摘要：確定了5L以下小中空容器樹脂的物性指標和生產工藝條件，在大慶石化分公司高密度聚乙烯裝置進行工業化生產，并進行加工應用試驗。生產的產品熔體流動速率0.25~0.55 g/10 mim，密度0.948-0.952 g/cm3，斷裂伸長率大于500%，耐環境應力開裂時間大于26 h，抗拉強度大于23 MPa。產品性能達到設計指標要求，制品可滿足用戶要求。
高密度聚乙烯(HDPE)因其優異的力學性能、加工性能被廣泛應用于各類中空容器的生產中。近年來，隨著HDPE在飲品、藥品、化妝品等中空包裝領域應用的不斷擴大，HDPE中空專用樹脂的市場需求量逐年上升。根據用戶對5 L以下小中空制品性能的要求，結合以往生產異形果奶瓶專用樹脂的經驗，確定了5 L.以下小中空容器專用樹脂的技術指標，并利用大慶石化分公司現有HDPE裝置，通過調整、優化生產工藝參數，生產出滿足設計指標的小中空容器專用樹脂，并在大慶領航石油化工有限公司進行了加工應用試驗。
1.試驗部分
1. 1主要儀器與設備
密度梯度儀，6001，意大利CEAST公司；熔體流動速率儀，6542，意大利CEAST公司；拉力試驗機，4667，美國INSTRON公司；擠出機，SJ- 65，大連橡塑機械有限公司。
1.2. 5L以下小中空容器專用樹脂技術指標
根據用戶對制品性能的要求，參照前期生產異形果奶瓶專用樹脂的技術指標，設計了5L以下小中空容器專用樹脂技術指標，見表1。
表1 5L 以下小中空客器專用樹脂技術指標
1.3 性能測試
熔體流動速率(MFR)按GB/T 3682- 2000測試；密度按GB/T1033-2010測試；拉伸性能按GB/T 1040.2- 2006 測試；灰分含最按GB/T9345- 2008 測試；顆粒外觀(色粒、雜質)按SH/T1541-2009測試；耐環境應力開裂時間按GB/T1842- 2008 測試；正已烷提取物、干燥失重、灼燒殘渣按GB 4806.6- 2016 測試。
2、工業生產
2.1、主要原料
乙烯(C2H4)，質量分數不小于99. 9%，CO含量不大于3.0mg/ kg，CO2含量不大于4.0 mg/kg；丁烯(C4H8)，質量分數不小于97.0%，總硫含量不大于10.0 mg/kg；氫氣，質量分數不小于95.0%，CO含量不大于5.0 mg/ kg，CO2含量不大于10.0 mg/kg，以上原料均為大慶石化分公司生產。
2.2 聚合工藝路線與生產方案
大慶石化分公司HDPE裝置引進的是日本三井油化的CX生產技術，聚合工藝路線有串聯[1-2]和并聯2種。作為中空制品的樹脂相對分子質量分布要適宜，不需要太寬。因此，在考慮選擇聚合生產工藝路線時，首先考慮并聯聚合生產工藝。
并聯聚合有A型和B型2種反應形式。并聯A型聚合，2個聚合釜的操作條件相同，聚合產物相對分子質量分布較窄；并聯B型聚合，2個聚合釜的操作條件不同，聚合產物相對分子質量分布較寬。聚合產品的相對分子質量分布較寬有利于中空制品的成型加工[3]，因此確定工業生產路線采用并聯B型聚合方式生產5L以下小中空容器專用樹脂。
在大慶石化分公司HDPE聚合裝置運行平穩的情況下，由生產異形果奶瓶專用樹脂切換至生產5L以下小中空容器專用樹脂，切換開始后向首釜(D-201、.二釜(D-221)補加C4H8，同時減少2個釜H2進料量，逐漸調整P(H2)/P(C2H4)達設計值，在改變P(H2)/P(C2H4)期間，逐步調整母液和已烷進料量至工藝參數要求范圍。
2.3生產過程
5L以下小中空容器專用樹脂產品的物理性能主要由樹脂的MFR、密度、相對分子質量分布這3個基本物性所決定。在工業生產中，這些基本物性由聚合釜的操作條件來控制。通過對大慶石化分公司HDPE裝置與國內同類裝置生產小中空容器專用樹脂的研究[4-5]，結合以往在大慶石化分公司生產中空樹脂的經驗，確定生產工藝控制參數。
生產5L以下小中空容器專用樹脂時，在基礎樹脂中加入了酚類主抗氧劑、亞磷酸酯類輔助抗氧劑、硬脂酸鹽潤滑劑等助劑，采用C4H8為共聚單體，控制首釜氣相P(H2)/P(C2H4)為1. 80土0.20，二釜氣相P(H2)/P(C2H4)為0. 20士0.02，并通過C4H8的加入量來控制專用樹脂的密度。在實際生產中控制首釜(D-201)C4H8的加入量為C2H4加入量的0. 4%(質量分數，下同)，二釜(D-221)C4H8的加入量為C2H4加入量的0.6%。
聚合釜(D-201，D-221)聚合溫度為(85士1) °C，其中首釜聚合溫度為86°C，二釜聚合溫度為84°C；漿液濃度為300~400g/L；首釜反應壓力為0.30~0.40MPa，二釜反應壓力為0.10~0. 20 MPa；在調節首釜、二釜P(H2)/P(C2H4 )達到工藝要求范圍的同時，逐步調整首釜、二釜乙烯進料量分別至3 080 kg/h，4 200 kg/h，丁烯進料量分別為12 kg/h，25 kg/h。
工業試生產期間共生產5L以下小中空容器專用樹脂936t，每2h隨機抽取產品檢測，表2列出其中3個批次產品的測試結果。
表2 5L以下小中空容器專用樹脂物性實測值
從表2中可以看到，隨機收取的3個批次聚合產品的各項性能均達到設計指標要求。
3.加工應用試驗
5L以下小中空容器專用樹脂在大慶領航石油化工有限公司進行了加工應用試驗，生產了4L和1L潤滑油桶。擠出機螺桿長徑比為24，試驗開始時調整螺桿轉速至55~60 r/min，加工溫度為160~170°C。
對試驗生產的潤滑油桶質量進行隨機抽查，檢測結果見表3。
在制品生產過程中，設備運行平穩，潤滑油桶型胚熔體形態較好且有彈性、無下垂現象、制品無異味、無氣泡、無雜質，生產的潤滑油桶滿足大慶領航石油化工公司潤滑油桶制品質量要求。
表3 潤滑油桶質量檢測
4.結論
1)5L以下小中空容器專用樹脂技術指標設計合理，產品質量完全達到設計指標，產品性能滿足用戶對制品加工性、使用性的要求。
2)工業化試生產期間，由異形果奶瓶專用樹脂切換至5L以下小中空容器專用樹脂時，HDPE裝置運行平穩，生產過程中，聚合工藝參數和產品質量控制穩定，說明選擇的聚合工藝路線、生產方案合理，確定的聚合生產操作條件較好。（文章來源于網絡）
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