丙烯预聚合工艺的研究进展

丙烯预聚合工艺的研究进展

杨丰

东莞巨正源科技有限公司 广东东莞 523000

摘要：聚丙烯的性能较为优异，成本十分低廉，是合成树脂品种之一。聚丙烯几乎完全是由Z-N催化剂催化丙烯聚合得到，生产能力很强。分析得知，丙烯预聚合对聚丙烯颗粒的形态会产生非常大的影响，与丙烯聚合工艺有着极为紧密地联系。因此，为保证工艺的价值和作用能充分发挥出来，一定要加强对丙烯预聚合工艺的研究和运用。

关键词：丙烯预聚合；工艺；研究进展

引言

通过对丙烯预聚合的深入研究得知，其对聚丙烯颗粒的形态及工艺等能产生很大影响，对聚丙烯的生产有一定促进意义。因此加强对预聚合影响的了解和分析，可以更好地将催化剂特点发挥出来，进而开发出更为科学的工艺。

1、丙烯预聚合工艺的研究进展分析

所谓的预聚合，是指在温和条件下，在主聚合阶段之前发生的聚合。就当前聚合工艺来看，在主聚合阶段，大多是在65℃到80℃下发生，同时会在高单体浓度的浓度下出现。结合这一特点，在选择具体工艺预聚合的过程中，需要从两个方面进行深入考虑和研究，一方面为单体浓度，另一方面为预聚合温度。与主聚合具有较强的相似性，预聚合方式涵盖内容较多，诸如本体、淤浆气相聚合等，但为了能让预聚合控制在合理的范围内，可以对淤浆加以利用。经过分析可知，淤浆中聚合的单体含量相对较少。针对Z-N催化剂而言，在温度适当提高时反应相当快。但针对预聚合的阶段温度而言，必须要比主聚合阶段的温度低，大约在10℃到20℃之间。预聚合过程能进行连续操作，间歇操作同样能完成^[1]。

在聚合物阶段中，最重要的限制参数就是预聚合物倍数，从表面上来说，在预聚合物中，和催化剂晶粒都会产生成倍增长的情况，但一旦聚合物工艺特定，预聚合物倍数的限制和反应温度以及时间有着非常密切地联系，良好的预聚合物倍数是在综合各种影响因素下的成果。预聚合物倍数时一旦不能与既定要求相一致，预聚合物的目的也无法达成。但如果倍数很高，聚合物的停留时间也会随之延长。所以在这个状况下，生产效果就会降低，而如果情况更严重，还会导致聚合物的粒径太过紧密，颗粒逐渐减少^[2]。

针对预聚合而言，也可称为催化剂预活化，但因为预活性应用的方法具有很大不同，所以预聚合物又可区分为二个类别，一个为原位预聚合，另一个是非原位预聚合。通过研究可以得知，对非原位预聚合的方法，科学地进行利用，能大大促进催化剂效率的提升。而在这些方法使用过程中，可根据各个反应阶段，适当地对各种催化物和外给电子体进行调整，以保证能产生相应的可调性。

预聚合主要是在相对恒定的反应条件下进行，当前，有些学者在研究期间，已经提出了许多新型的预聚合工艺技术，包括多段式预聚合工艺技术等。针对多段式预聚合工艺，能让预聚合分成多阶段进行，在每一阶段中，其条件都是恒定不变的，而在各个阶段之间，其反应温度和不同阶段催化剂成分的含量也会出现很大差别。同时，由于利用了这一工艺技术手段，其所表现出的优点也相对较多，与非等温式预聚合工艺技术一样，这种方法也能够在工业化生产中连续应用，具有十分广泛的应用前景。在丙烯预聚合工艺发展和研制的过程中，有研究者指出，利用在主聚合阶段不同的单体来实现预聚合，从研究最后的结论中可以发现，对这种新型的预聚合工艺加以利用，能获得非常良好的效果。这种新型的预聚合工艺是在以往研究的基础上形成的，所以自身的优点比较明显。在以前的研究过程中，大多会将研究的重点放在预聚合对主聚合的影响上，致使其自身的工艺研究被忽视，所以随着技术的不断发展和运用，在预聚合工艺研究上，也投入了大量的，所得出的效果越来越好。

2、丙烯预聚合影响研究进展分析

2.1 对聚丙烯颗粒的影响分析

对于聚丙烯来说，其颗粒形态的好坏与催化剂本身性能有着很大的关联，尤其是预聚合工艺方面，更是对其形态产生了较大影响。对于催化剂来说，当其处于超高活性阶段时，如果不能快速地进行预聚合，在聚合物的内部则会有非常多的细粉存在，而对于这些细粉来说，所产生的影响非常大，会产生一些负面影响。当细粉在反应釜的表面上粘附，会随着时间的推移而不断积累，必须要对反应釜进行定期清理，只有这样，才不会对生产效率产生任何的干扰。并且，一旦细粉大量存在气体中，聚合物便会越来越多，致使流河床的负荷逐渐增大^[3]。

预聚合可以高效地对聚合物颗粒的形态进行优化和完善，与相应的催化剂高效融合在一起，真正意义上达到无造粒的目的。就其所产生的影响来说，研究学者认为，如果没有预聚合阶段，在最开始就在剧烈的条件下进行反应，那么速度会非常快，而催化剂颗粒的强度则无法承受这种快速的增长，最终使得聚合物出现挤压甚至会破裂，致使产物中涵盖了很多粉粒。但通过对预聚合的应用，整体的反应条件十分温和，催化剂颗粒的表面会有一层薄的聚合物，可以对催化剂进行合理包裹，让催化剂颗粒的机械强度不断增强，也可以对单体性活性中心的渗透加以缓解，保证不会出现快速扩散的情况，让反应速率能控制在合理的范围内，在这两方面的作用下，粒子破碎情况会得到有效防止。同时，有部分学者认为，借助预聚合，可以对聚合物颗粒飞温情况进行防止。通常，飞温会使得颗粒形态变差，该现象的出现主要是因为外部传热所致。相关人员在对反应粒子的热平衡进行分析过程中，最终明确，催化剂粒子的传热能力与粒径关系密切，如果粒径不断增大，那么传热能力也会随之增大，在反应初期，初级催化剂粒子的尺寸不大，但是在活性方面却有着很强的能力，无法移走外表面的反应热量，最终导致粒子出现了飞温问题。因此，在温和条件下，必须要适当增加粒子的尺寸，有效对表面积进行增大，以保证能将热量移走。

2.2 通常对丙烯聚合工艺的影响

通常情况下，其作为整个丙烯聚合工艺的关键一步，预聚合的有无会对后续主聚合、工艺处理影响很大。结合当前的研究现状可知，其可以有效对催化剂适应环境加以优化，保证聚合工艺能达到最佳状态。同时，研究学者对预聚合对液相本体聚合过程的影响进行了研究，最终的结果可以明确，温度对聚合动力学有着极为明显的影响，而这与预聚合有很大关联。在闪蒸期间，并影响了颗粒的形态。通过对这一特点的分析可知，在实际的工业化生产阶段。对所应用的工艺有很大的指导性，能保证生产的效率大大提升。并且，结合当前的工业化生产现状来看，在其所运用的装置中，对多釜串联的方式应用较为广泛，其与闪蒸操作密不可分，所以，一定要加强对工艺的研究和优化，确保可以为工业化生产提供更多助力。

结束语

综合而言，预聚合是整个丙烯聚合期间不可缺少的关键环节，产生的价值极高，尤其是针对现阶段高性能催化来说，更是必须要有这一步骤的参与。现阶段，在对预聚合进行研究过程中，除了要对其作用机理进行深入剖析之外，还要了解采取何种方式来运用预聚合对新的聚合工艺进行开发。此外，还应该对预聚合和自身予以高度重视，以便能为预聚合提供最佳的条件。

参考文献

[1]陈江波.丙烯聚合过程中催化剂预聚合技术的研究现状及进展观察分析[J].石化技术,2018,22(07):30-31.

[2]孙彦明,张安于,李晓婷,夏先知.丙烯预聚合用催化剂的研究进展以及未来应用趋势思考观察[J].合成树脂及塑料,2018,35(06):87-91.

[3]雷华,徐宏彬,王兴仁,冯连芳,翁志学,徐国斌.丙烯预聚合工艺的研究进展[J].合成树脂及塑料,2020(01):63-66.