摘要：確定了5L以下小中空容器樹(shù)脂的物性指標(biāo)和生產(chǎn)工藝條件，在大慶石化分公司高密度聚乙烯裝置進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，并進(jìn)行加工應(yīng)用試驗(yàn)。生產(chǎn)的產(chǎn)品熔體流動(dòng)速率0.25~0.55 g/10 mim，密度0.948-0.952 g/cm3，斷裂伸長(zhǎng)率大于500%，耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂時(shí)間大于26 h，抗拉強(qiáng)度大于23 MPa。產(chǎn)品性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，制品可滿足用戶要求。
高密度聚乙烯(HDPE)因其優(yōu)異的力學(xué)性能、加工性能被廣泛應(yīng)用于各類中空容器的生產(chǎn)中。近年來(lái)，隨著HDPE在飲品、藥品、化妝品等中空包裝領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，HDPE中空專用樹(shù)脂的市場(chǎng)需求量逐年上升。根據(jù)用戶對(duì)5 L以下小中空制品性能的要求，結(jié)合以往生產(chǎn)異形果奶瓶專用樹(shù)脂的經(jīng)驗(yàn)，確定了5 L.以下小中空容器專用樹(shù)脂的技術(shù)指標(biāo)，并利用大慶石化分公司現(xiàn)有HDPE裝置，通過(guò)調(diào)整、優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，生產(chǎn)出滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的小中空容器專用樹(shù)脂，并在大慶領(lǐng)航石油化工有限公司進(jìn)行了加工應(yīng)用試驗(yàn)。
1.試驗(yàn)部分
1. 1主要儀器與設(shè)備
密度梯度儀，6001，意大利CEAST公司；熔體流動(dòng)速率儀，6542，意大利CEAST公司；拉力試驗(yàn)機(jī)，4667，美國(guó)INSTRON公司；擠出機(jī)，SJ- 65，大連橡塑機(jī)械有限公司。
1.2. 5L以下小中空容器專用樹(shù)脂技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)用戶對(duì)制品性能的要求，參照前期生產(chǎn)異形果奶瓶專用樹(shù)脂的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了5L以下小中空容器專用樹(shù)脂技術(shù)指標(biāo)，見(jiàn)表1。
表1 5L 以下小中空客器專用樹(shù)脂技術(shù)指標(biāo)
1.3 性能測(cè)試
熔體流動(dòng)速率(MFR)按GB/T 3682- 2000測(cè)試；密度按GB/T1033-2010測(cè)試；拉伸性能按GB/T 1040.2- 2006 測(cè)試；灰分含最按GB/T9345- 2008 測(cè)試；顆粒外觀(色粒、雜質(zhì))按SH/T1541-2009測(cè)試；耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂時(shí)間按GB/T1842- 2008 測(cè)試；正已烷提取物、干燥失重、灼燒殘?jiān)碐B 4806.6- 2016 測(cè)試。
2、工業(yè)生產(chǎn)
2.1、主要原料
乙烯(C2H4)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于99. 9%，CO含量不大于3.0mg/ kg，CO2含量不大于4.0 mg/kg；丁烯(C4H8)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于97.0%，總硫含量不大于10.0 mg/kg；氫氣，質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于95.0%，CO含量不大于5.0 mg/ kg，CO2含量不大于10.0 mg/kg，以上原料均為大慶石化分公司生產(chǎn)。
2.2 聚合工藝路線與生產(chǎn)方案
大慶石化分公司HDPE裝置引進(jìn)的是日本三井油化的CX生產(chǎn)技術(shù)，聚合工藝路線有串聯(lián)[1-2]和并聯(lián)2種。作為中空制品的樹(shù)脂相對(duì)分子質(zhì)量分布要適宜，不需要太寬。因此，在考慮選擇聚合生產(chǎn)工藝路線時(shí)，首先考慮并聯(lián)聚合生產(chǎn)工藝。
并聯(lián)聚合有A型和B型2種反應(yīng)形式。并聯(lián)A型聚合，2個(gè)聚合釜的操作條件相同，聚合產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄；并聯(lián)B型聚合，2個(gè)聚合釜的操作條件不同，聚合產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬。聚合產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量分布較寬有利于中空制品的成型加工[3]，因此確定工業(yè)生產(chǎn)路線采用并聯(lián)B型聚合方式生產(chǎn)5L以下小中空容器專用樹(shù)脂。
在大慶石化分公司HDPE聚合裝置運(yùn)行平穩(wěn)的情況下，由生產(chǎn)異形果奶瓶專用樹(shù)脂切換至生產(chǎn)5L以下小中空容器專用樹(shù)脂，切換開(kāi)始后向首釜(D-201、.二釜(D-221)補(bǔ)加C4H8，同時(shí)減少2個(gè)釜H2進(jìn)料量，逐漸調(diào)整P(H2)/P(C2H4)達(dá)設(shè)計(jì)值，在改變P(H2)/P(C2H4)期間，逐步調(diào)整母液和已烷進(jìn)料量至工藝參數(shù)要求范圍。
2.3生產(chǎn)過(guò)程
5L以下小中空容器專用樹(shù)脂產(chǎn)品的物理性能主要由樹(shù)脂的MFR、密度、相對(duì)分子質(zhì)量分布這3個(gè)基本物性所決定。在工業(yè)生產(chǎn)中，這些基本物性由聚合釜的操作條件來(lái)控制。通過(guò)對(duì)大慶石化分公司HDPE裝置與國(guó)內(nèi)同類裝置生產(chǎn)小中空容器專用樹(shù)脂的研究[4-5]，結(jié)合以往在大慶石化分公司生產(chǎn)中空樹(shù)脂的經(jīng)驗(yàn)，確定生產(chǎn)工藝控制參數(shù)。
生產(chǎn)5L以下小中空容器專用樹(shù)脂時(shí)，在基礎(chǔ)樹(shù)脂中加入了酚類主抗氧劑、亞磷酸酯類輔助抗氧劑、硬脂酸鹽潤(rùn)滑劑等助劑，采用C4H8為共聚單體，控制首釜?dú)庀郟(H2)/P(C2H4)為1. 80土0.20，二釜?dú)庀郟(H2)/P(C2H4)為0. 20士0.02，并通過(guò)C4H8的加入量來(lái)控制專用樹(shù)脂的密度。在實(shí)際生產(chǎn)中控制首釜(D-201)C4H8的加入量為C2H4加入量的0. 4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，二釜(D-221)C4H8的加入量為C2H4加入量的0.6%。
聚合釜(D-201，D-221)聚合溫度為(85士1) °C，其中首釜聚合溫度為86°C，二釜聚合溫度為84°C；漿液濃度為300~400g/L；首釜反應(yīng)壓力為0.30~0.40MPa，二釜反應(yīng)壓力為0.10~0. 20 MPa；在調(diào)節(jié)首釜、二釜P(H2)/P(C2H4 )達(dá)到工藝要求范圍的同時(shí)，逐步調(diào)整首釜、二釜乙烯進(jìn)料量分別至3 080 kg/h，4 200 kg/h，丁烯進(jìn)料量分別為12 kg/h，25 kg/h。
工業(yè)試生產(chǎn)期間共生產(chǎn)5L以下小中空容器專用樹(shù)脂936t，每2h隨機(jī)抽取產(chǎn)品檢測(cè)，表2列出其中3個(gè)批次產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果。
表2 5L以下小中空容器專用樹(shù)脂物性實(shí)測(cè)值
從表2中可以看到，隨機(jī)收取的3個(gè)批次聚合產(chǎn)品的各項(xiàng)性能均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。
3.加工應(yīng)用試驗(yàn)
5L以下小中空容器專用樹(shù)脂在大慶領(lǐng)航石油化工有限公司進(jìn)行了加工應(yīng)用試驗(yàn)，生產(chǎn)了4L和1L潤(rùn)滑油桶。擠出機(jī)螺桿長(zhǎng)徑比為24，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速至55~60 r/min，加工溫度為160~170°C。
對(duì)試驗(yàn)生產(chǎn)的潤(rùn)滑油桶質(zhì)量進(jìn)行隨機(jī)抽查，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。
在制品生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，潤(rùn)滑油桶型胚熔體形態(tài)較好且有彈性、無(wú)下垂現(xiàn)象、制品無(wú)異味、無(wú)氣泡、無(wú)雜質(zhì)，生產(chǎn)的潤(rùn)滑油桶滿足大慶領(lǐng)航石油化工公司潤(rùn)滑油桶制品質(zhì)量要求。
表3 潤(rùn)滑油桶質(zhì)量檢測(cè)
4.結(jié)論
1)5L以下小中空容器專用樹(shù)脂技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)合理，產(chǎn)品質(zhì)量完全達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，產(chǎn)品性能滿足用戶對(duì)制品加工性、使用性的要求。
2)工業(yè)化試生產(chǎn)期間，由異形果奶瓶專用樹(shù)脂切換至5L以下小中空容器專用樹(shù)脂時(shí)，HDPE裝置運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)過(guò)程中，聚合工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制穩(wěn)定，說(shuō)明選擇的聚合工藝路線、生產(chǎn)方案合理，確定的聚合生產(chǎn)操作條件較好。（文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
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