高速BOPP薄膜专用料的开发

李新昌

（中国石油广西石化公司，广西 钦州 535008）

聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，在注塑、挤管、吹膜、涂覆、喷丝、改性工程塑料等各种工业和民用塑料制品领域具有广泛的应用。近年来，包装、电子、汽车、建材等工业的快速发展，极大地促进了聚丙烯工业的快速发展，生产能力和消费量不断增长。从2005年开始国内聚丙烯产能呈逐年递增趋势，并且增长速度不断加快。预计到2015年，国内聚丙烯总产能将达到1700万t左右。薄膜和片材是我国聚丙烯的第二大消费领域，其中以BOPP薄膜为主。我国的 BOPP薄膜生产厂家及消费市场主要集中在华南和华东地区 。浙江、 江苏、广东三省生产能力最大，占我国总生产能力的67.20% 。

我国在BOPP专用料的开发上与发达国家仍有差距。从产品结构来看，牌号单一，品种较少，特别是高品质、高档次BOPP薄膜的专用料较少，国内在这一方面的需求主要还是依赖进口。随着国内竞争的日益激烈，开发性能优良，加工速度高，经济效益好的高速BOPP薄膜专用料是发展趋势。

1 广西石化聚丙烯装置工艺简介

广西石化的聚丙烯装置采用UNIPOL气相流化床工艺。该装置采用单反应器设计，可生产注塑、薄膜、纤维和拉丝等均聚聚丙烯。1985年，美国联碳公司首次将用于生产聚乙烯的气相流化床聚合反应器应用于聚丙烯生产，同时结合原壳牌化学公司的SHAC聚丙烯催化剂， 开发成功了UNIPOL气相聚丙烯工艺技术。如今，该工艺的专利拥有者W.R.GRACE公司已在全球共有不少于60套UNIPOL聚丙烯生产装置投入使用，年产量超过1500万t。广西石化UNIPOL气相聚丙烯工艺主要由原料精制单元、聚合反应单元、聚合物脱气单元、挤压造粒单元和包装单元等构成，具体流程见图1。

图1 广西石化UNIPOL气相聚丙烯装置工艺流程图

2 广西石化聚丙烯装置工艺特点

广西石化的聚丙烯装置采用无搅拌器的流化床反应器，具有工艺流程短，装置投资省，装置运行能耗、物耗较低，产品开发灵活，控制技术先进等特点，以及熔融指数、二甲苯可溶度和共聚单体含量跨度大等产品开发优势,因此工艺具有简单、灵活、经济和安全等特点。

3 产品定位

专用料的结构性能是决定BOPP薄膜质量的关键因素。BOPP专用料既要得到具有优异使用性能的BOPP薄膜产品，即薄膜的高透明、高强度、高刚性，同时又需要具备良好的加工性能，即高速拉伸不破膜,厚度均匀并满足一定的生产周期。近年来，随着BOPP薄膜制造工艺水平越来越高，生产装置不断向大型化、高速化方面发展，生产线速度已提高到420m·min-1以上，BOPP薄膜的工艺条件也更加苛刻，因此对原料树脂性能的要求也更为严格，特别为了保证连续稳定的高速生产，要求BOPP专用树脂具有非常好的成膜稳定性。可以说具有良好的成膜稳定性是作为BOPP专用树脂的首要条件。而影响BOPP专用树脂成膜稳定性的因素主要有熔体流动速率（MFR）与相对分子量分布、等规指数的稳定性及产品灰分等。

3.1 产品指标

进 口BOPP专 用 料HP425J、FS3011熔指 较 高 ,大 于 3.0g·(10min)-1，并 且 能 稳 定 运行于420m·min-1，而国产料熔指较低，小于3.0g·(10min)-1，加工速率仅为 350m·min-1，而且产品质量波动较大，下游工厂不能稳定运行，因此国内BOPP专用料的开发重点是生产加工速度≥420m·min-1、产品质量稳定的高品质、高性能高速BOPP专用料。根据调研分析目标产品定位如表1所示。

表1 目标产品指标

3.2 加工性能指标

拉伸速度达到420m·min-1，膜厚15µm。

4 试生产

4.1 UNIPOL工艺催化剂体系聚合规律研究

4.4.1 氢气分压对催化剂聚合性能的影响

随着氢气加入量的增加，催化剂的聚合活性表现为先升高再降低的趋势；聚合产品的堆积密度和熔体流动速率逐渐增大；聚合产品的等规指数逐渐减小。

表2 氢气分压对催化剂聚合性能的影响

4.1.2 三乙基铝（TEAL）的加入量对催化剂聚合性能的影响

随着TEAL的加入量逐渐增加，聚合产品的熔体质量流动速率表现为先升高后降低的趋势，但聚合产品的等规指数无明显变化。

表3 三乙基铝（TEAL）的加入量对催化剂聚合性能的影响

4.1.3 给电子体加入量对催化剂聚合性能的影响

随着给电子体的加入量逐渐增大，聚合产品的等规指数逐渐增大，聚合产品的熔体流动速率逐渐减小。

表4 给电子体加入量对催化剂聚合性能的影响

4.1.4 聚合动力学曲线

不同的聚合反应条件，催化剂的活性稳定期和活性增长期不同，这表明，可以通过控制聚合反应条件（氢气分压、TEAL和CHMMS的加入量等）来控制聚合产品质量。

4.2 试生产

根据拉丝料和膜料的特点，广西石化公司确定了相应的工艺参数并进行生产 。2011年7月和2011年12月，广西石化公司安排了2次BOPP的工业化生产，优化了原料质量和工艺参数。

表5 生产参数

表6 产品指标数据一

表7 产品指标数据二

5 产品加工性能

产品分别在3家公司进行了加工应用。BOPP薄膜产品厚度为15～60µm不等，薄膜结构为ABA结构，最大稳定加工线速度为420m·min-1，产品应用于包装复合膜、印刷膜、胶带膜等。

表8 加工情况表

6 结论

1）通过市场调研、聚丙烯产品剖析和催化剂体系的评价，完成典型对标牌号的结构性能测试及关键参数范围和UNIPOL催化剂体系聚合规律研究，建立聚合工艺参数和产品性能之间的对应趋势关系。

2）通过多次试生产探索和优化，建立目标产品工业聚合工艺参数及关键指标调控范围。

3）通过下游加工应用试验，产品性能满足下游厂家生产指标要求，加工速度达到420m∙min-1以上，产品已经得到市场认可，完全达到产品质量标准要求。

4）经过系统的开发工作，成功开发出国内UNIPOL聚丙烯工艺BOPP产品，形成UNIPOL工艺BOPP生产技术。

[1] 洪定一.聚丙烯—原理、工艺与技术（第2版）[M].北京：中国石化出版社，2011．

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