聚丙烯的生产工艺及应用范围

　　生产工艺：

　　目前，聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺5大类。具体工艺主要有BP公司的气相Innovene工艺、Chisso公司的气相法工艺、Dow公司的Unipol工艺、Novolene气相工艺、Sumitomo气相工艺、Basell公司的本体法工艺、三井公司开发的Hypol 工艺以及Borealis公司的Borstar工艺等。

　　聚丙烯的分子结构为典型的主体规整结构，为结晶聚合物，其分子量为10～50万。

　　比重：0.9-0.91g/cm3，成型收缩率:1.0-2.5%， 成型温度：160-220℃

　　生产方法：

　　①淤浆法。在稀释剂(如己烷)中聚合，是最早工业化、也是迄今生产量最大的方法。

　　②液相本体法。在70℃和3MPa的条件下，在液体丙烯中聚合。

　　③气相法。在丙烯呈气态条件下聚合。后两种方法不使用稀释剂，流程短，能耗低。液相本体法现已显示出后来居上的优势。

　　成型工艺：

　　注塑机选用：对注塑机的选用没有特殊要求。由于PP具有高结晶性，需采用注射压力较高及可多段控制的电脑注塑机。锁模力一般按3800t/㎡来确定，注射量20%-85%即可。

　　干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。

　　熔化温度：PP的熔点为160-175℃，分解温度为350℃，但在注射加工时温度设定不能超过275℃。熔融段温度最好在240℃。

　　模具温度：模具温度50-90℃，对于尺寸要求较高的用高模温，型芯温度比型腔温度低5℃以上。

　　注射压力：采用较高注射压力(1500-1800bar)和保压压力(约为注射压力的80%)。大概在全行程的95%时转保压，用较长的保压时间。

　　注射速度：为减少内应力及变形，应选择高速注射，但有些等级的PP和模具不适用(出现气泡、气纹)。如刻有花纹的表面出现由浇口扩散的明暗相间条纹，则要用低速注射和较高模温。

　　流道和浇口：流道直径4-7mm，针形浇口长度1-1.5mm，直径可小至0.7mm。边形浇口长度越短越好，约为0.7mm，深度为壁厚的一半，宽度为壁厚的两倍，并随模腔内的熔流长度逐肯增加。模具必须有良好的排气性，排气孔深0.025mm-0.038mm，厚1.5mm，要避免收缩痕，就要用大而圆的注口及圆形流道，加强筋的厚度要小(例如是壁厚的50-60%)。均聚PP制造的产品，厚度不能超过3mm，否则会有气泡(厚壁制品只能用共聚PP)。

　　熔胶背压：可用5bar熔胶背压，色粉料的背压可适当调高。

　　制品的后处理：为防止后结晶产生的收缩变形，制品一般需经热水浸泡处理。

　　聚丙烯应用：

　　1、家用电器

　　近几年我国家用电器产业发展迅速，品种多，产量大。2003年我国电冰箱产量为1850万台，空调器4200万台，洗衣机1700万台，微波炉3500万台。据“2004~2006年中国城市家庭影院市场研究咨询报告”显示，预计未来3年内我国家庭影院系统市场规模将达到690万台。另外，各种小家电也拥有巨大的潜在市场，这对改性PP来说，是一个极好的商机。目前，我国一些塑料原料厂商已经开发出洗衣机专用料如PP 1947系列、K7726系列等，受到了洗衣机制造厂商的欢迎。因此，在未来几年内应加大开发家用电器PP专用料的力度，以适应市场变化的需求。

　　2、塑料管材

　　2003年全国塑料管材总产量突破180万t，同比增长23%。早期，PP管材主要用作农用输水管，但是由于早期产品性能还存在一些问题(抗冲击强度、耐老化性能较差)，市场未能打开。随着上海塑料建材厂首家引进国外先进技术，采用进口PP-R料生产的输送冷、热水用的管材得到市场认可后，目前已有不少厂家建设PP-R管材生产线，价格也由投产初期的2万~3万元/t不断回落，但PP-R管材在塑料管材市场上的占有率仍然很低。据反映，目前国产PP-R料与进口料比较还有一定差距，质量有待改进和提高。据报道，目前韩国开发出一种耐高压给水管用无规共聚聚丙烯PP-R 112新牌号，使用该牌号生产的管材可在20℃和11.2MPa的超高压状态下使用50年。

　　塑料管材是我国化学建材推广应用的重点产品之一，建设部曾于2001年发出“关于加强共聚聚丙烯(PP-R、PP-B)管材生产管理和推广应用工作的通知”，要求有关部门共同做好从原料、加工、质量以至管材使用、安装等工作，要严格把好PP管材质量关，以利更好地做好我国PP管材的生产、应用、推广工作。

　　3、高透材料

　　随着人们生活水平不断提高，必然带来在文化、娱乐、食品、医疗、材料、居室装饰等各个方面不同变化的要求与提高，市场中很多物品越来越多地使用透明材料。因此，开发透明PP专用料是一个很好的发展趋势，尤其需要透明性高、流动性好，成型快的PP专用料，以便设计加工成人们喜爱的PP制品。透明PP比普通PP、PVC、PET、PS更具特色，有更多优点和开发前景。

　　近几年，国外透明PP市场增长很快，如韩国LG将透明PP作为PET替代品推向市场;德国某些公司用透明PP替代PVC;美国透明PP制品的增长速度高出普通PP制品7%~9%;日本近几年PP成核透明剂的年用量约为2000t，若以添加量0.25%推算，日本透明PP料的年产量可达80万t以上。据日本理化株式会社介绍，日本透明PP专用料用于微波炊具及家具两方面的消费量最大。预计，2005年国外市场对透明PP专用料需求量约为500万~550万t。目前国内透明PP专用料与国外差距较大，透明PP树脂及其制品的生产、应用仍有待加强。

　　4、其它

　　(1)单向拉伸PP膜

　　工艺流程为：配料→塑化→T型机头挤出流延→冷却→电晕处理→牵引→卷取→时效处理→分切→成品。

　　螺杆转数60转/分、温度180、220、240、250℃，牵引速度80米/分、冷却辊温度30℃，膜表面张力为42达因/厘米。

　　热封温度根据用途而定:普通级，即非蒸煮级，采用均聚物PP，融点高，因此热封温度140-170℃。而蒸煮级用共聚物PP，热封温度125-150℃即可。

　　(2)双向拉伸PP膜[1]

　　双向拉伸PP膜简写BOPP或OPP，其生产工艺路线大致有以下三种:

　　①平膜同时双向拉伸法:PP粒料经挤出机塑化后，从T型机单挤出厚片，厚度约0.8-1毫米，纵、横向拉伸同时在拉幅机上进行，难度较大，用该法较少。

　　②平膜逐步双向拉伸法:挤出厚片后，先经辊筒纵向拉伸，然后再经拉幅机横向拉伸，拉伸40-50倍，膜厚约为15一50微米。该法较常用。

　　③泡管法同时双向拉伸法:先制造厚管、厚度0.7-0.8毫米，然后用压缩空气吹胀，即横向拉伸的同时，用牵伸辊进行纵向拉伸。

　　该膜可用于包装材料及电容器薄膜。

　　对于食品包装行业来说，要求双向拉伸PP膜的气体渗透率更低。要降低渗透性，一是降低PP材料本身的渗透率，可通过填充改性来达到，但效果不太明显，二是通过阻隔PP薄膜与气体的接触来降低渗透率，还较容易实现，有下面2种方法：

　　BOPP可采用喷涂的方法阻隔气体，如将聚偏二氯乙烯或乙烯基乙醉的悬浮液喷涂至膜表面，厚度约0.0075毫米。

　　另一种方法是真空镀铝，厚度约0.0002毫米来阻隔氧气等。

　　(3)PP针刺网膜

　　该膜是撕裂膜的升级换代产品，除作捆扎绳等外，还可用于缝纫线、地毯编织、海洋捕捞等行业。

　　工艺流程为：

　　投料→挤出→膜片冷却→切割分丝→三辊牵引→加热→拉伸→针刺成纤→热处理→冷却定型→收卷。

　　机身温度:220、230、260、255℃，机头温度250℃，模头250℃，PP料熔融指数1.5-4克/10分均可。膜片冷却、水温38℃，热拉伸温度150-165℃，拉伸倍数5-6倍，冷却辊速度比热处理辊速度低2-5%，拉伸速度240米/分。

　　(4)PP隔离膜

　　PP隔离膜可作为电线电缆中，导体与橡胶绝缘之间的隔离层。能防止金属导体与橡套的粘连现象。

　　工艺流程为：

　　配料→捏合→挤出→吹胀冷却→牵引→切割→卷绕→分切→检验成品。

　　PP料熔融指数在3.5克/10分以下，挤出机温度:180、190-200、200-210℃，模头温度190-200℃。

　　5.PP撕裂膜

　　与上述膜工艺相似，此处不再叙述。

　　5、改性PP编织袋

　　PP编织袋所用原料，除用粒料PP外，还可用粉料PP，即本体法生产的PP粉料，经添加LDPE粒料进行改性而成。

　　相关阅读：

　　《设施原材料——聚丙烯性能特点分析》

　　http://www.chinaispo.com.cn/facility/sv_materials/1269.html