黃昌敏(中國(guó)石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535000)

0 引言

聚丙烯樹脂在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中多種領(lǐng)域的應(yīng)用[1]，是與聚丙烯自身的綜合優(yōu)勢(shì)和性能分不開的，如：具有很好的化學(xué)惰性、很好的耐熱性、很好的絕緣性能、優(yōu)良的加工性能等，這些特點(diǎn)成為聚丙烯產(chǎn)品受到市場(chǎng)用戶喜愛(ài)且廣泛應(yīng)用的主要原因。

在聚丙烯生產(chǎn)中，氣相流化床(Unipol)工藝是最為常用的一種，這種工藝是利用高效催化劑對(duì)物料進(jìn)行催化，制備不同類型的聚丙烯產(chǎn)品。在該生產(chǎn)工藝中，沒(méi)有丙烯洗滌裝置和汽蒸裝置，因此該工藝制備的聚丙烯產(chǎn)品中的灰分含量較高，繼而對(duì)聚丙烯后續(xù)加工質(zhì)量造成很大影響。尤其在拉絲料的拉伸處理環(huán)節(jié)，以及膜料加工的成膜階段，聚丙烯灰分含量過(guò)高，則會(huì)對(duì)加工產(chǎn)品的物理化學(xué)性能造成不利影響，使產(chǎn)品的加工成本提高。如何控制Unipol工藝中聚丙烯中灰分含量，是提高產(chǎn)品加工性能，控制生產(chǎn)成本的重要研究?jī)?nèi)容。

1 Unipol工藝中聚丙烯灰分的產(chǎn)生來(lái)源

Unipol工藝中聚丙烯灰分是指一定量的聚丙烯在高溫條件下經(jīng)過(guò)燃燒后得到的灰燼物與未經(jīng)過(guò)燃燒的物質(zhì)之間的比值[2]?；曳直举|(zhì)上是聚丙烯中含有的能夠燃燒的氧化物?？赡艿木郾┗曳之a(chǎn)生來(lái)源包括催化劑、助抗氧化劑、除酸劑、成核劑、外給電子體等。上述來(lái)源在高溫條件下燃燒后得到的灰燼物組分分別為：氧化錳、二氧化鈦；五氧化二磷；氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅；氧化鈉、五氧化二磷；二氧化硅。因此聚丙烯中灰分可能的產(chǎn)生來(lái)源有試劑燃燒產(chǎn)生的灰分、原料中雜質(zhì)產(chǎn)生的灰分。此外，在產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品運(yùn)輸過(guò)程也可能混入雜質(zhì)，從而在聚丙烯中引入灰分。

2 聚丙烯灰分對(duì)后續(xù)加工環(huán)節(jié)造成的影響

2.1 聚丙烯膜制產(chǎn)品的表面容易出現(xiàn)“魚眼”

因灰分的存在而對(duì)膜制加工環(huán)節(jié)帶來(lái)不利影響，一個(gè)突出表現(xiàn)是在膜制產(chǎn)品的表面出現(xiàn)圓珠狀，像晶狀物，業(yè)內(nèi)人士稱其為“魚眼”?！棒~眼”的存在對(duì)于產(chǎn)品性能的影響是更加難以估量的。如用于電纜線的聚丙烯膜制品，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中將增加很多的危險(xiǎn)隱患，在低溫情況下容易影響電纜硬度、高溫條件下電纜的抗老化性能更差、“魚眼”破損脫落的位置極容易引發(fā)電擊穿事故。這些都是因聚丙烯灰分造成的“魚眼”而導(dǎo)致的一系列危害。

2.2 影響聚丙烯薄膜制品的透明度

聚丙烯薄膜制品的質(zhì)量?jī)?yōu)劣一個(gè)常見(jiàn)的衡量指標(biāo)是薄膜制品表面的光澤度和透明度，這些指標(biāo)反映的是薄膜制品的光學(xué)性能。在包裝領(lǐng)域，聚丙烯薄膜制品表面的光澤度和透明度要求有所提升，但是如果聚丙烯中灰分含量過(guò)高會(huì)直接影響到薄膜制品表面光澤度和透明度的提升。如果薄膜制品的表面整體粗糙，在不考慮本體散射的情況下，薄膜制品表面散射情況與表面粗糙度關(guān)系緊密。一旦聚丙烯中灰分含量較高，則容易在表面形成“魚眼”，還可能出現(xiàn)晶狀缺陷，這些都是造成聚丙烯薄膜制品透明度降低的原因。

2.3 影響聚丙烯薄膜制品拉伸質(zhì)量

在聚丙烯生產(chǎn)后續(xù)加工環(huán)節(jié)，灰分存在也會(huì)有不利影響。如在拉絲制品加工環(huán)節(jié)，需要將聚丙烯薄膜進(jìn)行切割，然后再將切割成的胚絲進(jìn)行拉伸使其成為扁絲狀。在胚絲進(jìn)行拉伸時(shí)必須確保胚絲各部位受力均勻，才能保證拉伸指令，如果聚丙烯中灰分含量高，部分區(qū)域中存在缺陷，就會(huì)導(dǎo)致胚絲拉伸過(guò)程中受力不均勻的情況，容易在拉伸過(guò)程中斷裂。很多胚絲還沒(méi)有拉伸就已經(jīng)斷裂，在后續(xù)圓織等加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)斷頭現(xiàn)象，不僅影響生產(chǎn)效率，而且給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)消極影響。

3 聚丙烯灰分控制的建議和策略

3.1 嚴(yán)格控制三乙基鋁用量

聚丙烯生產(chǎn)加工中，三乙基鋁加入的作用是作為助催化劑和主催化劑反應(yīng)的活性中心，這樣才能夠使丙烯單體加速聚合。在反應(yīng)過(guò)程中，由于丙烯原料中存在多種無(wú)機(jī)元素以及無(wú)機(jī)化合物，還存在一定量的炔烴類物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)催化劑的活性不利，使催化劑的定向能力降低，活性減弱，繼而對(duì)丙烯的聚合速度和聚合效率造成不良影響。通過(guò)加入三乙基鋁，并控制三乙基鋁的用量使三乙基鋁能夠與雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，消除雜質(zhì)對(duì)催化劑的負(fù)面影響，保證催化劑活性，保障丙烯聚合效率。但是三乙基鋁的加入是聚丙烯中灰分產(chǎn)生的一個(gè)來(lái)源，因此必須對(duì)三乙基鋁的加入量進(jìn)行嚴(yán)格控制，在保證催化劑活性的情況下，盡可能降低三乙基鋁引入的灰分量。

3.2 對(duì)抗氧化劑進(jìn)行合理選擇，優(yōu)化加入比例

聚丙烯產(chǎn)品的抗老化性能提升主要是通過(guò)加入抗氧化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。如根據(jù)聚丙烯產(chǎn)品不同的用途和功能需求在聚丙烯造粒過(guò)程中加入抗氧化劑。通常添加的抗氧化劑包括主抗氧化劑和助抗氧化劑[3]。主抗氧化劑不會(huì)引入灰分，而助抗氧化劑是引入灰分的重要來(lái)源。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用的助抗氧化劑主要是以磷系化合物為活性中心，因此在聚丙烯中引入的灰分主要是五氧化二磷。為了減少灰分，可對(duì)助抗氧化劑進(jìn)行優(yōu)化選擇和合理配比。不同的助抗氧化劑對(duì)灰分的產(chǎn)生有不同的情況，在實(shí)際應(yīng)用中，工作人員可對(duì)不同的助抗氧化劑灰分的貢獻(xiàn)情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后從中選擇灰分貢獻(xiàn)低的助抗氧化劑?；钚栽礁叩闹寡趸瘎?，所需的加入量越少，但是并不一定產(chǎn)生的灰分越少。經(jīng)常會(huì)存在助抗氧化劑加入量少，但是灰分含量反而大的情況，因此工作人員需要對(duì)不同的助抗氧化劑產(chǎn)生的灰分、助抗氧化劑加入量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定助抗氧化劑使用的種類，以及使用的配比。

3.3 對(duì)除酸劑進(jìn)行合理選擇，優(yōu)化配比

聚丙烯產(chǎn)品中使用的催化劑中會(huì)含有部分氯離子，因氯離子的存在，在聚丙烯后續(xù)加工環(huán)節(jié)很容易因介質(zhì)pH較低而加速生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕。為了調(diào)節(jié)介質(zhì)的酸堿度，避免酸性物質(zhì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕，在聚丙烯生產(chǎn)加工中加入除酸劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。除酸劑的類型有很多，在聚丙烯生產(chǎn)加工中，較為常用的除酸劑，如：氧化鋅、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、水滑石化合物等，這些除酸劑在使用的過(guò)程中，加入量的多少對(duì)灰分含量有較大影響。而不同類型的除酸劑在灰分的引入方面也有差異。如氧化鋅的加入對(duì)聚丙烯中灰分引入影響較大，而硬脂酸鋅對(duì)聚丙烯中灰分引入影響較小。硬脂酸鈣、水滑石化合物的加入對(duì)聚丙烯中灰分的引入影響一般。不同類型的除酸劑引入的灰分類型也不同，如水滑石化合物引入的灰分是氧化鎂、氧化鋁，而硬脂酸鋅、氧化鋅作為除酸劑引入的灰分是氧化鋅，硬質(zhì)酸鈣引入灰分是氧化鈣。加入除酸劑要從灰分控制和經(jīng)濟(jì)成本兩方面綜合考慮，選擇合理的除酸劑類型[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

在聚丙烯生產(chǎn)加工中，Unipol工藝是較為常見(jiàn)(占比約15%)的工藝類型，在實(shí)際應(yīng)用中，因沒(méi)有丙烯洗滌裝置和汽蒸裝置，因此會(huì)導(dǎo)致部分三乙基鋁進(jìn)入到產(chǎn)品后續(xù)加工環(huán)節(jié)中，造成灰分含量過(guò)高，影響后續(xù)加工質(zhì)量。通過(guò)對(duì)Unipol工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)聚丙烯中灰分的產(chǎn)生來(lái)源主要包括催化劑、助抗氧化劑、除酸劑、成核劑、外給電子體。為消除灰分含量過(guò)高的不良影響，可對(duì)三乙基鋁用量進(jìn)行嚴(yán)格控制，對(duì)抗氧化劑進(jìn)行合理選擇，對(duì)除酸劑進(jìn)行合理選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)較好的加工效果。通過(guò)選擇多種添加劑復(fù)配的方式，優(yōu)化加入比例，提高Unipol工藝生產(chǎn)水平，保證聚丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。