王景良，滕文鵬，趙禮民，邵三多，郭恩義，陳 雷

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司塑料廠，黑龍江省大慶市 163714）

用高密度聚乙烯（HDPE）吹塑的高強(qiáng)度薄膜韌性大、可印刷、密封性好，廣泛用于制作手提袋、購(gòu)物袋、包裝袋等。高強(qiáng)度薄膜專用HDPE一般為乙烯（C2H4）與1-丁烯（C4H8）或1-己烯的共聚物，熔體流動(dòng)速率（MFR，負(fù)荷21.6 kg）為5.00～15.00 g/10 min，具有較高的拉伸強(qiáng)度和斷裂標(biāo)稱應(yīng)變。目前，我國(guó)高強(qiáng)度薄膜專用HDPE的表觀消費(fèi)量約為1 Mt/a，主要牌號(hào)有中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司生產(chǎn)的DGDA6098、中國(guó)石油天然氣股份有限公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)石油）吉林石化分公司生產(chǎn)的JHF9455F等，年產(chǎn)量為500～600 kt，不能完全滿足國(guó)內(nèi)需求，約40%的HDPE需要進(jìn)口。

中國(guó)石油大慶石化分公司（簡(jiǎn)稱大慶石化公司）250 kt/a的全密度聚乙烯裝置采用美國(guó)Unipol氣相流化床冷凝技術(shù)，以C2H4為原料，C4H8或1-己烯為共聚單體，H2為鏈轉(zhuǎn)移劑，異戊烷為誘導(dǎo)冷凝劑，采用漿液或干粉催化劑，能生產(chǎn)線型低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯、HDPE。聚乙烯產(chǎn)品密度為0.915～0.965 g/cm3，MFR為0.05～155.00 g/10 min。該裝置主要生產(chǎn)普通薄膜專用LLDPE DFDA7042，管材專用HDPE DGDB2480，中空容器專用HDPE DMDA6150等。針對(duì)高強(qiáng)度薄膜專用HDPE進(jìn)口量大的現(xiàn)狀，根據(jù)用戶需求和裝置特點(diǎn)，通過(guò)剖析和對(duì)比研究國(guó)內(nèi)外同類HDPE的結(jié)構(gòu)性能，采用C4H8為共聚單體，開(kāi)發(fā)并工業(yè)化生產(chǎn)了高強(qiáng)度薄膜專用HDPE DGDB6097。

1 生產(chǎn)過(guò)程

1.1 主要原料

C2H4，純度99.99%；H2，純度99.0%；C4H8，純度99.7%：均為大慶石化公司生產(chǎn)。

1.2 工藝路線

聚合在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行，氣相反應(yīng)物通過(guò)循環(huán)氣壓縮機(jī)連續(xù)循環(huán)，循環(huán)氣流經(jīng)樹(shù)脂床，使床層流化并帶走反應(yīng)熱，通過(guò)循環(huán)氣冷卻器從循環(huán)氣中撤走反應(yīng)熱及壓縮機(jī)熱。各原料及催化劑被注入床層，HDPE粉料間斷地從反應(yīng)器流入兩套排料系統(tǒng)，通過(guò)高壓輸送系統(tǒng)交替運(yùn)行將HDPE粉料送入脫氣倉(cāng)。HDPE粉料經(jīng)脫氣、加入添加劑、擠出造粒后，得到粒料產(chǎn)品[1]。

生產(chǎn)DGDB6097時(shí)，采用鉻系UCAT-G150型干粉催化劑，通過(guò)調(diào)節(jié)n（C4H8）/n（C2H4）來(lái)控制密度，通過(guò)控制反應(yīng)溫度來(lái)調(diào)控相對(duì)分子質(zhì)量，控制氧氣用量來(lái)控制催化劑活性。生產(chǎn)過(guò)程中，力求在保證HDPE相對(duì)分子質(zhì)量分布一定的前提下，提高催化劑的共聚合性能，從而提高HDPE分子中的長(zhǎng)鏈支化度，使其具有良好的加工性能和力學(xué)性能[1-2]。

1.3 工藝條件

生產(chǎn)DGDB6097的過(guò)程中，反應(yīng)器各工藝參數(shù)皆在受控范圍內(nèi)，主要設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，單耗、能耗、三劑消耗正常。具體工藝條件見(jiàn)表1。

1.4 DGDB6097產(chǎn)品質(zhì)量

從表2可以看出：DGDB6097的力學(xué)性能優(yōu)良，達(dá)到出廠指標(biāo)要求，說(shuō)明反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、p（C2H4）等工藝條件設(shè)計(jì)和控制合理。與采用相同工藝和共聚單體C4H8生產(chǎn)的普通薄膜專用LLDPE DFDA7042相比，DGDB6097的密度高、MFR低，因此，其拉伸屈服應(yīng)力、拉伸斷裂應(yīng)力大，呈現(xiàn)高強(qiáng)度的特點(diǎn)。且用DFDA7042和DGDB6097吹塑的薄膜的開(kāi)口性均較好。

表1 生產(chǎn)HDPE DGDB6097的工藝條件Tab.1 Production process conditions of HDPE DGDB6097

表2 DGDB6097的質(zhì)量指標(biāo)和性能Tab.2 Quality indicators and properties of DGDB6097

1.5 與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品性能對(duì)比

從表3看出：DGDB6097的各項(xiàng)性能（包括MFR、密度、相對(duì)分子質(zhì)量及其分布、結(jié)晶性能、力學(xué)性能）均與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上用量較大的同類HDPE DGDA6098相當(dāng)。

采用大連橡塑機(jī)械股份有限公司制造的SJ-45×25L型立式吹膜機(jī)，分別以DGDB6097，DGDA6098為原料吹塑薄膜（工藝條件見(jiàn)表4）。從表4看出：兩種薄膜制品的各項(xiàng)性能相當(dāng)。

表3 HDPE DGDB6097和DGDA6098的基本性能與力學(xué)性能Tab.3 Basic properties and mechanical properties of DGDB6097 and DGDA6098

2 應(yīng)用情況

采用DGDB6097在大慶龍陽(yáng)塑料制品有限公司吹塑手提袋用薄膜。結(jié)果表明：DGDB6097加工性能優(yōu)良，可以獨(dú)立成膜，所吹塑的薄膜表面無(wú)皺紋、晶點(diǎn)，光澤度好，滿足用戶要求。從表5可以看出：采用DGDB6097吹塑的薄膜的橫、縱向力學(xué)性能好且均勻，遠(yuǎn)高于HDPE吹塑薄膜標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 4456—2008）要求。

表4 用HDPE吹塑薄膜的工藝條件及薄膜性能Tab.4 Process conditions for producing films with HDPE

表5 用HDPE DGDB6097吹塑的薄膜的性能Tab.5 Properties of the blown films made of HDPE DGDB6097

3 結(jié)論

a）高強(qiáng)度薄膜專用HDPE DGDB6097的生產(chǎn)工藝路線和操作條件可行、可靠，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。

b）與相同工藝生產(chǎn)的普通薄膜專用LLDPE DFDA7042相比，HDPE DGDB6097的密度、拉伸強(qiáng)度高，強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)明顯。

c）DGDB6097的力學(xué)性能、結(jié)晶性能、相對(duì)分子質(zhì)量及其分布等與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上用量較大的同類HDPE DGDA6098相當(dāng)。用DGDB6097吹塑的薄膜表面無(wú)皺紋、晶點(diǎn)，光澤度好，橫向與縱向力學(xué)性能好且均勻，滿足GB 12025—1989優(yōu)級(jí)品的要求。

[1] 洪定一.塑料工業(yè)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1991：458-568.

[2] 中國(guó)石油化工與銷售分公司主編.中國(guó)石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及加工應(yīng)用[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007:11；13-29.