摘要：確定了5L以下小中空容器樹脂的物性指標(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行工業(yè)化生產(chǎn)，并進行加工應(yīng)用試驗。生產(chǎn)的產(chǎn)品熔體流動速率0.25~0.55 g/10 mim，密度0.948-0.952 g/cm3，斷裂伸長率大于500%，耐環(huán)境應(yīng)力開裂時間大于26 h，抗拉強度大于23 MPa。產(chǎn)品性能達到設(shè)計指標(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，隨著HDPE在飲品、藥品、化妝品等中空包裝領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴大，HDPE中空專用樹脂的市場需求量逐年上升。根據(jù)用戶對5 L以下小中空制品性能的要求，結(jié)合以往生產(chǎn)異形果奶瓶專用樹脂的經(jīng)驗，確定了5 L.以下小中空容器專用樹脂的技術(shù)指標(biāo)，并利用大慶石化分公司現(xiàn)有HDPE裝置，通過調(diào)整、優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)，生產(chǎn)出滿足設(shè)計指標(biāo)的小中空容器專用樹脂，并在大慶領(lǐng)航石油化工有限公司進行了加工應(yīng)用試驗。
1.試驗部分
1. 1主要儀器與設(shè)備
密度梯度儀，6001，意大利CEAST公司；熔體流動速率儀，6542，意大利CEAST公司；拉力試驗機，4667，美國INSTRON公司；擠出機，SJ- 65，大連橡塑機械有限公司。
1.2. 5L以下小中空容器專用樹脂技術(shù)指標(biāo)
根據(jù)用戶對制品性能的要求，參照前期生產(chǎn)異形果奶瓶專用樹脂的技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計了5L以下小中空容器專用樹脂技術(shù)指標(biāo)，見表1。
表1 5L 以下小中空客器專用樹脂技術(shù)指標(biāo)
1.3 性能測試
熔體流動速率(MFR)按GB/T 3682- 2000測試；密度按GB/T1033-2010測試；拉伸性能按GB/T 1040.2- 2006 測試；灰分含最按GB/T9345- 2008 測試；顆粒外觀(色粒、雜質(zhì))按SH/T1541-2009測試；耐環(huán)境應(yīng)力開裂時間按GB/T1842- 2008 測試；正已烷提取物、干燥失重、灼燒殘渣按GB 4806.6- 2016 測試。
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。作為中空制品的樹脂相對分子質(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，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個聚合釜的操作條件相同，聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量分布較窄；并聯(lián)B型聚合，2個聚合釜的操作條件不同，聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量分布較寬。聚合產(chǎn)品的相對分子質(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脂。
在大慶石化分公司HDPE聚合裝置運行平穩(wěn)的情況下，由生產(chǎn)異形果奶瓶專用樹脂切換至生產(chǎn)5L以下小中空容器專用樹脂，切換開始后向首釜(D-201、.二釜(D-221)補加C4H8，同時減少2個釜H2進料量，逐漸調(diào)整P(H2)/P(C2H4)達設(shè)計值，在改變P(H2)/P(C2H4)期間，逐步調(diào)整母液和已烷進料量至工藝參數(shù)要求范圍。
2.3生產(chǎn)過程
5L以下小中空容器專用樹脂產(chǎn)品的物理性能主要由樹脂的MFR、密度、相對分子質(zhì)量分布這3個基本物性所決定。在工業(yè)生產(chǎn)中，這些基本物性由聚合釜的操作條件來控制。通過對大慶石化分公司HDPE裝置與國內(nèi)同類裝置生產(chǎn)小中空容器專用樹脂的研究[4-5]，結(jié)合以往在大慶石化分公司生產(chǎn)中空樹脂的經(jīng)驗，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脂時，在基礎(chǔ)樹脂中加入了酚類主抗氧劑、亞磷酸酯類輔助抗氧劑、硬脂酸鹽潤滑劑等助劑，采用C4H8為共聚單體，控制首釜氣相P(H2)/P(C2H4)為1. 80土0.20，二釜氣相P(H2)/P(C2H4)為0. 20士0.02，并通過C4H8的加入量來控制專用樹脂的密度。在實際生產(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 )達到工藝要求范圍的同時，逐步調(diào)整首釜、二釜乙烯進料量分別至3 080 kg/h，4 200 kg/h，丁烯進料量分別為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脂936t，每2h隨機抽取產(chǎn)品檢測，表2列出其中3個批次產(chǎn)品的測試結(jié)果。
表2 5L以下小中空容器專用樹脂物性實測值
從表2中可以看到，隨機收取的3個批次聚合產(chǎn)品的各項性能均達到設(shè)計指標(biāo)要求。
3.加工應(yīng)用試驗
5L以下小中空容器專用樹脂在大慶領(lǐng)航石油化工有限公司進行了加工應(yīng)用試驗，生產(chǎn)了4L和1L潤滑油桶。擠出機螺桿長徑比為24，試驗開始時調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速至55~60 r/min，加工溫度為160~170°C。
對試驗生產(chǎn)的潤滑油桶質(zhì)量進行隨機抽查，檢測結(jié)果見表3。
在制品生產(chǎn)過程中，設(shè)備運行平穩(wěn)，潤滑油桶型胚熔體形態(tài)較好且有彈性、無下垂現(xiàn)象、制品無異味、無氣泡、無雜質(zhì)，生產(chǎn)的潤滑油桶滿足大慶領(lǐng)航石油化工公司潤滑油桶制品質(zhì)量要求。
表3 潤滑油桶質(zhì)量檢測
4.結(jié)論
1)5L以下小中空容器專用樹脂技術(shù)指標(biāo)設(shè)計合理，產(chǎn)品質(zhì)量完全達到設(shè)計指標(biāo)，產(chǎn)品性能滿足用戶對制品加工性、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脂切換至5L以下小中空容器專用樹脂時，HDPE裝置運行平穩(wěn)，生產(chǎn)過程中，聚合工藝參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量控制穩(wěn)定，說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。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
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