高密度聚乙烯熔体流动速率的控制探讨

赵娜

摘要：本文针对高密度聚乙烯熔体流动速率的影响因素展开分析，内容涉及到催化剂浓度、氢气浓度、聚合温度、聚合单体质量、原料气质量等，通过研究加强聚合过程控制、浆液MFR合理控制、合理控制粒料MFR等措施，其目的在于优化整个反应过程，提高最终成品的生产质量。

关键词：高密度聚乙烯;原料气质量;聚合温度

在对高分子材料进行成型加工时，需做好材料流动性管理工作，以确保结构成型质量的合规性。熔体流动速率（简称MFR）表征着物料的平均分子量、熔体黏度大小和流动性的高低。通过采取恰当措施，来控制熔体流动速率的相关参数，能够提高材料分布的均匀度，以提升高分子制品的抗冲击性能。

1高密度聚乙烯熔体流动速率的影响因素

1.1催化剂浓度

聚合体系中的催化剂浓度是影响聚合物MFR的重要因素，因为随着催化剂进料速率的增大，参加反应的乙烯量增大，使气相中的乙烯含量降低，气相中的氢乙比（摩尔比）升高，聚合中的终止反应速率增大，使得聚乙烯相对分子质量减小，从而使MFR增大。其中MFR与氢乙比（摩爾比）存在下列关系：lg（MFR）=a*lg[氢乙比（摩尔比）]+b（a、b为常数）。基于以往实验数据可以得知，随着催化剂浓度的升高，其活性成先升后降的趋势，在[Ti]=0.01mmol/L时达到最大值，聚合物的MFR随催化剂浓度增加而增大，这也是后续发展中需重点关注的内容。

1.2氢气浓度

在聚合反应中，氢气属于常用的终止剂，氢气在应用中的使用量越大，聚合链终止反应速度也越快，基于此所得到材料相对分子质量较小，提高MFR数值。而且氢气在应用中，也会对催化剂活性带来较大影响，这样也会对聚合物MFR带来一定影响。对于已经搭建的Ti Cl4-Al（C2H5）3催化剂体系，在氢气添加量不断增多的情况下，其活性也会不断下降。此类问题出现的主要原因在于，氢原子会在催化剂的表面进行附着，这样也使得单体状态下的乙烯无法再接触催化剂，从而导致链条增长常数缩减，影响到后续反应活动的推进。

1.3聚合温度

在聚合反应中，聚合温度也属于影响MFR的重要因素。随着聚合反应温度的不断升高，催化剂的活性也在不断提高，此时乙烯分子的活性也在不断提高，从而加快了聚合速度，提升了材料生产效率。与此同时，温度的不断升高，也会降低单体乙烯的溶解度，这样也会影响到聚合反应速率。而且在聚合工艺的应用中，随着反应温度的不断提升，所得到的聚合物粉末也会快速膨胀，从而导致“爆聚”问题，影响到正常的生产活动。在聚合温度不断升高的情况下，链终止反应速度也在增加，同时链增长反应速度也在增加，如果前者速度大于后者，那么所得到的聚合物平均相对分子量也在降低，从而增加了MFR数值。

1.4聚合单体质量

在聚合反应中，聚合单体质量也属于影响MFR的重要因素。从实际应用情况来看，聚合单体会作为聚合反应过程中，常见的密度调节剂，其质量、添加量也在很大程度上影响到聚合物密度，同时也会对聚合物MFR带来简介影响。在聚合反应中，参与的聚合单体数量越多，在反应过程中其支化度也越高，这样也使得聚合物结晶度下降，同时也增大了MFR数值。另外，在应用中如果所使用聚合单体的型号存在不同，那么在应用中其对于聚合反应过程带来较大影响，从而影响到MFR数值的稳定性。

1.5原料气质量

除上述提到的影响因素外，在实际应用中，原料气质量也将是影响MFR的重要因素。原料气质量在应用中，将直接影响到聚合反应的推进，如果原料气质量较差，那么在反应过程中，乙烯的分压值也会快速提高，此时氢气的摩尔比也会降低，从而降低了MFR数值。同时，原料气质量较高，那么聚合反应的乙烯分压也会降低，此时氢气的摩尔比也会提高，从而增加了MFR数值。另外，在操作过程中，如果没有和调度进行联系，那么也会使得原料气质量的应用价值无法充分发挥出来，从而影响到MFR数值的稳定性[1]。

2高密度聚乙烯熔体流动速率控制措施

2.1加强聚合过程控制

通过加强聚合过程控制，能够提升聚合过程的稳定性，确保熔体流动速率可以控制在合理范围内。从实际应用情况来看，聚合过程包含并联A型聚合、并联B型聚合和串联聚合，以串联聚合为例，在具体应用中，会将2个聚合釜串联在一起进行使用，其中一个聚合釜中会产生MFR较高的聚合物，而另外一个聚合釜中会产生MFR较低的聚合物，这样在交错反应的作用下，可以将MFR数值控制在较为稳定的状态。而且在聚合方式下，催化剂会添加到其中一个聚合釜当中，而另外一个聚合釜中的指数也会受到间接影响，这也是影响到粒料指数的重要因素[2]。另外，在指数的调节中只需要向其中添加少量氢气，便可以达到相应的调节目的。根据以往统计的数据可以得知，在正常生产状态下，催化剂进料量的调整只会在1%～2%的范围内进行波动，因此其控制效率也将得到很好改善，以满足相应的使用要求。

2.2浆液MFR合理控制

做好浆液MFR合理控制，可以减少不同品牌产品所带来的影响，从而提高材料生产质量的合规性。在具体应用中，需注意以下几点：（1）MFR由低到高调整，在具体的调整中，会将氢气的调节阀全部打开，从而向聚合釜中通入大量氢气，此时也可以快速提高氢气分压力，同时还可以避免聚合釜温度过高的情况。此过程会持续1.5～2.0h，同时根据压力变化来调整催化剂用量，以确保反应过程的稳定性。（2）MFR由高到低调整，在具体的调整中，会将氢气的调节阀全部关闭，此时氢气分压力也会随着消耗而降低，此过程会持续1.5～2.0h，同时根据压力变化来调整催化剂用量，等待氢气摩尔比数值低于初始状态10%时，恢复到正常工作状态，确保反应过程的稳定性[3]。（3）并联牌号与串联牌号调整，在具体操作中需要按照上述提到的内容来进行调节，并且也会借助调节催化剂和氢气进料速率来进行调整。同时在应用中也需要做好串联与并联流程切换时机的把握，一般情况下，会选择工作开始后3h左右开始，从而营造更加稳定的操作环境，提高成品的成型质量。

2.3合理控制粒料MFR

合理控制粒料MFR，能够提高聚合釜反应过程的稳定性，提高最终成品的应用质量。基于以往经验可以得知，聚合釜反应所得到的聚乙烯浆液，需要在2.5～3h后才可以到达造粒系统，因此在对粒料MFR进行控制时，需将其参数和聚合釜2.5～3h前的氢乙比（摩尔比）进行匹配，按要求及时对异常参数进行调整，从而提高粒料MFR运行过程的合格性，提升材料生产质量的可靠性[4]。

结束语

综上所述，加强聚合过程控制，能够提升聚合过程的稳定性，做好浆液MFR合理控制，可以减少不同品牌产品所带来的影响，合理控制粒料MFR，能够提高聚合釜反应过程的稳定性。通过采取合理措施来提高高密度聚乙烯熔体流动速率调控水平，能够提升材料的加工质量，为行业经济发展奠定良好基础。

参考文献

[1]张巍桐.高密度聚乙烯熔体流动速率的控制[J].石化技术，2021，28 （08）：109-111.

[2]钟燕辉，叶旋，叶素美，王文丽.高密度聚乙烯护套专用料的阻燃性能研究[J].广东化工，2021，48（14）：42-43+47.

[3]江猛，孙小杰，陈兰兰，梁文斌.微交联对高密度聚乙烯流变性能的影响[J].塑料科技，2021，49（04）：10-14.

[4]武卫莉，李响.石墨烯增强聚丙烯/高密度聚乙烯纤维研究[J].中国塑料，2019，33（12）：11-15+68.