5 3 5 目细粒，巴塞尔公司的产品为微球状，约2 - - - 3 m m ，北欧化工为水下造粒球形。 分析表明，E x x o nm o b i l ( 埃克森) 、B a s e l l ( 巴塞尔) 、B a r e a l i sc h e m i c a l C O ( 丹麦北欧化工) 等 公司

17、都拥有各自的专有技术，其产品形式不尽相同。 分子萤调节剂需要的添加量相对M F R = 3 0 , - - 4 0 的纺粘聚丙烯专用料要多很多，在双螺杆挤出造粒机的 停留时间分布也相应需要增加很多。初步分析表明，可以提供双螺杆挤出造粒机的最大长径I ：L L D = 4 5 - - 5 6 的 停留时间也就是2 3 分钟，不可能达到所需要的反应挤出的停留时间6 8 分钟要求，而且反应所需要的 温度与挤出造粒要求的低温：( M F R = 1 0 0 0 2 0 0 0 ) 不适应，达不到造粒时机头所需要的低温要求。为此本 文作者采用了特殊的专有工艺生产技术，得到的试样表明，可以生产微球状及水下

18、造粒( 拉条造粒) 的产品， 充分满足挤出降解反应的停留时间要求，并能彻底排除分解挥发物，达到进口同类产品的质萤指标。 - 1 0 4 - 表7 试验小样与进口熔喷聚丙烯专用料测试结果比较 试样编号M F R g 10 m i n M wM vM nM w M n 造粒 4 0 0 06 05 52 12 8 U H M F R I 。 小球6 3 1 5 0 01 0 18 51 6 B a S e l lH F 4 6 l Y B a r e a l i s 1 2 0 01 3 01 1 52 75 0 H L 5 1 2 F R 我们的试样也达到了熔喷聚丙烯专用料所要求的熔体流动速率( M F R ) 的要求范围，M F R 为3 0 0 、 4 0 0 、l 0 0 0 、l5 0 0 。 6 超高熔体流动速率聚丙烯测试方法的建立 超高熔体流动速率聚丙烯( 熔喷聚丙烯专用料) 必须采用美国材料协会的A T M S l 2 3 8 测试方法，其 计算公式如下： M F R = 4 2 6 L t d L ：2 5 4 c m t ：秒( S ) ，仪器分辨率0 0lS d ：聚丙烯熔体密度( 2 3 0 ) 0 7 3 9 其M F