梁雨雯

（江蘇斯爾邦石化有限公司，江蘇連云港 222000）

EVA是目前應(yīng)用比較普遍的工業(yè)材料，在EVA生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展過程中，可以利用高壓管式法進行生產(chǎn)，也可以利用釜式法工藝進行生產(chǎn)。全面掌握兩種生產(chǎn)工藝的具體情況，需要對比分析管式法和釜式法兩種生產(chǎn)工藝的投資成本和產(chǎn)品性能，抓準EVA生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢，提高EVA生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新水平。

1 EVA生產(chǎn)技術(shù)概述

EVA樹脂包括乙烯、醋酸乙烯共聚物，是以高壓聚乙烯為基礎(chǔ)發(fā)展的新型材料。EVA產(chǎn)品是由不同鏈長和鏈結(jié)構(gòu)聚合分子組成的混合物，在分子鏈上引入醋酸乙烯單體能夠降低結(jié)晶度，提高其耐沖擊性能、柔韌性以及填料混入性、熱密封性。

EVA產(chǎn)品的應(yīng)用范圍比較廣，環(huán)境適應(yīng)能力相對較強，具有良好的光學性能，是目前應(yīng)用比較普遍的工業(yè)材料。全球生產(chǎn)EVA的廠家相對較少，我國EVA加工技術(shù)仍然處于初步發(fā)展階段，國內(nèi)EVA主要依賴進口。近年來，EVA樹脂產(chǎn)品的需求量不斷增加，需要推動我國EVA生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新發(fā)展。

EVA生產(chǎn)工藝需要利用高壓法連續(xù)本體聚合進行生產(chǎn)，在高壓法連續(xù)本體聚合工藝應(yīng)用過程中，可以利用管式反應(yīng)器或高壓釜式反應(yīng)器。目前，我國的EVA產(chǎn)品生產(chǎn)廠家相對較少，但產(chǎn)品種類越來越豐富，隨著EVA生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國廠家生產(chǎn)的EVA產(chǎn)量越來越高[1]。

2 EVA管式法與釜式法工藝對比

2.1 生產(chǎn)工藝對比

從生產(chǎn)工藝角度對比管式法和釜式法工藝，是了解兩種工優(yōu)缺點的重要基礎(chǔ)。管式法和釜式法均屬于高壓法連續(xù)本體聚合生產(chǎn)工藝，在具體的生產(chǎn)過程中使用的反應(yīng)器不同。我國的管式法和釜式法工藝比例為4∶1，其中高壓管式法的主要工藝包括CTR工藝、ExxonMobil工藝等。高壓釜式法工藝主要包括Enichem釜式法工藝、ExxonMobil釜式法工藝以及ICI高壓釜式工藝等。

隨著兩種工藝不斷發(fā)展，杜邦、陶氏化學等均對EVA生產(chǎn)工藝進行改進和優(yōu)化。管式法工藝與釜式法工藝的生產(chǎn)流程相類似，主要包括乙烯壓縮、引發(fā)制備與注入系統(tǒng)、聚合反應(yīng)器、分離系統(tǒng)等不同階段。

除了聚合反應(yīng)器不同外，管式法和釜式法的工藝原理大致相同，其中高壓釜式反應(yīng)器配有攪拌器，管式反應(yīng)器不配攪拌器。反應(yīng)器不同導致兩種工藝反應(yīng)過程需要的溫度、壓力以及引發(fā)劑、調(diào)節(jié)劑等存在一定差異。

EVA釜式法生產(chǎn)過程中，需要利用乙烯高壓法，高壓法中的聚合反應(yīng)本身是自由基型聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止和鏈轉(zhuǎn)移各項環(huán)節(jié)。這一類高壓聚合能夠在釜式聚合反應(yīng)器和管式聚合反應(yīng)器中實現(xiàn)。除了反應(yīng)器存在一定差異外，釜式法的工藝比較簡單，在高壓自由基聚合過程中，其產(chǎn)品特點是由產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)的長支鏈和短支鏈組成，在聚合壓力、溫度、調(diào)整劑、反應(yīng)溫度、停留時間和轉(zhuǎn)化率存在差異的情況下，能夠生產(chǎn)不同的產(chǎn)品。

EVA釜式法工藝中的反應(yīng)器長徑比一般為2∶1～20∶1，存在較大反混。釜式法工藝存在返混現(xiàn)象，每一個分子的停留時間存在差異，在大分子上的長支鏈和短支鏈相對較多，會出現(xiàn)相對分子質(zhì)量分布較寬、長支鏈相對較多的聚合物。在容器強度、韌性和加工流動性等方面，聚合物產(chǎn)品優(yōu)于EVA管式法生產(chǎn)的產(chǎn)品。

管式反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率更高，為25%～35%，釜式反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率相對較低，為10%～20%。管式反應(yīng)器可以劃分為引發(fā)、共聚和冷卻三個連續(xù)區(qū)，共聚區(qū)還可以被分成若干小區(qū)，每一個小區(qū)的溫度由循環(huán)熱水進行控制，每一個小區(qū)會有一個或多個引發(fā)劑注入點。利用夾套熱水撤去聚合反應(yīng)，可以放出大量熱，使反應(yīng)器結(jié)垢。應(yīng)在管式反應(yīng)器的出口設(shè)置脈沖閥，利用脈沖作用力對反應(yīng)器內(nèi)的聚合物流體進行沖擊，脫除反應(yīng)器壁上的物料。釜式反應(yīng)器一般設(shè)置四個引發(fā)劑注入點，與絕熱反應(yīng)類似，利用冷進料與熱出料的方式可以撤熱，僅需要在開停車時向釜式法反應(yīng)器夾套內(nèi)通入高壓蒸汽，可以達到運行要求[2]。

2.2 經(jīng)濟效益對比

對兩種生產(chǎn)工藝進行對比分析時，還需要對兩種工藝的生產(chǎn)效益進行分析。兩種工藝的投資成本是影響其經(jīng)濟效益的重要基礎(chǔ)，在具體的分析過程中，需要對同種規(guī)模釜式法的總投資和管式法的總投資進行對比。

在同等規(guī)模下，釜式法生產(chǎn)工藝的總投資比管式法生產(chǎn)工藝的總投資高約9%。釜式法的生產(chǎn)成本以及產(chǎn)品的價值均高于管式法生產(chǎn)工藝，主要因為釜式法生產(chǎn)工藝設(shè)備的投資相對較大，轉(zhuǎn)化率更低。生產(chǎn)相同規(guī)模的EVA產(chǎn)品，在單位時間內(nèi)進入釜式反應(yīng)器的乙烯氣更多。

釜式法生產(chǎn)工藝需要的壓縮機規(guī)模、打氣量比管式法更大，對壓縮機選型和質(zhì)量要求相對較高，需要的費用更高。

管道相同的情況下，釜式法生產(chǎn)工藝需要的換熱器和冰機數(shù)量較多，釜式法生產(chǎn)的EVA產(chǎn)品中VA含量比較高，需要的料倉數(shù)和風機數(shù)量相對較多，會導致投資成本增加。釜式法生產(chǎn)工藝的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更復雜，在安裝過程中對工作人員的技術(shù)要求較高，后期維護和保養(yǎng)工作難度相對較大，制造成本和后期運維成本較高。

2.3 產(chǎn)品性能對比

對管式法生產(chǎn)工藝和釜式法生產(chǎn)工藝的產(chǎn)品性能進行對比分析，釜式法反應(yīng)器內(nèi)的攪拌器可以確保反應(yīng)器中的混合物高度混合，反應(yīng)溫度和壓力相對均勻，可以形成更多的長支鏈聚合物，分子量分布相對較寬。釜式法生產(chǎn)工藝產(chǎn)品抗沖強度較高，容易加工，能夠生產(chǎn)VA含量更高的EVA產(chǎn)品。

EVA產(chǎn)品常用在熱熔膠、電纜等領(lǐng)域，物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間較短，適合在小批量生產(chǎn)過程中應(yīng)用，過渡料相對較少。

管式法生產(chǎn)工藝中，反應(yīng)器的溫度相對較高，壓力隨著反應(yīng)管的延長不斷降低，物料在反應(yīng)器內(nèi)停留的時間比較長。導致長支鏈相對較少，分子量分布比較狹窄，光學性能更優(yōu)良，適合應(yīng)用于薄膜加工。管式法生產(chǎn)產(chǎn)品的VA含量一般在20%以下，且熔指相對較低，在農(nóng)膜和收縮包裝膜方面具有更高的應(yīng)用價值。

3 EVA管式法與釜式法的發(fā)展前景

在EVA生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，生產(chǎn)的EVA產(chǎn)品性能越來越優(yōu)良，柔韌性、抗沖擊性、材料相容性和熱密封性能越來越突出，在發(fā)泡鞋料、功能性棚膜、包裝膜、熱熔膠以及電線電纜等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越普遍。

國內(nèi)發(fā)泡料的市場主要集中在福建和廣東兩個區(qū)域，北方區(qū)域?qū)Πl(fā)泡料的市場需求也在不斷提升。為了促進EVA生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，需要根據(jù)EVA產(chǎn)品具體需求，改進EVA生產(chǎn)工藝。

對管式法生產(chǎn)工藝和釜式法生產(chǎn)工藝進行應(yīng)用的過程中，應(yīng)根據(jù)兩種生產(chǎn)工藝的具體差別和投資成本以及產(chǎn)品性能等因素，對具體的生產(chǎn)工藝進行合理選擇。應(yīng)深入探討提高生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)能的方法，是未來我國EVA生產(chǎn)領(lǐng)域必須關(guān)注的重要內(nèi)容[3]。釜式法EVA產(chǎn)品在未來的發(fā)展過程中應(yīng)用前景比較廣闊。

3.1 發(fā)泡制品

樹脂是支化結(jié)構(gòu)聚合物，其膠黏性能良好，加入適量的膠黏劑和發(fā)泡劑，能夠制作成回彈性能比較良好、泡孔相對均勻、具有較強耐老化且耐龜裂的發(fā)泡制品。普遍應(yīng)用在鞋墊、發(fā)泡片隔音板、汽車零部件、體操墊、游艇防護板以及泡棉等方面。釜式法的長支鏈比較多，可以較大限度提高發(fā)泡產(chǎn)品的加工性能。

3.2 熱熔膠

熱熔膠在常溫下呈固態(tài)，加熱熔融成液態(tài)，涂布潤濕被黏物后經(jīng)過壓合、冷卻，可以在幾秒內(nèi)完成黏結(jié)。熱熔膠的基體樹脂為EVA、SBC、聚酰胺等，EVA是主要材質(zhì)。

利用EVA作為基體樹脂制備熱熔膠，可以在家具封邊/印刷行業(yè)的無線裝訂、太陽能電池片封裝、標簽、汽車產(chǎn)品裝配等方面進行應(yīng)用。

EVA熱熔膠的固化時間較短，生產(chǎn)效率相對較高，一般可以利用自動化生產(chǎn)線進行生產(chǎn)，不需要進行干燥，不會導致黏物膨脹變形，不容易產(chǎn)生中毒等問題。EVA熱熔膠的貯存和運輸手段比較簡單，熱熔膠對涂膠速度和粘貼時間有一定要求，一般情況下需要使用黏度相對較低的EVA樹脂作為原料，這類產(chǎn)品更適合利用釜式法裝置進行生產(chǎn)。

3.3 薄膜

利用EVA樹脂生產(chǎn)的薄膜透光率高、保溫效果好，具有良好的耐候性，在防凍食品袋、各種拉伸膜、溫室膜以及高強耐破裂帶等包裝和農(nóng)業(yè)薄膜中的應(yīng)用較廣泛。釜式法裝置生產(chǎn)的EVA薄膜長鏈支化度相對較高，熔體強度較高，可以保證聚合物流動性、?？谂蛎浐褪湛s性的平衡度。

4 結(jié)語

對EVA管式法和釜式法生產(chǎn)工藝進行對比分析，發(fā)現(xiàn)釜式法工藝的投資成本較大，操作難度相對較高，但其產(chǎn)品利潤也比較高。釜式法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的EVA產(chǎn)品VA含量比較高，但規(guī)模和產(chǎn)量相對較少，工藝運行過程中的能耗較大。管式法可以大規(guī)模生產(chǎn)VA含量相對較低的EVA產(chǎn)品。兩者產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)不同，其應(yīng)用領(lǐng)域也存在一定差別。為了推動我國EVA生產(chǎn)行業(yè)不斷發(fā)展，需要根據(jù)生產(chǎn)要求對EVA管施法和釜式法工藝進行科學選擇。應(yīng)根據(jù)項目地點與市場需求對管式法生產(chǎn)工藝與釜式法生產(chǎn)工藝進行創(chuàng)新研發(fā)，提高EVA產(chǎn)品的性能以及附加價值。