项目二聚丙烯（ PP ）生产技术

项目二 聚丙烯（PP）生产技术

教学目标 能力目标： 1.能正确辩识聚丙烯产品的牌号、性能、用途； 2.能收集相关信息资料，进行编制PP生产装置的生产方案，初步具备组织开、停车工作能力； 3.具备对装置工艺参数进行优化、较能独立处理和解决工艺技术难题的能力； 4.具备参与组织装置临时停车和倒空停车能力； 5.能对各种化工设备进行操作，对一些常见的电气仪表、设备故障进行判断，具备及时处理简单设备故障的能力； 6.能阅读与装置相关的外文资料，具备专业外语应用方面的能力。

知识目标： 1、掌握丙烯聚合反应原料、助剂选择和应用； 2、理解丙烯配位聚合反应的机理、掌握丙烯高聚物立体异构体、丙烯精制中干燥剂选择及反应的单体精制，回收等单元操作的要求； 3、掌握丙烯聚合工业生产实施方法、液相本体聚合工艺，了解液相本体-气相组合工艺； 4、了解配位聚合反应的工艺、设备结构特点 5、掌握影响丙烯聚合的因素。

工作任务 1、PP产品辩识 2、丙烯聚合工艺操作 3、设备使用及维护 4、工艺、设备的事故判断及处理及安全生产

单元一聚丙烯产品概述 2.1.1聚丙烯产品的引入 2.1.2聚丙烯树脂牌号 2.1.3 PP产品命名及分类 2.1.4 PP产品的性能 2.1.5聚丙烯产品的消费情况简介

单元2 聚丙烯（PP）产品生产工艺 2.2.1 PP生产岗位概述（以国内小本体液相聚合为例 2.2.2 丙烯精制岗位 2.2.3丙烯聚合岗位 2.2.4 丙烯生产主要原材料及辅料 2.2.5丙烯聚合反应机理 2.2.6 聚合过程中的影响因素 2.2.7 聚丙烯生产工艺方法简介

单元3 聚丙烯（PP）生产常见故障排除及安全生产 2.3.1聚丙烯（PP）产品生产常见故障、排除措施及安全环保 2.3.2 PP生产岗位操作中的注意事项

聚丙烯（PP） 概况 1955年：意大利科学家纳塔齐格勒-纳塔催化剂将丙烯聚合成等规聚丙烯（简称聚丙烯，PP） 1957年：在意大利实现工业化生产目前：已成为发展速度最快的塑料品种，其产量与PVC相当。

聚丙烯生产工艺对比

聚丙烯生产工艺方法简介 自1957年之后，在意大利的Ferrara（费拉拉）建成了世界上第一套生产能力为6kt/a的间歇式聚丙烯工业生产装置以来，催化剂技术飞速发展，使聚丙烯工业化生产规模不断扩大，产品性能逐步提高，应用越来越广，迄今已发展成为一种最具有活力的聚合物材料，已有20几种生产聚丙烯的工艺技术，各种工艺技术按聚合类型可分为溶液法、淤浆法（也称溶剂法）、本体法、气相法、本体法-气相法组合工艺五大类。

PP不但有较高的拉伸强度、刚度、硬度、耐应力开裂性和耐热性，而且有突出的延伸性和抗弯曲疲劳性，成型加工性能也极为优良。PP不但有较高的拉伸强度、刚度、硬度、耐应力开裂性和耐热性，而且有突出的延伸性和抗弯曲疲劳性，成型加工性能也极为优良。同时，通过改性后PP可用于工程领域，显示了较大的发展潜力。

单元一聚丙烯产品概述 2.1.1聚丙烯产品的引入 2.1.2聚丙烯树脂牌号 2.1.3 PP产品命名及分类 2.1.4 PP产品的性能 2.1.5聚丙烯产品的消费情况简介

2.1.1聚丙烯产品的引入 聚丙烯（PP）由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。等规物占95％以上。PP生产技术路线多种多样，产品牌号500多个。目前国内比较大的生产厂家有：中国石化扬子石化分公司、中国石化北京燕化石油化工股份有限公司、金陵石油化工有限责任公司等。

PP塑料筐 PP复合肥料包装袋

2.1.2聚丙烯树脂牌号 由于PP生产采用的聚合方式、助剂体系、引发剂体系，以及改性方法不同，其性能有一系列差别，分别适用于不同用途的制品。每个生产厂家按一定的规律给每一种树脂一个代号，通常称为牌号，英文为Grade或Code，以便于用户使用

13 3 0 普通级共聚物熔体流动速率注塑级如：燕山公司PP产品，袋上印有1330编号

①聚合物类型 ②主要用途 ③等规指数 ④熔体指数 ⑤材料特征性能 2.1.3PP产品命名及分类聚丙烯及丙烯共聚物材料命名方法为：缩写代号+型号 . （1）缩写代号聚丙烯的缩写代号，按照GB1844—80《塑料及树脂缩写代号》，用英文字码PP表示 . （2）型号由下列部分组成：型号代号+ 则命名为：PP-HF-93-030

聚合物代号 某种填有40%（重量比）滑石粉的丙烯均聚物（PP）作薄膜用（F），标称等规指数94.5%（93），标称熔融指数3.4g/10min（030）命名为：PP-HF-93-030（加有40%的滑石粉）主要用途等规指数熔体指数材料特征性能则命名为：PP-HF-93-030（加有40%的滑石粉）

型号有5个部分组成 ①聚合物类型聚合物类型分为四大类，用英文字母表示 H：表示均聚物； C：表示嵌段共聚物； R：表示无规共聚物； M：表示混合物

②主要用途 聚丙烯及丙烯共聚物材料的主要用途，用英文字母表示，见表13. 表13 聚丙烯牌号中表示用途的符号

③等规指数（立构整规度IIP对称等规数，定向指数）③等规指数（立构整规度IIP对称等规数，定向指数）表示立构规整度聚合物占总聚合物的百分数。本标准规定了在标准测试条件下测定不溶于沸腾正庚烷的聚丙烯质量占试样质量的百分数的方法. 表14 聚丙烯牌号中表示立构整规度的符号

（2）PP分子主链碳原子上交替存在甲基， 其性能与甲基的排列方式有关，一般分为等规PP、间规PP、无规PP 。

主链上的甲基排列在主链构成的平面的一侧，称为全同立构PP，即等规PP——工业生产常用，PP总产量的95%左右。等规PP

甲基交替排列在由主链构成的平面两侧，称为间规PP。甲基在主链构成的平面两侧不规则排列时为无规立构，称为无规PP。间规PP

PP立构规整度的测定 立构整规度IIP:表示立构规整度聚合物占总聚合物的百分数。立构整规度可用红外光谱测定。如PP可由全同或问同立构特征峰975cm- 1和1867cm-1的强度比求得其IIP。也可用化学的方法和物理方法，如测定结晶度、密度、熔点和溶解度等问接测定。PP常用沸腾的正庚烷萃取方法。一般全同PP在沸腾正庚烷中溶解度较低，根据全同与无规立构PP溶解度差别可将它们分开。（2-1-1）等规IPP常用沸腾的正庚烷的萃取剩余物质量占聚合物试样的百分数表示。立构整规度按其标称值分档，各档用其平均值的两位阿拉伯数字表示，见表2-1-3。

④熔融指数 聚合物熔融指数的测定是由熔体速率仪器测定，即测定在熔融状态下聚合物的流动性能。聚丙烯的熔融指数值是指在230℃和2160g负荷下，聚丙烯熔体在10min内，流过标准出料孔的重量。。熔体指数按其标称值分档，每档用接近于平均值的三位阿拉伯数字表示，见表2-1-4。

表15聚丙烯牌号中表示熔体指数的符号

④材料特征性能 材料特征性能是指由添加剂、填料、着色剂和其它材料等因素所产生的特性。具有这类特性的产品，生产厂应用括号加以说明。

命名举例 （1）某种丙烯均聚物（PP）（H类），作注塑用（M），标称等规指数94.5%（93），标称熔融指数3.4g/10min（030），则命名为：PP-HM-93-030 （2）某种填有40%（重量比）滑石粉的丙烯均聚物（PP）（H类），作注塑用（M），母体聚合物的标称等规指数为94.5%（93），标称熔体指数3.5g/10min(030)，则命名为：PP-HM—93-030（加有40%的滑石粉）

2.1.4 PP产品的性能 化学结构式 PP是线型碳氢聚合物，较PE分子间力大，力学性能也较PE好；易燃。

3.聚丙烯的性能 （ 1）物理性能 PP树脂大多为乳白色粒状物，无味、无臭、无毒。燃烧现象与PE相同。其密度为0.89～0.91g/cm3，是常用树脂中最轻的一种。

部分塑料材料在火焰中的行为

相对分子质量 PP相对分子质量：20～70万拉伸强度、伸长率、冲击强度 M 熔体粘度刚度、硬度、耐热性 PP的熔体粘度和相对分子质量用MFR表示，一般在0.1～30之间。

（2）力学性能、 PP具有良好的综合力学性能，其拉伸强度高于PE，并且受温度影响较小，即使在l00℃时仍能保留常温时拉伸强度的1/2。 PP在室温以上有较好的抗冲击性能，但由于它本身分子结构的规整度很高，其低温冲击强度较PE低，而且对缺口较敏感。

优良的耐弯曲疲劳性是PP的一个特殊力学性能。优良的耐弯曲疲劳性是PP的一个特殊力学性能。把PP薄片直接弯曲成铰链或注射成型的铰链，能经受几十万次的折迭弯曲而不损坏。 PP的这一特性使它适合于制造文件夹、盖体连一的容器等。

（3）热性能 PP分子链上甲基的存在及甲基在空间高度规整排列，使它的大分子链柔性下降，因而其耐热性比PE好得多。 PP的熔点为164～170℃，长期使用温度可达100～120℃，无负载时使用温度可高达150℃，是通用塑料中唯一能在水中煮沸，并能经受135℃高温消毒的品种。

PP的Tg （耐热温度）大约为-l0 ℃ ～-30℃，因而它的低温脆性较大，在Tg以下易脆裂，一般，通过共聚的方法可改善PP的低温脆性。

（ 4）化学性能 PP易产生热氧老化 PP在氮气等惰性气体环境中有较高的热稳定性，但当暴露在大气中，特别是受到光和热的作用时，其性质就逐渐变坏，即出现了热氧老化现象。 PP比PE更易发生热氧老化，是易于热氧老化及光老化的塑料品种。

PP是光敏性塑料， PP光稳定性较差。 光稳定性是指塑料材料在日光或紫外线照射下，抵抗褪色、变黑或降解的能力。在150℃经0.5～3.5h或在广州地区户外曝晒12天PP就会发脆，在室内放置4个月即变质。户外使用必需加入抗氧剂和光稳定剂。

为什么PP比PE更易老化？ A：PP大分子链中有众多的——CH3，含有大量的叔氢原子，叔氢原子活泼，易光氧老化。 B：PP中存在一定量的催化剂残渣，对光氧老化有加速作用。加入稳定化助剂后PP具有较好的稳定性。

5.成型加工性能 PP的熔体具有较好的流动性，是易于成型加工的品种。成型加工温度: 一般在180℃～280℃之间，不宜超过其分解温度（Td≈315℃）。

PP在高温下对氧的作用十分敏感，在成型加工中有高温氧化倾向。PP在高温下对氧的作用十分敏感，在成型加工中有高温氧化倾向。应尽量避免其熔体与空气接触或尽量减少与空气接触的时间，否则，发生高温氧化现象会降低制品的力学强度。应注意避免PP熔体与铜接触，以免铜的存在会加快PP的氧化降解速率。铜抑制剂，如芳香胺、草酰胺等化合物。

成型加工条件对PP的结晶度和结晶形态有较大影响，因而影响到制品的最终性能。成型加工条件对PP的结晶度和结晶形态有较大影响，因而影响到制品的最终性能。如何影响？但急冷时大分子链段来不及运动与调整即被冻结，制品往往产生内应力。

PP的吸水率小，成型前一般无需进行干燥处理。PP的吸水率小，成型前一般无需进行干燥处理。 Pvc要干燥吗？

（6）卫生性 PP在食品卫生学上属安全的树脂品种，允许应用于食品等的包装，并可进行蒸煮杀菌。但PP易于老化，因而在PP塑料中大多加有抗氧剂、光稳定剂等，应该注意这些塑料助剂对PP卫生性的影响。

（7）PP也具有优良的电绝缘性材料，而且PP可在更高的温度下使用。（7）PP也具有优良的电绝缘性材料，而且PP可在更高的温度下使用。常用作开关等电器零件。

4、聚丙烯的选用 PP具有价格低廉、质轻、使用温度高、刚性和拉伸强度高、易于成型加工等特点，而且共聚、共混、填充、增强、交联发泡等改性技术在PP中的应用使其性能不断得到改善，新品种不断增加，应用日益增长。

6 废旧聚丙烯的直接利用 目前最有希望循环的废旧聚丙烯材料来自电池箱。估计在美国每年有 45kt 的 PP 可以回收，大约有 18kt 再用于制造新的电池箱。其他循环的 PP 材料可用作实心轮子、装饰百叶窗和其他注射模压品。在英国，最大的硬性聚烯烃物品回收者是cookson Industrial Materials 有限公司，主要回收 PP 电池箱。该有限公司每年处理、加工10kt 使用过的聚烯烃物品，做成园艺模压物品如坛和盘。据统计英国有 42 家公司在进行 PP 回收，如 Maye coohen Industries 有限公司回收 PP 膜，并制成粒料。每年在英国回收的 PP 废料达25kt。

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