全密度装置高强度聚乙烯薄膜专用树脂的生产与应用

王景良，张洪达，侯少坤，陈雷*

(中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司塑料厂，黑龙江 大庆 163714)

全密度装置高强度聚乙烯薄膜专用树脂的生产与应用

王景良，张洪达，侯少坤，陈雷*

(中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司塑料厂，黑龙江 大庆 163714)

在大庆石化公司全密度聚乙烯（FDPE）装置上采用Unipol气相法工艺、丁烯-1为共聚单体生产高强度聚乙烯薄膜专用树脂，牌号为DGDB 6097。DGDB 6097的熔体流动速率（I21.6）为7～13 g/(10 min)，密度为0.945～0.951 g/ cm3，拉伸屈服应力大于或等于19 MPa，拉伸断裂应力大于或等于23 MPa，断裂标称应变大于或等于500%。与相同工艺的通用薄膜专用树脂DFDA 7042相比，DGDB 6097树脂的密度高、拉伸强度大，强度优势明显；与同类产品高强度薄膜专用树脂DGDA 6098相比，力学性能、结晶性能、分子质量、分子质量分布及薄膜各项性能等均相当。DGDB 6097产品在大庆龙阳塑料制品有限公司吹塑生产手提袋等高强度薄膜，加工应用表明该树脂的加工性能和薄膜力学性能均满足用户和国家标准（GB 12025）要求。

聚乙烯；薄膜；树脂；生产；应用

聚乙烯高强薄膜具有高韧性、良好的着色性、可印刷性和密封性等优点，广泛用于生产手提袋、购物袋、包装袋等。高强薄膜对聚乙烯树脂的要求一般为丁烯-1或己烯-1共聚产品、MFR（21. 6 kg）在5～15 g/10 min、较高的拉伸强度和断裂标称应变。目前我国高强度薄膜料表观消费量大约在100万t左右，国产主要牌号是齐鲁石化公司DGDA 6098、吉化石化公司JHF9455F等，每年生产量在50万～60万t左右，不能完全满足国内需求，约40%的高强聚乙烯薄膜树脂需要进口。

中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司（简称大庆石化公司）250 kt/a的全密度聚乙烯装置采用美国Unipol气相流化床聚乙烯冷凝技术，以乙烯（C2H4）为原料，1-丁烯或1-己烯为共聚单体，H2为链转移剂，异戊烷为诱导冷凝剂，采用浆液或干粉催化剂，能生产线型低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）。可生产的产品密度范围为0.915～0.965 g/cm3，熔体流动速率（MFR）的范围为0.05～155.00 g/(10 min)。

目前，全密度聚乙烯装置主要生产通用级薄膜专用树脂DFDA 7042、管材专用树脂DGDB 2480、中空容器专用树脂DMDA 6150等。针对高强度聚乙烯薄膜树脂进口数量大的情况，根据用户的需求和装置特点，通过剖析和对比研究国内外同类聚乙烯薄膜专用树脂的结构性能，采用丁烯-1为共聚单体，自行开发并工业化生产了高强度薄膜专用树脂DGDB 6097。从2013年3月份开始到2014年8月，全密度装置总计生产高强度薄膜专用树脂DGDB 6097产品98个批次，产量总计49 486 t，产品全部销售，得到用户认可，满足国标（GB 12025）要求。

1 生产过程

1.1 原料规格

生产DGDB 6097所需原料的规格及要求见表1。

表1 原料规格

1.2 工艺路线

聚合在流化床反应器中进行，气相反应物通过循环气压缩机连续循环，循环气流经树脂床，使床层流化并带走聚合热，通过循环气冷却器从循环气中撤走反应热及压缩机热。各原料及催化剂通过注入点注入床层，HDPE粉料间断地从反应器流入两套排料系统，通过高压输送系统交替运行将HDPE粉料送入脱气仓。HDPE粉料经脱气、加入添加剂、挤出造粒后，得到粒料产品[1]。

生产DGDB 6097时，采用铬系UCATG150型干粉催化剂，无需助催化剂，通过n(C4H8)/n(C2H4)来控制产品密度，通过反应温度来调控产品的相对分子质量，控制氧气量来控制催化剂活性，并投用仪表自动控制系统。生产过程中，力求在保证高密度聚乙烯的相对分子质量分布一定的前提下，提高催化剂的共聚合性能，从而提高聚乙烯分子中的长链支化度，使高密度聚乙烯既具有良好的加工性能及力学性能[1～2]。

1.3 操作条件

试生产DGDB 6097的操作条件见表2。

表2 生产HDPE DGDB 6097的操作条件

生产过程中，反应器各操作参数皆在受控范围内，各主要设备运行平稳，单耗、能耗、三剂消耗正常。

1.4 DGDB 6097产品质量

2012年5月份对生产DGDB 6097过程进行了72 h的标定。标定期间原辅材料质量合格，设备运行和产品质量控制平稳无波动，共生产4批次产品，合格率达到100%。从塑料厂化验车间检测结果表3可以看出：DGDB 6097产品的力学性能优良，达到质量指标要求。这说明反应温度、反应压力、p(C2H4)等工艺条件设计和控制合理。

从表3数据可以看出，与相同工艺、采用丁烯-1为共聚单体的通用聚乙烯薄膜专用树脂DFDA 7042相比，由于DGDB 6097树脂的密度高、熔体流动速率低，因此拉伸屈服强度、拉伸断裂应力大，产品高强度特点明显。

表3 DGDB 6097的质量指标和性能检测结果

1.5 DGDB 6097产品与同类产品对比分析

为进一步评价大庆石化DGDB 6097性能，委托大庆化工研究中心（原大庆石化研究院），将其与同类产品DGDA 6098进行基础物性、力学性能、结晶性、分子量和分子量分布、薄膜各项性能等进行对比分析，具体如下：

1.5.1 基础性能测试

从表4的测试结果中看出：与表3相比，熔体流动速率（I21.6）和密度两项指标，大庆化工研究中心检测结果与塑料厂化验车间检测结果基本相当。从熔流比上看，DGDA 6098略窄，说明其分子质量分布窄，加工温度要求范围严格。而DGDB 6097的熔流比大，加工温度范围较宽。

表4 基础物性能测试结果

1.5.2 力学性能测试

由表5可知， 大庆石化DGDB 6097的拉伸强度、屈服强度、拉伸标称应变等力学性能与同类产品DGDA 6098相当。

表5 力学性能测试结果

1.5.3 结晶性能测试

从表6可以看出，大庆石化DGDB 6097的熔点、结晶温度、结晶焓、结晶度等与同类产品DGD A6098相当。

表6 结晶性能测试结果

1.5.4 分子质量及分子质量分布测试

从表7分子质量及分子质量分布的测试结果可以看出，大庆石化DGDB 6097与同类产品DGDA 6098产品的重均、数据分子质量、分子质量分布（PD）相当。

表7 分子量及分子量分布测试结果

1.5.5 薄膜加工试验及性能测试评价

试验采用SJ-45×25L立式吹膜机（大连橡塑制造）吹膜，对DGDB 6097和DGDA 6098的加工温度进行调整，确定最佳加工温度，吹膜条件如表8。树脂所进行薄膜力学性能测试结果见表9。薄膜光学性能见表10。

在最佳加工工艺条件下，对二种专用料的薄膜进行性能测试，结果见表9。

从表8～10综合结果看，大庆石化DGDB 6097的薄膜制品与同类产品DGDA 6098的加工工艺、力学性能、光学性能相当。

表8 二种专用料的最佳加工工艺条件

表9 薄膜力学性能测试结果

表10 薄膜光学性能测试结果

综上所述，大庆石化DGDB 6097产品与同类产品DGDA 6098相比，基础物性、吹塑薄膜的力学性能、结晶性能、分子质量及分子质量分布、薄膜的力学性能和光学性能等均相当。

2 应用情况

2012年5月份大庆龙阳塑料制品有限公司试用DGDB 6097生产手提袋，结果表明DGDB 6097加工性能优良，可独立成膜，所生产的薄膜表面无皱纹及晶点，光泽度好，满足用户要求。从表11看出，用DGDB 6097制备的薄膜的横向与纵向力学性能好且均匀，远高于高密度聚乙烯吹塑薄膜标准GB 12025—1989要求。

3 结论

（1）所确定的高强度薄膜专用HDPE DGDB 6097的生产工艺路线、操作条件可靠，可实现稳定生产。

（2）与相同工艺的通用薄膜专用树脂DFDA 7042相比，DGDB 6097树脂的密度高、拉伸强度大，强度优势明显。

表11 HDPE DGDB 6097吹塑的薄膜的性能

（3）与同类产品高强度薄膜专用树脂DGDA 6098相比，DGDB 6097树脂的力学性能、结晶性能、分子质量及分子质量分布、薄膜各项性能等均相当。所生产的薄膜制品无皱纹及晶点，光泽度好，薄膜的横向与纵向力学性能好且均匀，满足GB 12025—1989优级品的要求。

[1] 洪定一. 塑料工业手册[M]. 北京：化学工业出版社，1991：458～568.

[2] 中国石油化工与销售分公司. 中国石油化工产品生产工艺及加工应用[M]. 北京：石油工业出版社，2007：11；13～29.

Production and application of full-density high strength polyethylene f lm dedicated resin

Production and application of full-density high strength polyethylene f lm dedicated resin

Wang Jingliang, Zhang Hongda, Hou Shaokun, Chen Lei

(PetroChina Daqing Petrochemical Company Plastic Plant, Daqing 163714, Heilongjiang, China)

The full density polyethylene (FDPE) device of Daqing Petrochemical Company uses Unipol gas-phase process, butene-1 as a co-monomer, to produce high strength polyethylene f lm special resin, and its grade is DGDB 6097. The melt f ow rate (I21.6) of DGDB 6097 is 7~13 g/(10 min), the density is 0.945 ~ 0.951 g/cm3, the tensile yield stress is not less than 19 MPa, the tensile breaking stress is not less than 23 MPa, and the nominal strain at break is not less than 500%. Compared with the same generic process film special resin DFDA 7042, DGDB 6097 resin has high density and tensile strength, and has obvious advantages on strength; Compared with similar products high strength f lm special resin DGDA 6098, DGDB 6097 has similar mechanical properties, crystal properties, molecular weight, molecular weight distribution and other film performances. DGDB 6097 is used in Daqing Longyang Plastics Products Co., Ltd., for blow molding handbag and other high-strength films. Processing applications indicate that processing performance and mechanical properties of the resin f lm are able to meet the requirements of users and the national standard (GB 12025).

polyethylene; f lm; resin; production; application

TQ325.12 TQ320.721

：1009-797X(2015)04-0049-05

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2015.04.008

(XS-06)

王景良（1967-），高级工程师，1991年毕业于天津大学高分子化工专业，现从事聚乙烯的生产与管理工作。

2014-08-29

*通讯联系人。