蔣文軍 周丹東 李國飛

（中國石油化工股份有限公司茂名分公司，廣東茂名，525000）

不同工藝生產(chǎn)的高流動性均聚聚丙烯纖維Z30S性能對比

蔣文軍 周丹東 李國飛

（中國石油化工股份有限公司茂名分公司，廣東茂名，525000）

本文主要討論了采用氫調(diào)法和降解法生產(chǎn)的Z30S在產(chǎn)品性能、生產(chǎn)控制和加工應(yīng)用上的差異。通過實際生產(chǎn)和加工應(yīng)用驗證，降解法更適合高流動性均聚聚丙烯纖維的生產(chǎn)需求。用降解法生產(chǎn) Z30S裝置生產(chǎn)容易控制，可操作性更強，加工應(yīng)用性能更好。

氫調(diào)法、降解法、Z30S、聚丙烯纖維

高流動性均聚聚丙烯纖維主要應(yīng)用于紡粘無紡布生產(chǎn)，紡粘法無紡布由于工藝先進，成本低，且無紡布具有良好的強度，熔點低，密度小，耐化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于家用、醫(yī)療及衛(wèi)生、產(chǎn)業(yè)用紡織品等，常見制品有地毯、毛巾、浴巾、窗簾、桌布、沙發(fā)罩布、功能性運動服，口罩、手術(shù)服、工作服和醫(yī)院床單、衛(wèi)生巾、一次性尿布及煙用絲束，農(nóng)業(yè)豐收保護膜、車輛內(nèi)飾、土工織物等等。目前流行的生產(chǎn)高流動性均聚聚丙烯纖維的生產(chǎn)方法主要有：氫調(diào)法和降解法（又叫可控流變法）。Z30S是目前市場上廣泛應(yīng)用于無紡布、丙綸纖維的高流動性均聚聚丙烯，為了適應(yīng)市場需求，茂名石化使用以上兩種方法試生產(chǎn)了Z30S，并對其性能和可操作性進行了對比。

1、生產(chǎn)工藝

1.1氫調(diào)法

氫調(diào)法就是在生產(chǎn)過程中采用氫氣作為分子量調(diào)節(jié)劑，在聚合反應(yīng)器中加入氫氣，隨著氫氣加入量的增大，產(chǎn)品的MFR不斷提高，最后達到理想的MFR的產(chǎn)品。

1.2降解法

降解法主要是在PP粉料造粒過程中向混煉機加入有機過氧化物降解劑，使分子鏈斷裂，從而達到提高產(chǎn)品 MFR的目的。降解的機理主要是：過氧化物受熱產(chǎn)生自由基，自由基進攻分子鏈上的叔碳原子，然后進行β鍵斷裂，使產(chǎn)品的分子量降低，MFR提高，最終達到理想的MFR產(chǎn)品。

2、產(chǎn)品性能

茂名石化分別用氫調(diào)法和以T30S（MFR為3.0 g/10min）為基料采用降解法生產(chǎn)了Z30S，測得力學(xué)性能見表1：

表1　用氫調(diào)法和降解法生產(chǎn)的Z30S的力學(xué)性能

從表1可以看出，氫調(diào)法生產(chǎn)的Z30S的拉伸屈服強度和拉伸模量都高于降解法生產(chǎn)的產(chǎn)品。主要原因是因為大分子容易穿插纏繞而產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)，因此基體樹脂在降解過程中，產(chǎn)生的過氧自由基首先進攻大分子［1］，使大分子的分子鏈斷裂而使樹脂的MFR提高，同時也使聚丙烯樹脂的分子量分布變窄。用氫調(diào)法生產(chǎn)的Z30S由于分子量分布較寬，低分子部分和高分子部分相互作用大，結(jié)晶過程中，低分子部分貢獻大，低分子部分優(yōu)先結(jié)晶，從而使產(chǎn)品的結(jié)晶度提高。因而用氫調(diào)法生產(chǎn)的Z30S比用降解法生產(chǎn)的剛性要高。

從表1還可以看出，用氫調(diào)法生產(chǎn)的 Z30S斷裂伸長率要比降解法的大，引起這個現(xiàn)象的主要原因是因為樹脂在降解過程中，大分子優(yōu)先被降解，分子量分布變窄，產(chǎn)品樹脂在受熱拉伸過程中，導(dǎo)致分子的相對滑移位移減小，導(dǎo)致降解生產(chǎn)的產(chǎn)品的斷裂伸長率比氫調(diào)法的小。

3、生產(chǎn)控制

用氫調(diào)法生產(chǎn)Z30S是在國產(chǎn)二代環(huán)管工藝中，用氫氣作為分子量調(diào)節(jié)劑直接生產(chǎn)高MFR的Z30S。由于Z30S的MFR很高，因此需要在反應(yīng)器中加入大量的氫氣。由于氫氣加入量不斷提高，使反應(yīng)不斷加劇，反應(yīng)器控制難度加大，因此在牌號切換過程中，需要控制好反應(yīng)溫度，同時慢慢加入氫氣，導(dǎo)致牌號切換的時間很長，一般要6～8個小時，產(chǎn)生大量的過渡產(chǎn)品。另一方面，由于大量氫氣的加入，很容易使環(huán)管反應(yīng)器出現(xiàn)氣相，影響軸流泵的運行。也由于大量氫氣的加入，使反應(yīng)變得劇烈，反應(yīng)中產(chǎn)生大量的細(xì)粉，給下游分離干燥系統(tǒng)帶來很大困難。

用降解法生產(chǎn) Z30S，是以 T30S（MFR為3.0g/10min）為基料，往擠壓造粒機中加入有機過氧化物進行降解。在這個過程中，切換時間很短，切換過程也比較容易控制。但是殘留在樹脂內(nèi)部的降解后的揮發(fā)物不能及時進行脫除，產(chǎn)品送到成品料倉后，有機揮發(fā)物會慢慢揮發(fā)出來，在料倉中聚集，給成品料倉帶來了比較大的安全隱患，因此使用降解法生產(chǎn)Z30S時，需要在成品料倉增加可燃?xì)獗O(jiān)測儀，并且進行實時監(jiān)控。

4、加工應(yīng)用

對使用兩種不同生產(chǎn)方法生產(chǎn)的下有廠家進行了走訪，廠家反饋，使用降解法生產(chǎn)的Z30S比氫調(diào)法生產(chǎn)的紡絲質(zhì)量更高，斷絲率更低。分析引起這個現(xiàn)象的原因主要是因為用降解法生產(chǎn)的Z30S，由于降解劑的使用，使產(chǎn)品的分子量和分子量分布都發(fā)生了變化，分子量分布變窄，使得結(jié)晶度降低，從而可顯著改善初生纖維的均勻性，使紡絲、牽伸過程易于進行，成品質(zhì)量得以提高［2］。在降解過程中由于大分子優(yōu)先被降解，使得聚合物流體中的“系帶分子”減少，分子內(nèi)部纏結(jié)點減少，分子內(nèi)應(yīng)力減小，聚合物流體的非牛頓性減小，分子的取向效應(yīng)降低，離模膨脹效應(yīng)降低，因此更不容易斷絲，紡絲效率更高。

5、結(jié)論

（1）用氫調(diào)法生產(chǎn)的Z30S的拉伸屈服強度、拉伸模量和斷裂伸長率都高于降解法生產(chǎn)的

Z30S。

（2）用氫調(diào)法生產(chǎn)Z30S，生產(chǎn)過程不容易控制，牌號切換時間長，過渡料多，生產(chǎn)困難。用降解法生產(chǎn)Z30S，生過程簡便，但是成品料倉可燃?xì)夂繒龃?，需要加強監(jiān)控。

（3）用降解法生產(chǎn)的Z30S比氫調(diào)法生產(chǎn)的紡絲質(zhì)量更高，斷絲率更低。

（4）高流動性均聚聚丙烯纖維更適合使用降解法生產(chǎn)。

［1］ 董擎之， 李文剛. 化學(xué)降解對 IPP 流變性能的影響［J］. 華東理工大學(xué)學(xué)報，1999， 25（6）： 591～594.

［2］ 董擎之， 唐聞群， 郭群. 化學(xué)降解對聚丙烯紡絲及織構(gòu)性能的影響［J］. 華東理工大學(xué)學(xué)報， 1999， 25（4）：390～393.

蔣文軍，1982-，碩士，工程師，茂名石化分公司車間主任，從事聚丙烯生產(chǎn)經(jīng)營管理，聯(lián)系方式j(luò)iangwenj.mmsh@sinopec.com