聚丙烯熔融指数的影响因素研究

Research and Development

研究与开发第45卷第11期

2019年11月

聚丙烯熔融指数的影响因素研究

郝 珉

（延长石油延安能源化工有限责任公司，陕西延安 727500）

摘　要：熔融指数也被称之为熔体流动速率，主要反映塑胶类材料在加工过程中表现出来的流动性。聚丙烯属于一种热塑性树脂，在对其加工生产的过程中，有效控制熔融指数，将其控制在允许的范围之内，有助于保障生产加工产品的质量。基于此，围绕聚丙烯熔融指数的影响因素展开探讨，以更好地控制聚丙烯熔融指数，促进聚丙烯生产加工质量提升。

关键词：聚丙烯；熔融指数；影响因素中图分类号：TQ325.14　　文献标志码：A　　文章编号：1003–6490（2019）11–0121–02

Study on Factors Affecting Melt Index of Polypropylene

Hao Min

Abstract：The melt index is also called the melt flow rate，which mainly reflects the fluidity exhibited by plastic materials during processing.Polypropylene is a kind of thermoplastic resin material.In the process of its processing and production，the melt index is effectively controlled and controlled within the allowable range，which helps to ensure the quality of the processed products.Based on this，this paper focuses on the influencing factors of polypropylene melt index，hope that this study can better control the polypropylene melt index and promote the quality of polypropylene production and processing.

Key words：polypropylene；melt index；influencing factor熔融指数主要指的是热塑性塑料材料在温度、负荷作用之下，每10min流过标准口模的重量。熔融指数的单位通常用g/10min表示，温度和负荷通常限定为230℃和2 160g，标准模口大小为2.095mm。在实际实验操作中，将待测试的热塑性塑料材料放置在特定容器内，并采用长8mm的φ2.095mm细管与容器连接，然后对容器内的热塑性塑料材料加热、加压，观察10min内热塑性塑料材料流出的重量[1]。1 聚丙烯概述

聚丙烯（PP），是日常生活中应用较为广泛的一种热塑性聚合物，根据甲基的排列位置进行分类，主要可分为等规、无规、间规三种类型，同时从其实际应用来看，表现出来的优缺点也较为明显。在优点上面：①相较于其他塑料品种，密度较小，生产加工产品具有较高的轻便性；②拥有较强的耐冲击性，有助于产品成型加工；③表现出较好的耐热性能，能够在110~120℃高温范围内使用；④具有较强的抗腐蚀性和电绝缘

⑤较高的环保性性，将其作为绝缘材料有着较好的应用效果；

能，材质无毒、无害。在缺点上面：①材料的韧性显得不足；②材料着火点相对较低；③材料耐寒性、耐氧化性不足，聚丙烯存在的这些缺点在很大程度上限制了该材料应用的范围，同时也对材料加工提出要求[2]。

2 聚丙烯熔融指数的影响因素分析

综合聚丙烯熔融指数测量的步骤以及生产制作过程，分析影响聚丙烯熔融指数的因素，主要包括原料影响、催化剂影响、温度影响、抗氧剂影响以及氢气影响等。

2.1 原材料影响

2.2 催化剂种类和氢气加入量的影响

催化剂是聚丙烯生产合成过程不可缺少的部分，而从当前聚丙烯熔融指数的实际情况来看，在不同氢气量及不同催化剂作用下，所生成聚丙烯的熔融指数也存在较大的差异，催化剂种类和加入氢气量都是影响聚丙烯熔融指数的重要因素。为对其影响展开探究，采用CS-1和N两种催化剂，加入不同氢气量生产聚丙烯，最终所得到的聚丙烯熔融指数如表1所示。从表①可以看出，在生产聚丙烯的过程中，加入不同催化剂类型，最终所得到的聚丙烯熔融指数存在差异，但所呈现出来的差异相对较小；而当加入氢气量较大时，聚丙烯熔融指数所呈现出来的差异较大。

表1 催化剂种类和氢气量影响 g/10min

加入氢气量（L/h）

2357.59

催化剂类型

CS-14.34.812.318.430.8

N4.84.611.416.526.1

2.3 温度带来的影响

在合成聚丙烯的过程中，主要选择丙烯作为聚合单体，并将氢气作为聚合反应中的链转移剂，然后向其中加入适量的催化剂，促进聚合反应的高效进行。而从该聚合反应过程来看，其中所采用原料丙烯和氢气，通常有多种物质混合，如：一氧化碳、硫、二氧化碳、氧、烷烃等，而这些物质在遇到催化剂时，都可能与之发生反应，并使催化剂的活性降低，甚至影响到聚合反应的顺利进行。同时也会影响到最终聚丙烯的质量，使其熔融指数受到影响，出现达不到标准要求的情况。由此可见，原材料（丙烯和氢气）的纯度，将会对聚丙烯熔融指数造成较大的影响，在实际生产过程中，为保证最终聚丙烯生成质量，应重视对原材料质量的控制。

在对聚丙烯熔融指数测定的过程中，温度是最终测定数值的重要影响因素，从实际研究情况来看，聚丙烯熔融指数数值与温度之间表现为线性关系。随温度逐渐上升，聚丙烯熔融指数也逐渐增长（如图1所示），从图1看出，在229~231℃，聚丙烯熔融指数呈线性增长趋势。基于此特征，在实际对聚丙烯熔融指数进行测定的过程中，一旦温度控制出现误差，必然会影响到最终检测的数值。此外，在聚合过程中，也需要对温度值进行严格控制，其不仅会对聚丙烯生成质量产生较大的影响，而且也影响到聚丙烯熔融指数。

聚丙烯熔融指数(g/10min)

25

20151050

229℃

229.5℃

230℃温度(℃)

230.5℃

231℃

收稿日期：2019–10–26作者简介：郝珉（1989—） ，男，陕西延安人，助理工程师，主要从

事应用化学相关工作。

图1 温度对聚丙烯熔融指数的影响

（下转第148页）

·121·

第45卷第11期

2019年11月

Research and Development

研究与开发

Chemical Engineering Design Communications化 工 设 计 通 讯

硫化物可能导致聚合反应链提前终止，硫杂质含量高会降低催化剂的活性，要想满足生产要求必须增加催化剂投量，导致聚丙烯产量降低。在意高效催化剂进行聚合反应时，原料中硫含量影响显著。应尽量将原料中的硫含量控制在5×10-6以下。可以以常温水解剂进行初步脱硫，氧化锌可以初步脱除原料中的硫杂质，用专用脱硫剂脱硫，将硫含量控制在5×10-6内。

砷是聚合反应中危害性大的杂质，会严重影响催化剂活性，引发催化剂中毒，需利用专用脱砷剂去除砷杂质。聚丙烯生产是多种多样的，采用任何生产工艺都要求丙烯原料纯度，尽量减少杂质对聚合物的反应影响，对原料中存在的水等杂质必须采取有效处理措施。3 聚丙烯生产问题处理

延安炼油厂100kt/a聚丙烯装置采用第二代双环管本体工艺技术设计，通过不断优化操作解决了工艺暴露出的许多问题。2009年装置检修后，环管反应波动大，环管密度多次出现无指示现象，装置多次出现紧急停车现象。

为尽快解决装置异常问题，确保各项经济指标顺利完成。炼油厂相关科室组成异常情况排查小组，邀请SEI设计院，荆门石化炼油厂等单位多位聚丙烯专家指导交流，经过半年多的时间分析排查，影响聚丙烯正常生产的原因逐渐查明，生产恢复正常。

原料丙烯中的杂质含有多种对催化剂有害物质，常见的有CO、S等，如进料丙烯中杂质含量过高，达不到聚合要求，引起催化剂中毒，装置前期开工期间出现反应减弱时，分析原料丙烯发现水含量偏高，经过对预精制回收系统的换热器进行打压排查，发现E-201等多处漏点，处理后开工中丙烯分析水含量正常。因受炼油厂化验分析设备制约，原料丙烯中

微量烯烃，金属杂质等无法分析，原料需继续排查。

炼油厂所用聚丙烯催化剂为营口向阳催化剂厂生产的高效催化剂，装置生产异常下，炼油厂对催化剂作粗略计算，分析认为导致活性降低原因可能是配制出现问题，炼油厂对D105彻底清洗，将D106手孔打开彻底检查，对催化剂重新配置，借石化厂在同一批号次催化剂进行配制，针对催化剂作大量工作后重新投剂开洞，反应接近正常2h后密度功率下降，功率降低比纯液相丙烯时功率低，说明开工时催化剂投入反应可以进行，排除催化剂的因素。

通过前期工作，影响聚丙烯正常生产的原因初步确定，积极协调相关单位，从丙烯源头治理做起，通过各项措施有效实施，聚丙烯聚合反应好转。精制气分原料停用联合二车间液化气，聚合反应好转，生产基本恢复正常。4 结束语

解决了聚丙烯装置生产技术瓶颈，生产恢复正常，今后工作要注意从源头上控制丙烯质量，提高装置自动化程度，加强岗位培训，控制相关工艺参数在最小范围活动。聚丙烯是化工原料，一般采用丙烯为原料，经聚合反应得到聚丙烯，聚丙烯生产中采用间歇式液相生产工艺可得到最佳收率，生产工艺技术简单，操作维护方便，在聚丙烯生产中得到广泛应用。

参考文献

[1] 余亮.聚丙烯酰胺生产工艺的研究[D].杭州：浙江工业大学，2017.[2] 保泽民.聚丙烯生产工艺及影响聚合反应杂质分析[J].化工设计通讯，2017，43（04）：155+168.[3] 张鑫方，莫力根.聚丙烯生产工艺及影响聚合反应的杂质分析[J].化工管理，2017（05）：54.

（上接第121页）

2.4 加氢方式和受氢扩散程度造成的影响

从实际对聚丙烯生产的情况来看，不仅加入氢气的量对

聚丙烯熔融指数造成较大的影响，而且加氢方式和受氢扩散程度也会影响聚丙烯熔融指数，基于此种情况，在实际生产加工中，还需注意对这两方面影响因素做具体分析。

2.5 加氢方式造成的影响

在实际加工生产中，加氢方式主要分为平行加氢和分布加氢两种形式。其中平行加氢主要指的是将氢气均匀添加到聚合釜之中，且注意控制氢气加入后的扩散效果，确保其中分子量分布较为平均。但此种方法存在较为明显的缺陷，在应用过程中氢气加入量较难有效控制，容易对最终聚丙烯熔融指数造成影响；而分布加氢方式在操作应用上显得较为简单方便，往往只需要将相应量的氢气送入到反应釜中，便能够有效保证最终的聚丙烯熔融指数。但通过浆液夹带的方式进行后两个反应釜的加氢气，易影响加氢量以及氢的扩散效果。从整体来看，此两种加氢方式对聚丙烯熔融指数有一定的影响，但在两种加氢方式控制效果较好时，二者在聚丙烯熔融指数的影响上越小，所表现出来的差异也越小。

2.6 受氢扩散程度

扩散。通常情况下，在聚合反应生产加工中，在通入氢气的过程中，应适当加强气体的循环程度，保证氢气能够具有较为良好的分散效果。但是在实际生产中，需要从生产工艺多方面因素的影响入手进行分析，将气体循环控制在合适的范围内，以保证整体聚合反应的高效率。因此，在实际生产中，通常采用鼓泡的方式，使氢气从反应釜的底部位置向上运动，由此增大氢气与丙烯之间的接触面积，从而促进链转移反应的发生，将其应用在高熔融指数聚丙烯生产中有着较好的效果。同时通过这种方式，也能够在一定程度上控制聚丙烯熔融指数的波动变化频率，对整体生产质量控制有较大帮助。3 结束语

综上所述，熔融指数是聚丙烯质量控制的重要参数，因此在实际生产中应注意对熔融指数的相关影响因素进行控制。通过实践生产和实验分析，综合多方面因素进行考虑，当前对聚丙烯熔融指数造成影响的因素较多，其中主要包括原料影响、催化剂影响、温度影响、氢气影响等。因此为保证最终生产加工质量，应当在生产中对这些因素加以控制。

参考文献

[1] 陈蕾蕾，何佳玮，王飞虎，等.蒲洁能化40wt/a聚丙烯氢调法试生产高熔指产品HP648U[J].化工管理，2019（14）：179-180.[2] 陈红梅.基于互补的神经网络级联模型的聚丙烯熔融指数预报[J/OL].塑料科技，2019（1）：8.

氢气在送入到反应釜之中后，为促进其扩散，充分发生

聚合反应，应注意通过气体循环、搅拌等方式来促进氢气的

·148·