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聚丙烯（Polypropylene）是使用廣泛的高分子材料，簡(jiǎn)稱 PP，熱塑性能較好。由于其無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒的物理性質(zhì)，目前被用作輕質(zhì)通用塑料。聚丙烯性能優(yōu)良、安全無(wú)毒、原料價(jià)廉易得、制備的產(chǎn)品輕便，是綠色環(huán)保類材料，目前已經(jīng)應(yīng)用于產(chǎn)品包裝、化工原料、汽車零部件、建筑管材等多個(gè)領(lǐng)域。

 

1、聚丙烯產(chǎn)品生產(chǎn)工藝介紹

 

20 世紀(jì) 50 年代，就開(kāi)始了聚丙烯合成工藝的研究。從最傳統(tǒng)的溶劑聚合法（又稱泥漿法），改良為更為先進(jìn)的溶液聚合法，發(fā)展到目前的液相本體、氣相本體聚合法，隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，最原始的溶劑聚合法，目前工業(yè)中已不再使用。

 

縱觀全球聚丙烯先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，目前 Basell 公司每年生產(chǎn)的聚丙烯超過(guò)全球總產(chǎn)量的50%，其主要采用 Spheripol 雙環(huán)管氣相聚合工藝；此外，由 Basell 公司率先開(kāi)發(fā)并投產(chǎn) 的Spherizone 聚丙烯合成工藝、北歐化工公司開(kāi)發(fā)并投產(chǎn)的 Borstar 聚丙烯合成工藝均得到了普及應(yīng)用。

 

1.1 Spheripol工藝

 

Basell 公司研發(fā)并投入運(yùn)營(yíng)的 Spheripol 雙環(huán)管氣相聚丙 烯技術(shù)是目前經(jīng)驗(yàn)最豐富的新型聚丙烯合成工藝，與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，生產(chǎn)的聚丙烯產(chǎn)品質(zhì)量更好、產(chǎn)量更大。

 

共經(jīng)歷了四代催化劑的改良，目前已形成雙環(huán)管結(jié)構(gòu)的聚丙烯合成反應(yīng)器，在此工藝的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出了多種優(yōu)良的聚丙烯 產(chǎn)品。雙環(huán)管結(jié)構(gòu)可以通過(guò)改變合成工藝中的壓力，得到性能更優(yōu)良的聚丙烯產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚丙烯大分子質(zhì)量以及聚丙烯大分子形態(tài)的調(diào)控；經(jīng)多次改良后得到的第四代催化劑，催化生成的聚丙烯產(chǎn)品純度更高，機(jī)械性能更好，具有更高的耐磨性能。

 

由于使用了雙環(huán)管反應(yīng)結(jié)構(gòu)，可以更方便生產(chǎn)操作；提高了反應(yīng)壓力，所以整個(gè)生產(chǎn)工藝中氫氣含量增加，在一定程度上改良了聚丙烯產(chǎn)品的各項(xiàng)性能 ；同時(shí)，基于雙環(huán)管結(jié)構(gòu)的優(yōu)良特性，能夠生產(chǎn)相對(duì)質(zhì)量更高的大分子，以及質(zhì)量更小的聚丙烯產(chǎn)品，使生產(chǎn)出的聚丙烯產(chǎn)品分子質(zhì)量分布范圍更大，且得到的聚丙烯產(chǎn)品更加均質(zhì)。

 

這一結(jié)構(gòu)能更好地促進(jìn)反應(yīng)物料之間的傳熱，如果結(jié)合目前更為先進(jìn)的茂金屬催化劑，未來(lái)將會(huì)制備出性能更加優(yōu)良的聚丙烯產(chǎn)品。雙環(huán)管反應(yīng)器結(jié)構(gòu)使得生產(chǎn)效率提高，使生產(chǎn)過(guò)程變得更加便捷靈活，在一定程度上提高了聚丙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量。

 

1.2 Spherizone工藝

 

由于目前雙峰聚丙烯市場(chǎng)需求量的不斷上漲，所以 Basell 公司開(kāi)發(fā)出了全新的生產(chǎn)工藝。Spherizone 工藝主要用于雙峰聚丙烯的生產(chǎn)，該生產(chǎn)工藝最主要的創(chuàng)新之處就是在同一個(gè)反應(yīng)器中，將反應(yīng)器進(jìn)行分區(qū)，可以單獨(dú)調(diào)控每個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力以及氫氣濃度，在合成聚丙烯時(shí)，在聚丙烯分子鏈不斷增長(zhǎng)的過(guò)程中，在生產(chǎn)條件不同的、生產(chǎn)條件可控的反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，一方面合成了性能更加優(yōu)良的雙峰聚丙烯，另一方面，得到的聚丙烯產(chǎn)品均勻性更好。

 

1.3 Borstar工藝

 

Borstar 聚丙烯合成工藝是北歐化工在 Basell 公司的聚丙烯合成工藝的基礎(chǔ)上，在雙環(huán)管結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，同時(shí)串 聯(lián)氣相流化床反應(yīng)器，由此生產(chǎn)出了性能更加優(yōu)良的聚丙烯產(chǎn)品。

 

在此之前，所有的聚丙烯合成工藝將反應(yīng)溫度控制在 70℃左右，避免生產(chǎn)過(guò)程中氣泡的產(chǎn)生，使聚丙烯產(chǎn)品更加 均質(zhì)。而北歐化工設(shè)計(jì)的Borstar的工藝，允許更高的操作溫度， 甚至可以超過(guò)丙烯操作的臨界值，溫度的提高也促進(jìn)了操作 壓力的提升，并且該過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生氣泡，是一種性能更 為優(yōu)良的聚丙烯合成工藝。

 

目前該工藝的特點(diǎn)概括如下：第一， 催化劑活性更高 ；第二，在雙環(huán)管反應(yīng)器的基礎(chǔ)上串聯(lián)了氣 相反應(yīng)器，能夠?qū)铣纱蠓肿拥姆肿淤|(zhì)量以及大分子形態(tài)進(jìn) 行更便捷的調(diào)控 ；第三，在進(jìn)行雙峰聚丙烯的生產(chǎn)時(shí)得到的 每個(gè)峰都能實(shí)現(xiàn)較窄的分子質(zhì)量分布，雙峰產(chǎn)品質(zhì)量更好 ；第四，提高了操作溫度，避免了聚丙烯分子溶解于丙烯的現(xiàn)象， 不會(huì)出現(xiàn)聚丙烯產(chǎn)品粘連在反應(yīng)釜內(nèi)壁的情況。

 

2、聚丙烯應(yīng)用進(jìn)展

 

聚丙烯（Polypropylene）由于其生產(chǎn)工藝成熟、原料價(jià)廉易得、產(chǎn)品安全無(wú)毒且環(huán)境友好，在產(chǎn)品包裝、日用品生產(chǎn)、汽車制造、建筑材料、醫(yī)療器械等多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。由于目前人們對(duì)于綠色生活的追求，對(duì)環(huán)境保護(hù)提出了更多要求，聚丙烯因此替代了很多環(huán)境友好性不佳的材料。

 

2.1 管材用聚丙烯產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

 

無(wú)規(guī)共聚聚丙烯管，又稱 PPR，是目前需求量較大的聚丙烯產(chǎn)品之一，機(jī)械性能良好，抗沖擊能力強(qiáng)，以其作為原料制備的管材，機(jī)械強(qiáng)度高，質(zhì)量輕便，耐磨耐腐蝕、方便進(jìn)一步加工。由于其可以承受高溫?zé)崴鶕?jù)質(zhì)量檢測(cè)使用壽命較長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量好、穩(wěn)定性高，目前已被廣泛應(yīng)用于冷熱水輸送。

 

由于其性能穩(wěn)定，安全可靠且價(jià)格合適，被我國(guó)建設(shè)部等相關(guān)部門列為推薦使用的管件材料，應(yīng)逐漸用 PPR 此類綠色環(huán)保的管材來(lái)替代傳統(tǒng)管材，在政府倡導(dǎo)下，目前我國(guó)在建住宅80% 以上采用了 PPR 綠色管材。隨著我國(guó)建筑 業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于 PPR 管材的需求量也不斷增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，年需求量平均約為200kt。

 

2.2 薄膜類聚丙烯產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

 

薄膜產(chǎn)品也是目前需求量最大的聚丙烯產(chǎn)品之一，薄膜制造是重要的聚丙烯應(yīng)用途徑，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年生產(chǎn)的聚丙烯約有20% 被用來(lái)生產(chǎn)薄膜。由于聚丙烯薄膜性質(zhì)穩(wěn)定，環(huán)境友好，因此可用于多種產(chǎn)品包裝，用作精密產(chǎn)品中的各類絕緣材料， 還可用于建筑材料等多個(gè)領(lǐng)域。特別是近年來(lái)開(kāi)發(fā)了更多附加值更高的聚丙烯薄膜材料。比如丙烯 - 乙烯 -1- 丁烯三元共聚聚丙烯薄膜可用于低溫?zé)岱鈱?，有更大的市?chǎng)需求量。

 

與傳統(tǒng)薄膜類熱封層材料相比，還能實(shí)現(xiàn)更好的機(jī)械強(qiáng)度以及抗沖擊性能，薄膜產(chǎn)品種類繁多，需求量較大的代表性薄膜有：雙向拉伸BOPP薄膜、流延聚丙烯CPP膜，CPP膜多用于食品以及醫(yī)藥類產(chǎn)品包裝，BOPP薄膜多用于產(chǎn)品包裝以及膠黏類產(chǎn)品的生產(chǎn)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)目前每年需要進(jìn)口約80kt左右薄膜類聚丙烯材料。

 

2.3 車用聚丙烯產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

 

聚丙烯材料在進(jìn)行改性之后，擁有更優(yōu)良的加工性能，機(jī)械強(qiáng)度高，可在多次沖擊后保持性能完好，符合安全、環(huán)保的發(fā)展理念，因此在汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

 

目前汽車內(nèi)儀表盤、內(nèi)飾材料、保險(xiǎn)杠等多種汽車零部件都采用了聚丙烯產(chǎn)品。改性之后的聚丙烯產(chǎn)品目前已成為汽車零部件的主要塑料制品，特別目前對(duì)于高端聚丙烯材料仍存在較大缺口，發(fā)展前景樂(lè)觀。

 

隨著我國(guó)目前對(duì)于汽車生產(chǎn)要求的不斷提高，以及對(duì)于汽車制造領(lǐng)域環(huán)境保護(hù)意識(shí)提高，汽車工業(yè)的發(fā)展必須要解決車用聚丙烯材料的回收再利用問(wèn)題， 目前汽車行業(yè)所用聚丙烯產(chǎn)品的主要問(wèn)題在于缺少高端聚丙烯產(chǎn)品的供應(yīng)，要求聚丙烯產(chǎn)品應(yīng)實(shí)現(xiàn)綠色、環(huán)保、無(wú)公害，擁有更高的耐熱性，更高的機(jī)械強(qiáng)度以及更強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性能。

 

2020年我國(guó)將實(shí)行“國(guó)六”標(biāo)準(zhǔn)，汽車要實(shí)行輕量化發(fā)展，聚丙烯產(chǎn)品性價(jià)比高，質(zhì)量輕便，將有更多的優(yōu)勢(shì)，在汽車行業(yè)使用會(huì)更加廣泛。

 

2.4 醫(yī)用聚丙烯產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

 

聚丙烯合成材料安全無(wú)毒，且生產(chǎn)成本較低，使用中更加綠色環(huán)保，因此在醫(yī)療設(shè)備中多用于藥物包裝、注射器、輸液瓶、手套、透明管等多種一次性醫(yī)療產(chǎn)品的制備，目前基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)玻璃材料的替代。

 

隨著社會(huì)大眾對(duì)于醫(yī)療條件要求的提高，以及我國(guó)針對(duì)醫(yī)療設(shè)備加大科研投入，醫(yī)療市場(chǎng)對(duì)于聚丙烯產(chǎn)品的消費(fèi)量將會(huì)大大增加，除了此類較為低端的醫(yī)療產(chǎn)品制造之外，還可以用于制備醫(yī)用無(wú)紡布、人工腎夾板等高端醫(yī)療材料。

 

3、總結(jié)

 

聚丙烯是使用廣泛的高分子材料，生產(chǎn)工藝成熟、原料價(jià)廉易得、產(chǎn)品安全無(wú)毒且環(huán)境友好，在產(chǎn)品包裝、日用品生產(chǎn)、汽車制造、建筑材料、醫(yī)療器械等多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

 

目前我國(guó)大多數(shù)聚丙烯生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、催化劑仍采用國(guó)外技術(shù)，應(yīng)加快聚丙烯生產(chǎn)設(shè)備以及工藝的研究，在吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)效果更好的聚丙烯生產(chǎn)工藝。同時(shí)要加大科研投入，研發(fā)性能更加優(yōu)良，附加值更高的聚丙烯產(chǎn)品，提高我國(guó)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。