黄昌敏(中国石油广西石化分公司，广西 钦州 535000)

0 引言

聚丙烯树脂在国民经济中多种领域的应用[1]，是与聚丙烯自身的综合优势和性能分不开的，如：具有很好的化学惰性、很好的耐热性、很好的绝缘性能、优良的加工性能等，这些特点成为聚丙烯产品受到市场用户喜爱且广泛应用的主要原因。

在聚丙烯生产中，气相流化床(Unipol)工艺是最为常用的一种，这种工艺是利用高效催化剂对物料进行催化，制备不同类型的聚丙烯产品。在该生产工艺中，没有丙烯洗涤装置和汽蒸装置，因此该工艺制备的聚丙烯产品中的灰分含量较高，继而对聚丙烯后续加工质量造成很大影响。尤其在拉丝料的拉伸处理环节，以及膜料加工的成膜阶段，聚丙烯灰分含量过高，则会对加工产品的物理化学性能造成不利影响，使产品的加工成本提高。如何控制Unipol工艺中聚丙烯中灰分含量，是提高产品加工性能，控制生产成本的重要研究内容。

1 Unipol工艺中聚丙烯灰分的产生来源

Unipol工艺中聚丙烯灰分是指一定量的聚丙烯在高温条件下经过燃烧后得到的灰烬物与未经过燃烧的物质之间的比值[2]。灰分本质上是聚丙烯中含有的能够燃烧的氧化物。可能的聚丙烯灰分产生来源包括催化剂、助抗氧化剂、除酸剂、成核剂、外给电子体等。上述来源在高温条件下燃烧后得到的灰烬物组分分别为：氧化锰、二氧化钛；五氧化二磷；氧化钙、氧化铝、氧化镁、氧化锌；氧化钠、五氧化二磷；二氧化硅。因此聚丙烯中灰分可能的产生来源有试剂燃烧产生的灰分、原料中杂质产生的灰分。此外，在产品包装、产品运输过程也可能混入杂质，从而在聚丙烯中引入灰分。

2 聚丙烯灰分对后续加工环节造成的影响

2.1 聚丙烯膜制产品的表面容易出现“鱼眼”

因灰分的存在而对膜制加工环节带来不利影响，一个突出表现是在膜制产品的表面出现圆珠状，像晶状物，业内人士称其为“鱼眼”。“鱼眼”的存在对于产品性能的影响是更加难以估量的。如用于电缆线的聚丙烯膜制品，在电力系统运行中将增加很多的危险隐患，在低温情况下容易影响电缆硬度、高温条件下电缆的抗老化性能更差、“鱼眼”破损脱落的位置极容易引发电击穿事故。这些都是因聚丙烯灰分造成的“鱼眼”而导致的一系列危害。

2.2 影响聚丙烯薄膜制品的透明度

聚丙烯薄膜制品的质量优劣一个常见的衡量指标是薄膜制品表面的光泽度和透明度，这些指标反映的是薄膜制品的光学性能。在包装领域，聚丙烯薄膜制品表面的光泽度和透明度要求有所提升，但是如果聚丙烯中灰分含量过高会直接影响到薄膜制品表面光泽度和透明度的提升。如果薄膜制品的表面整体粗糙，在不考虑本体散射的情况下，薄膜制品表面散射情况与表面粗糙度关系紧密。一旦聚丙烯中灰分含量较高，则容易在表面形成“鱼眼”，还可能出现晶状缺陷，这些都是造成聚丙烯薄膜制品透明度降低的原因。

2.3 影响聚丙烯薄膜制品拉伸质量

在聚丙烯生产后续加工环节，灰分存在也会有不利影响。如在拉丝制品加工环节，需要将聚丙烯薄膜进行切割，然后再将切割成的胚丝进行拉伸使其成为扁丝状。在胚丝进行拉伸时必须确保胚丝各部位受力均匀，才能保证拉伸指令，如果聚丙烯中灰分含量高，部分区域中存在缺陷，就会导致胚丝拉伸过程中受力不均匀的情况，容易在拉伸过程中断裂。很多胚丝还没有拉伸就已经断裂，在后续圆织等加工环节出现断头现象，不仅影响生产效率，而且给产品质量带来消极影响。

3 聚丙烯灰分控制的建议和策略

3.1 严格控制三乙基铝用量

聚丙烯生产加工中，三乙基铝加入的作用是作为助催化剂和主催化剂反应的活性中心，这样才能够使丙烯单体加速聚合。在反应过程中，由于丙烯原料中存在多种无机元素以及无机化合物，还存在一定量的炔烃类物质，这些物质会对催化剂的活性不利，使催化剂的定向能力降低，活性减弱，继而对丙烯的聚合速度和聚合效率造成不良影响。通过加入三乙基铝，并控制三乙基铝的用量使三乙基铝能够与杂质发生反应，消除杂质对催化剂的负面影响，保证催化剂活性，保障丙烯聚合效率。但是三乙基铝的加入是聚丙烯中灰分产生的一个来源，因此必须对三乙基铝的加入量进行严格控制，在保证催化剂活性的情况下，尽可能降低三乙基铝引入的灰分量。

3.2 对抗氧化剂进行合理选择，优化加入比例

聚丙烯产品的抗老化性能提升主要是通过加入抗氧化剂来实现。如根据聚丙烯产品不同的用途和功能需求在聚丙烯造粒过程中加入抗氧化剂。通常添加的抗氧化剂包括主抗氧化剂和助抗氧化剂[3]。主抗氧化剂不会引入灰分，而助抗氧化剂是引入灰分的重要来源。在实际生产中，常用的助抗氧化剂主要是以磷系化合物为活性中心，因此在聚丙烯中引入的灰分主要是五氧化二磷。为了减少灰分，可对助抗氧化剂进行优化选择和合理配比。不同的助抗氧化剂对灰分的产生有不同的情况，在实际应用中，工作人员可对不同的助抗氧化剂灰分的贡献情况进行实验，然后从中选择灰分贡献低的助抗氧化剂。活性越高的助抗氧化剂，所需的加入量越少，但是并不一定产生的灰分越少。经常会存在助抗氧化剂加入量少，但是灰分含量反而大的情况，因此工作人员需要对不同的助抗氧化剂产生的灰分、助抗氧化剂加入量进行实验，依据实验结果来确定助抗氧化剂使用的种类，以及使用的配比。

3.3 对除酸剂进行合理选择，优化配比

聚丙烯产品中使用的催化剂中会含有部分氯离子，因氯离子的存在，在聚丙烯后续加工环节很容易因介质pH较低而加速生产设备的腐蚀。为了调节介质的酸碱度，避免酸性物质对生产设备的腐蚀，在聚丙烯生产加工中加入除酸剂来实现。除酸剂的类型有很多，在聚丙烯生产加工中，较为常用的除酸剂，如：氧化锌、硬脂酸锌、硬脂酸钙、水滑石化合物等，这些除酸剂在使用的过程中，加入量的多少对灰分含量有较大影响。而不同类型的除酸剂在灰分的引入方面也有差异。如氧化锌的加入对聚丙烯中灰分引入影响较大，而硬脂酸锌对聚丙烯中灰分引入影响较小。硬脂酸钙、水滑石化合物的加入对聚丙烯中灰分的引入影响一般。不同类型的除酸剂引入的灰分类型也不同，如水滑石化合物引入的灰分是氧化镁、氧化铝，而硬脂酸锌、氧化锌作为除酸剂引入的灰分是氧化锌，硬质酸钙引入灰分是氧化钙。加入除酸剂要从灰分控制和经济成本两方面综合考虑，选择合理的除酸剂类型[4]。

4 结语

在聚丙烯生产加工中，Unipol工艺是较为常见(占比约15%)的工艺类型，在实际应用中，因没有丙烯洗涤装置和汽蒸装置，因此会导致部分三乙基铝进入到产品后续加工环节中，造成灰分含量过高，影响后续加工质量。通过对Unipol工艺环节进行分析，发现聚丙烯中灰分的产生来源主要包括催化剂、助抗氧化剂、除酸剂、成核剂、外给电子体。为消除灰分含量过高的不良影响，可对三乙基铝用量进行严格控制，对抗氧化剂进行合理选择，对除酸剂进行合理选择来实现较好的加工效果。通过选择多种添加剂复配的方式，优化加入比例，提高Unipol工艺生产水平，保证聚丙烯产品的质量。