[00118922]绿色优质聚丙烯熔喷专用料的研发及应用

一、来源：本项目是东莞巨正源科技有限公司应对市场需求的自主研发项目。 二、应用领域和技术原理： 聚合反应采用气相流化床聚合工艺,高纯度原料丙烯经丙烯精制系统除去聚合反应毒物,如水、氧、乙醇和硫化物等,然后由丙烯进料泵送入反应系统进行聚合反应,不含塑化剂的淤浆催化剂经“催化剂进料泵”由“催化剂进料罐”进入反应器,三乙基铝TEAL作为助催化剂加入反应器入口循环气管道,给电子体经“给电子体进料泵”注入反应器,氢气增压过滤后进入反应器参与反应。聚合反应在反应器硫化床中进行,反应温度为（70±1）℃,反应压力为（3.1±0.1）MPa,外部冷却后的循环气用于使反应床层流化,以提供新鲜的反应物,并移除聚合反应时产生的热量。生产的树脂经密相输送进入脱气仓,含有烃、氮气混合物的输送气在脱气仓与树脂分离,去除夹带固体后进入排放气回收气。 造粒过程采用挤出、水下牵引切粒的工艺,挤出机配置真空排气口,冷却水槽后配置抽风机,减少产品中的低分子挥发物。将聚丙烯树脂粉料与添加剂按抗氧剂、稳定剂和除酸剂按300～2000：500～5000：300～1500（重量比,ppm）的比例加入母料配制罐,用螺旋掺合器混合均匀,制成母料。 母料加入挤出机,逐步稳定加入过氧化物降解剂到2000-20000ppm,通过挤出机混炼、熔融、过氧化物降解,并经挤出机料筒两次真空脱气后,从口模输出的料条进入冷却水槽冷却、抽风机脱气,经牵引进入风刀切粒、干燥后,进入振动筛得到合适粒径的高融指聚丙烯颗粒,粒子静置24小时以上,消除产品气味,然后包装成产品。 三、性能指标： 性能指标 目标值 实际值 分子量分布 ≤3 2.56 熔指（g/10min） 1500/1800 1531/1813 灰分（质量分数,%） ≤0.01 0.009 挥发份（质量分数,%） ≤0.05 0.045 过氧化物残留量（mg/kg） ≤5 未检出 四、成果创造性、先进性 1、在聚合反应中采用了纯度＞99.75%的原料丙烯、超高活性高性能的不含邻苯二甲酸酯类（塑化剂）的第六代 Ziegler-Natta CONSISTA C501催化剂和外给电子体D9600,生成的低灰分、绿色健康聚丙烯基础料具有优异的性能： （1）精制丙烯原料分析数据无超标项,硫、醇类指标不超标,丙烯纯度达到99.75%以上。 （2）聚合反应催化剂加入量保持稳定,按铝/硅比=2.0～5.0,调整给电子体加入量,按铝/钛比=45～70调整TEAL加入量。 （3）聚丙烯基础料融指和二甲苯可溶物的分析频次至少一次/1小时,保证分析数据及时准确。 （4）聚丙烯基础料分子量控制在50000～300000、等规指数≥95%、二甲苯可溶物2.1～2.7%、黄色指数控制在3以下,基础料灰分控制在30-60ppm。 2、在造粒过程采用专门配方添加剂和高活性降解剂,生成的产品具有优异的可加工性能： （1）专用配方添加剂由抗氧剂、稳定剂和除酸剂按300～2000：500～5000：300～1500（重量比,ppm）的比例配制。 （2）超高活性降解剂采用高效过氧化物,纯度＞95%,活性氧含量＞5%,加入（重量）比例为2000-20000ppm的高活性过氧化物降解聚合物流变可控技术,根据其半衰期核算确保生产过程中降解效率＞97%以上。 （3）高融指聚丙烯专用料的熔融指数控制在500-2000g/10min,制得的熔喷布手感好。 3、采用多级脱气系统,确保降解剂裂解率97%以上,有效地降低产品的气味,解决熔喷无纺布颜色偏黄的问题。 多级脱气包括控制聚合排料效率、聚合反应后树脂脱气系统、造粒挤出机真空脱气I、造粒挤出机真空脱气II、振动筛脱气、成品静置脱气。 五、作用意义 1、经济效益：项目自2019年1月筹备研究,于2020年2月底试产成功,3月份开始正式量产投入市场。因受疫情影响导致医卫用产品的生产原料供应紧缺的特殊因素,估计今年第一、二季度原料价格将呈现大幅上涨态势,下来随着疫情形势向好和产能提高,原料价格将趋于较为平稳趋势,预计2020年熔喷专用料销售收入约3200万元。本项目成果转化后,将对高融指产品Y40L等牌号的深度开发具有重要指导意义,为下游客户提供更多更广的优质产品。 经统计,G1500H已销售共计1090吨,销售收入2071.6万元,销售均价为19003元/吨,生产成本为11500元/吨,经济效益为818万元。 2、社会效益：本项目日产量高达20吨,按100万个口罩/吨计算,每天可提供2000万个口罩原料。本项目投入应用后,将有效加快高融指聚丙烯等高端专用料应用开发,形成聚丙烯产业研发的集聚效应,为聚烯烃行业的技术深度发展提供新的思路与方向。同时,本项目将年产高融指聚丙烯约6万吨,对聚丙烯产能提升10%以上,将直接或间接创造至少100个以上工作岗位,改善周边地区就业环境。 六、技术的存在问题、改进意见及进一步研究设想 目前,项目研发在技术上仍然存在一些问题,主要是由于个别添加剂物性不良,导致下料不均,脱气系统脱气效果的稳定性有待提高等。添加剂改进的方向一是优化添加剂下料系统结构,使得下料系统的兼容性更强,二是改变添加剂的颗粒状态,从粉料变为粒料。脱气系统改进的方向是实现各级脱气的定量控制和多级脱气的统一控制,实现脱气效果可控。 未来高融指聚丙烯的研究,一是要与下游的熔喷工艺联合开发,力求达到熔喷纤网均匀、取向一致、高强、透气和防护俱佳,二是要开发高融指聚丙烯的新应用,特别是在其他纤维料方面,拓宽产品应用范围,比如木纤复合材料、其他医用防护材料等。