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聚丙烯催化剂与高性能产品开发技术进展

发表时间：2021/4/20 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：周为快李大鹏

[导读] 聚丙烯在我国的应用十分广泛，因其成本低廉、环保无毒的优势，在人民生活与生产建设等方面发挥着十分巨大的作用。

天津渤化化工发展有限责任公司周为快李大鹏 300486

摘要：聚丙烯在我国的应用十分广泛，因其成本低廉、环保无毒的优势，在人民生活与生产建设等方面发挥着十分巨大的作用。随着我国经济的快速发展与人民生活水平的不断提升，对聚丙烯生产加工技术与新产品的研发需求不断增加。近年来，我国不断加大对聚丙烯催化剂及高性能产品的研发与生产力度，在生产规模与技术研发上都取得了巨大的进展，带动了我国工业企业的健康、可持续发展。基于此，本文简单探讨了聚丙烯催化剂的研发进展以及聚丙烯在各个行业的高性能产品的开发进展。
关键词：聚丙烯；催化剂；高性能产品；开发技术进展
        1.新型聚丙烯催化剂的研发
        1.1内给电子技术
        内给电子技术是聚丙烯催化剂新技术研发领域的重点研究方向，内给电子技术的程序是在制作和准备应用固体催化剂时，在催化剂内加入内给电子体，通过内给电子体的加入激发催化剂的性能，通过这样的方式提升催化剂的聚合作用，这是内给电子技术最重要的应用；在内给电子技术的应用过程中，还需要对内给电子体的电子效应和空间位阻进行调节，提高催化剂的活性，从而达到在最大范围内提高催化剂性能，加强聚合效果的目的。
        目前常用的内给电子体以邻苯二甲酸酯为原料，其在Ziegler-Natta催化剂中的应用，可以有效提升聚丙烯催化剂的活性，优化了传统催化剂技术的弊端。但由于这种物质具有一定的毒性，因此对该物质替代材料的研发是目前内给电子技术研发领域的核心问题，目前已经有一些公司研发出了非邻苯二甲酸酯类的新型内给电子体，可以利用新材料和新催化技术对内给电子技术进行优化，从而生产出环保、无毒无味、体积小、重量轻的新型内给电子体。
        1.2外给电子技术
        外给电子体是在制作聚丙烯过程中和另外的两种主、助催化剂一同被加入反应过程中，对于整个的催化作用有很重要的影响。在Ziegler-Natta催化系统中，外给电子体所承担的主要作用就是提高聚丙烯产品的等规度，其机理是：①毒化大多无规活性中心。②促使一部分无规活性中心在其作用之下转变为等规活性中心。外给电子体的作用不仅仅是影响聚丙烯催化体系的聚合能力，还会在一定程度上影响氢调敏感性。定向聚合力的优劣性决定最终是否能得到高等规度的聚丙烯，使得产品有较好的力学性能。而氢调敏感性则会影响聚丙烯的流动性，氢调敏感性越高，流动性也越高。而这种流动性能较高的材料，在生产过程当中，可以提升产品的加工率和便携程度。
        1.3催化剂制备工艺的改进
        催化剂制备工艺的改进主要包括不同的载体的使用，不同的制备方法和制备条件的优化。目前，Zieger-Natta催化剂大多为的载体，少数采用/复合载体。载体在聚丙烯等规度和形态控制中发挥着关键作用,一方面可以使色散为了增加活性中心的数量,另一方面载体与活性中心位置相对固定数量的重点合作失活(减少双中心),提高催化剂的活性。
        2.聚丙烯高性能产品开发进展
        2.1纤维类聚丙烯产品开发进展
        由于聚丙烯的理论强度为4GPa，相应的单丝强度为6CN/dlex，这就说明纤维类聚丙烯产品的开发利用还有待加强，其必须进一步优化聚合物产品，才能够提高其开发效率。我们知道，通过对纤维类聚丙烯进行超细旦化，并结合染色功能、抑菌功能等进行开发应用，能够开发出更加新型、先进的产品，在服装、医疗卫生、工业等方面都能得到很好的应用。
        2.2车用聚丙烯产品开发
        随着汽车环保问题的日益突出以及相应环保政策的不断出台，汽车材料回收已经成为汽车工业必须面对的严肃问题。要解决汽车中高分子材料的回收问题，材料品种的单一化是最有效的方法。聚丙烯材料由于密度小，性价比高，耐热性、刚性和耐化学腐蚀性优异，易于加工成型和回收，已成为汽车用高分子材料中最大的品种。

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近年来，随着改性技术的进步，全面升级聚丙烯材料性能成为可能，以聚丙烯统一车用高分子材料，成为同时兼顾汽车材料可回收、轻量化、无害化的最佳选择。车用聚丙烯产品的发展方向主要在于生产出高流动、高橡胶含量、刚韧平衡性能更好的抗冲共聚聚丙烯专用料，满足高档轿车聚丙烯材料制品的需求。
        2.3薄膜类聚丙烯产品开发
        薄膜产品是聚丙烯树脂的一个重要应用领域，用于制造薄膜产品的聚丙烯树脂约占聚丙烯树脂消费总量的五分之一左右。聚丙烯薄膜广泛应用于食品及其它包装材料、工业及日用粘胶带、电容器用绝缘材料、真空镀铝及镭射防伪材料、装饰装潢、合成纸等领域，应用广泛，发展迅速，给我们的生活、工作提供了很大的便利。而三元共聚聚丙烯专用料的开发、生产受到了高度重视，其主要通过引入乙烯、1-丁烯等来破坏聚丙烯分子链的规整性，从而降低聚丙烯的结晶性能，达到开发目的。这类产品主要作为热风薄膜的热封层，应用于BOPP、CPP中，从而适用于食品、包装、衣服等领域。
        2.4医用聚丙烯产品开发
        医疗卫生市场也是聚丙烯产品重要的市场领域之一，聚丙烯材料无毒无味，生产过程安全环保，成本较低，满足国家对于医疗卫生用品的使用需求，可以广泛应用于医用输液工具、注射工具、医疗器械、防护用品、一次性口罩等用品中，不但可以降低一次性医疗卫生耗材的成本，还可以起到良好的环保、节约资源与能源的作用。
        2.5管材聚丙烯产品开发
        无规共聚聚丙烯具有较强的机械性能、抗冲击性能，将其用于开发管材类产品，能够降低管材的重量，提高管材的耐腐蚀性、保温性、使用寿命等，以保证其能够在70℃水、1MPa的运输条件中能够存活更长时间。目前，管材聚丙烯产品已经被广泛运用于建筑工程中，有效地提高了工程的环保性。且随着管材聚丙烯产品的需求量不断增加，其也需要更进一步的开发，以满足社会和人民更多的要求。
        3.聚丙烯催化剂的发展展望
        3.1Z—N聚丙烯催化剂仍是研发热点
        随着Z—N聚丙烯催化剂的发展，催化剂的综合性能不断提高。工业生产中使用了一些新的特殊的Z—N聚丙烯催化剂。在未来的时期，Z—N聚丙烯催化体系将继续成为PP生产的主流催化体系，其性能稳定，适应性强。目前，Z—N聚丙烯催化剂的基础和核心是高定向能力、高功能、系列化、专业方向，为了获得更优异的性能，应用更广泛的聚丙烯产品。
        3.2非金属聚丙烯催化剂将成为热点
        非金属化催化剂的合成相对简单，产量高，有利于降低催化剂的成本(催化剂的成本低于金属化催化剂和辅助剂的用量少)，可以产生多种聚烯烃产品的特点，已成为聚丙烯催化剂和研究领域的热点。虽然非金属金属催化剂尚未应用于聚丙烯，但此类催化剂将迅速发展，并在聚丙烯工业中发挥重要作用。
        结语：
        综上所述，聚丙烯树脂因其成本低、环保性能好、易变形等优点而应用于我国各行业中，其技术和开发产品也在不断发展和完善，从而对我国人民的生活起到了非常重要的影响。随着我国聚丙烯生产能力的快速发展，普通材料的竞争日趋激烈，高端产品大量进口。高流量、高刚度、高冲击、高熔融强度聚丙烯产品，用于高端汽车、医疗、管道、胶片等领域，是未来聚丙烯产品的主要发展方向。聚丙烯Ziegler-Natta催化剂的研究开发主要针对高端产品，通过电子技术的创新，开发高性能的催化剂和金属催化剂。通过开发新催化剂和优化聚合工艺，开发高附加值的聚丙烯产品，满足国内需求，提高聚丙烯工业在中国的整体竞争力。
参考文献：
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[2]王新慧.聚丙烯催化剂与高性能产品开发技术进展[J].化工管理，2017（28）：19.
[3]时静.聚丙烯催化剂与高性能产品开发技术进展[J].中国化工贸易，2017，9（16）.
[4]孙登攀.浅析聚丙烯催化剂技术的发展[J].中国化工贸易,2015，(11).