CN111285947B - 绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺及生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺及生产线，生产时，先将高纯度的聚合级丙烯、高纯度氢气、高纯度氮气分别用高速泵、氢压机、氮压机增压后注入流化床反应器中建立反应引发条件；将专用聚合催化剂、外给电子体、助催化剂加入流化床反应器；引发反应生成目标聚丙烯粉末基料，接着流化床反应器采用间歇性排料，流化床反应器中排出的基料进入排料系统采取密相输送形式送入脱气仓，然后进行降解、挤出造粒、切粒，用脱盐水输送至离心干燥机进行干燥，再用分级筛完成大小粒子分离后用风机输入至料仓进行包装，得到袋装绿色环保聚丙烯薄壁注塑料，此材料不含邻苯二甲酸酯，环保无毒，材料透明性好，不易色变，无异味，韧性足。

Description

绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺及生产线

技术领域

本发明涉及聚丙烯材料领域技术，尤其是指一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺及生产线。

背景技术

随着外卖行业的快速兴起，用于盛装外卖的快餐盒也逐步从传统的发泡聚苯乙烯发展到以聚丙烯制品为主。聚丙烯用于加工快餐盒，具有易于加工、成型速度快、用料省、密封性好、强度高、透明性好等一系列优点。目前聚丙烯的生产常用的专用聚合催化剂为Ziegler-Natta专用聚合催化剂，这种专用聚合催化剂是由三乙基铝与四氯化钛组成的一种具有良好定向聚合作用的专用聚合催化剂。Ziegler-Natta专用聚合催化剂分为主专用聚合催化剂、助催化剂和给电子体三个部分。其中给电子体又有内给电子体和外给电子体之分，而常用的内给电子体以邻苯二甲酸酯为原料，其在Ziegler-Natta专用聚合催化剂中可以有效提升聚丙烯专用聚合催化剂的活性，但该物质具有一定的毒性，故生产的聚丙烯产品还不能说是真正意义上的无毒、环保。因此，不含邻苯二甲酸酯的新型内给电子体专用聚合催化剂生产的聚丙烯产品应逐步为今后市场的主流，尤其在食品、卫生、医药行业。另外目前薄壁注塑级聚丙烯材料还主要使用传统专用聚合催化剂生产，产品存在有发脆、透明性差、易出现翘曲、存在异味、加工效率低等特点。

现有技术的缺点主要表现在：

（1）产品中残留邻苯二甲酸酯。

邻苯二甲酸酯是塑化剂的一种，被确认为第四类毒性化学物质。研究表明其在人体和动物体内发挥着类似雌性激素的作用，可干扰内分泌，特别对人的生殖系统有潜在的影响；同时对人肝脏，肾脏，心脏，以及胎儿神经系统的发育均存在影响，故含该类物质的材料被某些国家列为禁止进口的产品。

（2）产品的流动性不足，批次间质量不稳定，加工效率低。

产品流动性不足主要是产品的熔融指数偏低；批次间质量不稳定主要是熔融指数控制范围过宽，每批产品性能存在细微差别，所以会导致下游厂家废品率升高，加工效率下降。薄壁注塑料生产，使通过在低融指聚丙烯加入过氧化物降解生成的，而降解剂加入的稳定性、加入数量控制、降解过程停留时间及温度控制，都会直接影响熔融指数范围，一般产品批次间的差别主要跟这些因素控制不精准相关。而相对上游生产厂家熔融指数控制越高，下游厂家加工效率会提高，但控制过高的熔融指数会极大增加生产难度，故一般生产厂家对熔融指数的控制均在自身技术水平上尽量做到最高限操作，以提高产品的竞争力。

（3）注塑后成品的透明性稍差，颜色偏黄。

薄壁注塑料主要在餐饮行业用于做快餐盒及水杯，另外汽车行业可用于薄壁零件生产。若注塑后的产品透明性差，颜色不纯正等，则直接影响顾客的观感，并降低购买欲望。一般注塑料透明性一方面受下游生产工艺控制影响，如所使用的添加剂品质和类型，工艺控制过程的温度高低等；另一方面还与是否添加成核剂，以及所选用成核剂的种类密切相关。

（4）注塑后的成品尺寸稳定性差。

注塑后产品尺寸稳定性差主要是聚丙烯材料的分子量分布过宽，且高分子量部分占比过高相关；同时等规度偏低，也会影响注塑后的产品成型，从而导致尺寸不规整，不稳定。

（5）注塑后的成品韧性不足，易碎。

注塑后的产品出现韧性不足，易碎的成因一般认为聚丙烯材料，一方面是的等规度低，另一方面可能是分子量中低分子量部分占比过低。在生产过程控制中这两个特性相互存在制约，故一般生产厂家只能寻找一个合适的平衡点，而通过在造粒过程选择添加适宜的成核剂是解决该问题的另一个非常有效途径。

（6）成品易出现异味。

薄壁注塑料出现异味，一方面与生产工艺相关，主要在造粒过程中加入过氧化物没有充分参与降解反应而有残留，在后续成品加工过程中过氧化物会出现分解而产生异味；另一方面与加工过程选择的添加剂有关，有些添加剂耐热性能差，在较高的温度下会散发出臭味，包括某些类型的成核剂。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，不含邻苯二甲酸酯，环保无毒，同时在造粒过程通过优选降解剂和成核剂，解决了材料透明性差，易出现色变，产生异味，韧性不足，易碎，加工性不好及尺寸不稳定等薄壁注塑料常见缺点。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，包括以下生产步骤

S1，将高纯度的聚合级丙烯、高纯度氢气、高纯度氮气分别用高速泵、氢压机、氮压机增压后注入流化床反应器中建立反应引发条件；控制流化床反应器总压3.30 MPa～3.40MPa、反应温度：68℃～70℃、丙烯分压：2.80 MPa～2.90MPa、高纯度氢气和聚合级丙烯摩尔比：0.0135～0.0140；

S2，专用聚合催化剂用螺杆泵打入流化床反应器，控制流量在3.0～3.2kg/h；与该专用聚合催化剂配套的外给电子体用第一计量泵注入反应调节产品等规度，控制流量在3.7～3.9kg/h；助催化剂用第二计量泵注入流化床反应器活化专用聚合催化剂，控制流量在4.0～4.2kg/h；

S3，当按上述要求建立好反应引发条件后，同时加入外给电子体和助催化剂，然后注入优选的专用聚合催化剂，立即会引发反应生成目标聚丙烯粉末基料，其中熔融指数会在5～6g/10min，二甲苯可溶物在2.1～2.7%的；当专用聚合催化剂流量在3.0～3.2kg/h时，则流化床反应器生成的聚丙烯基料会达到35.0～37.0t/h；

S4，流化床反应器采用间歇性排料，控制床层中生产粉料质量在36.0～37.0t/h；

S5，流化床反应器中排出的基料进入排料系统中采取密相输送形式送入脱气仓，将未反应的丙烯气从粉料中脱除，以进行回收利用；

S6，脱气仓中的基料经脱除丙烯气后用旋转加料器精准控制35.0～37.0t/h的负荷到一螺旋混合下料器中，并将造粒过程所需的各添加剂依照旋转加料器的负荷按比值控制加入到螺旋混合下料器，在螺旋混合下料器中使基料和各添加剂能均匀混合，确保在造粒过程中产品性能会得到保障并有提升；

S7，在螺旋混合下料器中基料与各添加剂和成核剂均匀混合成母料，然后加入到造粒机组的进料罐中，将降解剂也用计量泵精确加入造粒机组的进料罐中，母料和降解剂则从进料罐同时进入双螺杆混炼机中进行降解；降解剂加入按母料的负荷比值控制，加入比例为300～350ppm，以保证降解后生成的薄壁注塑料熔融指数在60～70g/10min范围；成核剂的重量比为：100～800ppm加入；

S8，经完成充分降解达到薄壁料熔融指数的熔体进入切粒机进行水下切粒，然后用脱盐水输送至离心干燥机进行干燥，再用分级筛完成大小粒子分离后用风机输入至料仓进行包装，得到袋装绿色环保聚丙烯薄壁注塑料。

作为一种优选方案，在步骤S1中，

所述聚合级丙烯是采用纯度大于99.60%以上的原料丙烯，并经净化脱除杂质，要求氧含量、硫含量、二氧化碳含量均小于1.0ppm，水含量小于2 ppm，一氧化碳＜0.1ppm；

所述高纯度氮气是纯度达到99.99%以上氮气，用来控制反应总压；

所述高纯度氢气是纯度达到99.9%以上氢气，作为聚丙烯分子量调节剂。

作为一种优选方案，步骤S2中，

所述外给电子体为外给电子体D-9600；

所述助催化剂为三乙基铝；

专用聚合催化剂为美国格雷斯公司生产的不含邻苯二甲酸酯的CONSISITA C501新型催化剂；

生产中要求专用聚合催化剂加入量保持稳定，而助催化剂三乙基铝按三乙基铝和专用聚合催化剂CONSISITA C501中铝和钛含量的摩尔比铝/钛=40～50加入；外给电子体则按三乙基铝和外给电子体D-9600中铝和硅含量的摩尔比铝/硅=2.0～3.0加入。

作为一种优选方案，在步骤S4中，当控制床层中生产粉料质量超高时排料一次，严格控制专用聚合催化剂在流化床反应器中的停留时间不超过1.2h，以避免催化剂老化生成的基料导致熔融指数范围变化大，基料分子量分布过宽，低分子量和高分子量占比过高。

作为一种优选方案，在步骤S6中，各添加剂的加入比例为：抗氧剂Irganox 1010：300～700ppm；稳定剂Irgafox 168：700～800ppm；除酸剂水滑石：100～300ppm。

作为一种优选方案，步骤S7中，在生产前将挤压造粒机的切粒机前的过滤器筛网更换为200目。

作为一种优选方案，步骤S7中，在降解剂进入到混炼机的过程中，逐步降低机组筒体的温度在215℃以下。

作为一种优选方案，步骤S7中，所述降解剂为降解剂DTAP；所述成核剂为美国美利肯公司生产的最新成核剂 Milliken Hyperform® HPN-900Ei。此材料通过优选出的降解剂和成核剂彻底解决了薄壁注塑料易出现的缺点，不但产品流动性好，而且透明性及力学性能都得以改善，制品韧性好，尺寸稳定，并消缺了易出现异味和产生色变的问题，使下游厂家不但提高了生产效率，而且废品率大幅下降，生产的产品不出现异味，并有很好的观感，会极大增加客户购买欲望。

一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产线，包括

一丙烯罐，用于存储聚合级丙烯，连接高速泵；

一氢气罐，用于存储高纯度氢气，连接氢压机；

一氮气罐，用于存储高纯度氮气，连接氮压机；

一专用聚合催化剂罐，用于存储专用聚合催化剂，连接螺杆泵；

一外给电子体罐，用于存储外给电子体，连接第一计量泵；

一助催化剂罐，用于存储助催化剂，连接第二计量泵；

一流化床反应器，分别连通上述高速泵、氢压机、氮压机、螺杆泵、第一计量泵、第二计量泵；

一排料系统，一端相接于该流化床反应器的输出，另一端相接脱气仓；

一脱气仓，相接于排料系统；

一旋转加料器，相接于上述脱气仓；

一螺旋混合下料器，相接于上述旋转加料器，以及分别相接连接抗氧剂罐、稳定剂罐、除酸剂罐、成核剂罐、降解剂罐；

一挤压造粒机，该挤压造粒机的进料罐与上述螺旋混合下料器相连；

一切粒机、一离心干燥机、一分级筛、一风机、一料仓、一自动包装机，依次按先后顺序排列于所述挤压造粒机的下游。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，从步骤S1至S8，材料工艺过程严格控制，将分子量分布限度在一定范围，稳定了材料的各项基础性能，因此制备的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料的熔融指数：60～70 g/10min；黄色指数≤1；等规度≥95.5%；灰分≤300 mg/kg；拉伸屈服应力≥32 MPa；弯曲模量≥1400MPa，避免了批次间的差异，不但质量保证，而且有利于市场推广。

尤其是，材料因优选的绿色环保催化剂、降解剂和成核剂，故在制品中残留痕量，可满足对杂质要求特别严格的行业应用。优选的成核剂在材料若增加用量会进一步提升制品的性能，故材料根据下游厂家的不同用途还有很大提升空间，继而会进一步会拓展市场空间。

再有，材料的熔融指数控制较高，故流动性较好，具有良好的加工性能，使下游生产厂家不但提高了生产效率，而且会大幅减少电耗。

以及，本材料不含邻苯二甲酸酯，是一种新型绿色环保材料，特别在一些特殊行业如医药、卫生、餐饮、汽车等所涉及的制品材料选择有很多的市场前景，同时生产制品不会受到出口限制。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之实施例的生产线示意图。

附图标识说明：

1、丙烯罐 2、高速泵

3、氢气罐 4、氢压机

5、氮气罐 6、氮压机

7、专用聚合催化剂罐 8、螺杆泵

9、外给电子体罐 10、第一计量泵

11、助催化剂罐 12、第二计量泵

13、流化床反应器 14、排料系统

16、脱气仓 17、旋转加料器

18、螺旋混合下料器 19、抗氧剂罐

20、稳定剂罐 21、除酸剂罐

22、成核剂罐 23、降解剂罐

24、挤压造粒机 25、切粒机

26、离心干燥机 27、分级筛

28、风机 29、料仓

30、自动包装机。

具体实施方式

请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例的生产方法，生产所需要的主要设备包括：流化床反应器、脱气仓、造粒机组、料仓及自动包装机等。流化床反应器用于聚合级丙烯在一定条件下生成特点性能的聚丙烯树脂。脱气仓用于将未参加反应的丙烯从聚丙烯粉料中脱除。造粒机组用于将脱除丙烯后的聚丙烯树脂加工成颗粒状，并通过添加降解剂和功能助剂，以达到目的产品。料仓及自动包装机用于将聚丙烯颗粒输送至料仓并完成包装工作。

更为具体的可以参照图1所示，一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产线，其结构包括

一丙烯罐1，用于存储聚合级丙烯，连接高速泵2；

一氢气罐3，用于存储高纯度氢气，连接氢压机4；

一氮气罐5，用于存储高纯度氮气，连接氮压机6；

一专用聚合催化剂罐7，用于存储专用聚合催化剂，连接螺杆泵8；

一外给电子体罐9，用于存储外给电子体，连接第一计量泵10；

一助催化剂罐11，用于存储助催化剂，连接第二计量泵12；

一流化床反应器13，分别连通上述高速泵2、氢压机4、氮压机6、螺杆泵8、第一计量泵10、第二计量泵12，可以通过这些传输媒介接收聚合反应的各种材料；

一排料系统14，一端相接于该流化床反应器13的输出，另一端相接脱气仓；

一脱气仓15，相接于排料系统14；

一旋转加料器16，相接于上述脱气仓15；

一螺旋混合下料器17，相接于上述旋转加料器16，以及分别相接连接抗氧剂罐18、稳定剂罐19、除酸剂罐20、成核剂罐21、降解剂罐22，这些罐中分别存储了相应的抗氧剂、稳定剂、除酸剂、成核剂、降解剂，从而各种反应试剂可以顺利进入螺旋混合下料器17混合均匀；

一挤压造粒机23，该挤压造粒机23的进料罐与上述螺旋混合下料器17相连，进料罐接收螺旋混合下料器17混合好的物料，通过挤压造粒机23挤出条状材料；

一切粒机24、一离心干燥机25、一分级筛26、一风机27、一料仓28、一自动包装机29，依次按先后顺序排列于所述挤压造粒机23的下游。

基于以上的生产线以实现绿色环保聚丙烯薄壁注塑料的生产，本发明的生产工艺在造粒过程通过优选降解剂和成核剂，解决了材料透明性差，易出现色变，产生异味，韧性不足，易碎，加工性不好及尺寸不稳定等薄壁注塑料常见缺点。具体而言，本发明的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺生产所需要的原料如下：聚合级丙烯、高纯度氮气、高纯度氢气、专用聚合催化剂、专用降解剂和成核剂。

其中，所述聚合级丙烯：其是采用纯度大于99.60%以上的原料丙烯，并经净化脱除杂质，要求氧含量、硫含量、二氧化碳含量均小于1.0ppm，水含量小于2 ppm，一氧化碳＜0.1ppm。

所述高纯度氮气：其是纯度达到99.99%以上氮气，用来控制反应总压。

所述高纯度氢气：其是纯度达到99.9%以上氢气，作为聚丙烯分子量调节剂；

所述专用聚合催化剂：优选美国格雷斯公司生产的不含邻苯二甲酸酯的CONSISITA C501新型专用聚合催化剂，保证反应生产的基料环保，并活性非常高，使生产的基料中残留灰分痕量。

所述专用降解剂：优选国内知名降解剂生产厂家生产的降解剂DTAP，主要成分二叔戊基过氧化物，理论活性氧量大于9.18％。

所述成核剂：选用国际知名的成核剂生产厂家美国美利肯公司生产的最新成核剂Milliken Hyperform® HPN-900Ei，提高薄壁注塑综合品质。

本发明之绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺采用如下的生产工艺制得：

S1，将高纯度的丙烯、氢气、氮气分别用高速泵2、氢压机4、氮压机6增压后注入流化床反应器13中建立反应引发条件。控制流化床反应器13总压3.30 MPa～3.40MPa、反应温度：68℃～70℃、丙烯分压：2.80 MPa～2.90MPa、氢气和丙烯比：0.0135～0.0140（摩尔比）；

S2，用优选的CONSISITA C501高活性专用聚合催化剂用螺杆泵8打入流化床反应器13，控制流量在3.0～3.2kg/h；与该专用聚合催化剂配套的外给电子体D-9600用计量泵注入反应调节产品等规度，控制流量在3.7～3.9kg/h；助催化剂三乙基铝TEA用计量泵注入反应器活化专用聚合催化剂，控制流量在4.0～4.2kg/h。生产中要求专用聚合催化剂加入量保持稳定，而助催化剂三乙基铝按三乙基铝和专用聚合催化剂CONSISITA C501中铝和钛含量的摩尔比铝/钛=40～50加入；外给电子体则按三乙基铝和外给电子体D-9600中铝和硅含量的摩尔比铝/硅=2.0～3.0加入。

S3，当反应引发条件建立好后，将按上述要求同时加入外给电子体和助催化剂，然后注入优选的专用聚合催化剂，立即会引发反应生成目标聚丙烯粉末基料，其中熔融指数会在5～6g/10min，二甲苯可溶物在2.1～2.7%的；当专用聚合催化剂流量在3.0～3.2kg/h时，则反应器生成的聚丙烯基料会达到35.0～37.0t/h；

S4，流化床反应器13采用间歇性排料，控制床层中生产粉料质量在36.0～37.0t/h，当超高时排料一次，严格控制专用聚合催化剂在反应器中的停留时间不超过1.2h，以避免专用聚合催化剂老化生成的基料导致熔融指数范围变化大，基料分子量分布过宽，低分子量和高分子量占比过高；

S5，反应器中排出的基料进入排料系统14中采用密相输送形式送入脱气仓15，将未反应的丙烯气从粉料中脱除，以进行回收利用。

S6，脱气仓15中的基料经脱除丙烯气后用旋转加料器16精准控制35.0～37.0t/h的负荷到一螺旋混合下料器17中，并将造粒过程所需的各添加剂依照旋转加料器16的负荷按比值控制，其中所加抗氧剂Irganox 1010：300～700ppm；稳定剂Irgafox 168：700～800ppm；除酸剂水滑石：100～300ppm；优选的成核剂HPN-900Ei：100～800ppm。以上各添加剂均采用失重计量秤按比值（浓度）准确加入到螺旋混合下料器17。在螺旋混合下料器中使基料和各添加剂能均匀混合，确保在造粒过程中产品性能会得到保障并有提升；

S7，在螺旋混合下料器中基料与各添加剂和成核剂均匀混合成母料，然后加入到造粒机组的进料罐中，将优选的降解剂DTAP也用计量泵精确加入造粒机组的进料罐中，母料和降解剂则从进料罐则同时进入双螺杆混炼机中进行降解。在生产前将挤压机的切粒机24前的过滤器筛网可更换为200目，一方面增大系统阻力，增加降解过程停留时间，以提高混炼及降解效果，同时保证了裂解率能达到98%以上；另一方面可过滤出基料中残留的微粒，以进一步提升产品品质。在降解剂进入到混炼机的过程中，逐步降低机组筒体的温度在215℃以下，以确保所添加的各种助剂不会出现热分解而产生异味。降解剂加入按母料的负荷比值控制，加入比例为300～350ppm，以保证降解后生成的薄壁注塑料熔融指数在60～70g/10min范围；

S8，经完成充分降解达到薄壁料熔融指数的熔体进入切粒机24进行水下切粒，然后用脱盐水输送至离心干燥机25进行干燥，再用分级筛26完成大小粒子分离后用风机27输入至料仓28进行包装出售。

本发明通过选择不含邻苯二甲酸酯的专用聚合催化剂生产一种环保聚丙烯基料，用该基料通过添加优选的降解剂和成核剂，生产出薄壁注塑料的工艺制备过程及产品质量过程控制。

聚合反应选用格雷斯公司生产的不含邻苯二甲酸酯CONSISITA C501高活性专用聚合催化剂，从源头确保用于生产薄壁注塑料的基料灰分残留低，无毒、环保，能满足应用于餐饮、医药、卫生等特殊行业。

在聚合反应严格控制基料的熔融指数在5～6g/10min，以保证在下游降解过程降解剂加入数量的精准控制而不出现过量或不稳定，从而保证产品质量稳定，熔融指数波动范围小，并避免产生异味。

在造粒过程选用国内知名降解剂生产厂家生产的降解剂DTAP，降解剂DTAP主要成分二叔戊基过氧化物，使聚合反应生产的聚丙烯基料熔融指数降解至60～70 g/10min，裂解效率能达到98%以上，以达到薄壁注塑料标准，使生成的注塑料分子量分布窄，流动得到提高，并且加工成品不产生形变。

在造粒过程选用国际知名的成核剂生产厂家美国美利肯公司生产的最新成核剂Milliken Hyperform® HPN-900Ei，提高薄壁料综合品质。使制品具有：透明性大幅提高；不偏黄，外形美观；弯曲模量增加，力学性能提高，具有良好的刚韧平衡；纵向和横向的收缩率一致，不易翘曲；结晶温度提高7～8℃。这样的薄壁注射料在下游加工热成型时才具备不但生产速度加快，而且提高了观感。

造粒过程在切粒前通过选择200目的筛网，提高熔体阻力，使基料在挤压机筒体中适度增加停留时间，增加混炼效果，进一步降低了降解剂在薄壁注塑料中的残留。

造粒过程从基料进入挤压机到完成降解，在成核剂和添加剂经历混炼的流程机组壳体，通过通水降解混炼温度至215℃以下，使所添加的降解剂、成核剂，以及添加剂，在该温度以下不会出现分解而产生异味。

按照本发明的生产工艺生产产品，绿色环保聚丙烯薄壁注塑料的性能数据参见表1：

应用例：

以东莞巨正源科技有限公司60万吨/年丙烷脱氢制高性能丙烯项目为例，制备绿色环保聚丙烯薄壁注塑料各原料、配比及工艺如下：

步骤S1，控制流化床反应器13总压3.30 MPa、反应温度：69℃、丙烯分压：2.82MPa、高纯度氢气和聚合级丙烯摩尔比：0.0136；

步骤S2，用优选的CONSISITA C501高活性专用聚合催化剂用螺杆泵8打入流化床反应器13，控制流量在3.1kg/h；与该专用聚合催化剂配套的外给电子体D-9600用第一计量泵10注入反应调节产品等规度，控制流量在3.9kg/h；助催化剂三乙基铝TEA用第二计量泵12注入流化床反应器13活化专用聚合催化剂，控制流量在4.0kg/h。生产中要求专用聚合催化剂加入量保持稳定，而助催化剂三乙基铝按三乙基铝和专用聚合催化剂CONSISITA C501中铝和钛含量的摩尔比铝/钛=48加入；外给电子体则按三乙基铝和外给电子体D-9600中铝和硅含量的摩尔比铝/硅=2.5加入。

步骤S3，当反应引发条件建立好后，将按上述要求同时加入外给电子体和助催化剂，然后注入优选的催化剂，立即会引发反应生成目标聚丙烯粉末基料，其中熔融指数会在5.6g/10min，二甲苯可溶物在2.7%；

步骤S4，流化床反应器13采用间歇性排料，控制床层中生产粉料质量在36.5t/h；

步骤S5，流化床反应器13中排出的基料进入排料系统14中采取密相输送形式送入脱气仓15，将未反应的丙烯气从粉料中脱除，以进行回收利用。

步骤S6，脱气仓15中的基料经脱除丙烯气后用旋转加料器16精准控制36.0t/h的负荷到一螺旋混合下料器17中，并将造粒过程所需的各添加剂依照旋转加料器16的负荷按比值控制，其中所加抗氧剂Irganox 1010：600ppm；稳定剂Irgafox 168：780ppm；除酸剂水滑石： 200ppm；优选的成核剂HPN-900Ei：500ppm。

步骤S7，在螺旋混合下料器中基料与各添加剂和成核剂均匀混合成母料，然后加入到造粒机组的进料罐中，将优选的降解剂DTAP也用计量泵精确加入造粒机组的进料罐中，母料和降解剂则从进料罐则同时进入双螺杆混炼机中进行降解。降解剂加入按母料的负荷比值控制，加入比例为350ppm，以保证降解后生成的薄壁注塑料熔融指数在65g/10min范围；

以上，制备出的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料典型产品分析数据参见下表2

综上所述，本发明的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料所带来的有益效果表现在：（1）本材料不含邻苯二甲酸酯，是一种新型绿色环保材料，特别在一些特殊行业如医药、卫生、餐饮、汽车等所涉及的制品材料选择有很多的市场前景，同时生产制品不会受到出口限制。

（2）材料通过优选出的降解剂和成核剂彻底解决了薄壁注塑料易出现的缺点，不但产品流动性好，而且透明性及力学性能都得以改善，制品韧性好，尺寸稳定，并消缺了易出现异味和产生色变的问题，使下游厂家不但提高了生产效率，而且废品率大幅下降，生产的产品不出现异味，并有很好的观感，会极大增加客户购买欲望。

（3）材料的熔融指数控制较高，故流动性较好，具有良好的加工性能，使下游生产厂家不但提高了生产效率，而且会大幅减少电耗。

（4）材料工艺过程严格控制，将分子量分布限度在一定范围，稳定了材料的各项基础性能，避免了批次间的差异，不但质量保证，而且有利于市场推广。

（5）优选的成核剂在材料若增加用量会进一步提升制品的性能，故材料根据下游厂家的不同用途还有很大提升空间，继而会进一步会拓展市场空间。

（6）材料因优选的绿色环保催化剂、降解剂和成核剂，故在制品中残留痕量，可满足对杂质要求特别严格的行业应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，其特征在于：包括以下生产步骤

S1，将高纯度的聚合级丙烯、高纯度氢气、高纯度氮气分别用高速泵、氢压机、氮压机增压后注入流化床反应器中建立反应引发条件；控制流化床反应器总压3.30 MPa～3.40MPa、反应温度：68℃～70℃、丙烯分压：2.80 MPa～2.90MPa、高纯度氢气和聚合级丙烯摩尔比：0.0135～0.0140；其中，所述聚合级丙烯是采用纯度大于99.60%的原料丙烯，并经净化脱除杂质，要求氧含量、硫含量、二氧化碳含量均小于1.0ppm，水含量小于2 ppm，一氧化碳＜0.1ppm；所述高纯度氮气是纯度达到99.99%以上氮气，用来控制反应总压；所述高纯度氢气是纯度达到99.9%以上氢气，作为聚丙烯分子量调节剂；

S2，专用聚合催化剂用螺杆泵打入流化床反应器，控制流量在3.0～3.2kg/h；与该专用聚合催化剂配套的外给电子体用第一计量泵注入反应调节产品等规度，控制流量在3.7～3.9kg/h；助催化剂用第二计量泵注入流化床反应器活化专用聚合催化剂，控制流量在4.0～4.2kg/h；

S3，当按上述要求建立好反应引发条件后，同时加入外给电子体和助催化剂，然后注入专用聚合催化剂，立即会引发反应生成目标聚丙烯粉末基料，其中熔融指数会在5～6g/10min，二甲苯可溶物在2.1～2.7%；当专用聚合催化剂流量在3.0～3.2kg/h时，则流化床反应器生成的聚丙烯基料会达到35.0～37.0t/h；其中，专用聚合催化剂为美国格雷斯公司生产的不含邻苯二甲酸酯的CONSISITA C501催化剂；

S4，流化床反应器采用间歇性排料，控制床层中生产粉料质量在36.0～37.0t/h；

S5，流化床反应器中排出的基料进入排料系统中采取密相输送形式送入脱气仓，将未反应的丙烯气从粉料中脱除，以进行回收利用；

S6，脱气仓中的基料经脱除丙烯气后用旋转加料器精准控制35.0～37.0t/h的负荷到一螺旋混合下料器中，并将造粒过程所需的各添加剂依照旋转加料器的负荷按比值控制加入到螺旋混合下料器，在螺旋混合下料器中使基料和各添加剂能均匀混合，确保在造粒过程中产品性能会得到保障并有提升；

S7，在螺旋混合下料器中基料与各添加剂和成核剂均匀混合成母料，然后加入到造粒机组的进料罐中，将降解剂也用计量泵精确加入造粒机组的进料罐中，母料和降解剂则从进料罐同时进入双螺杆混炼机中进行降解；降解剂加入按母料的负荷比值控制，加入比例为300～350ppm，以保证降解后生成的薄壁注塑料熔融指数在60～70g/10min范围；成核剂的重量比为：100～800ppm加入；其中，所述降解剂为降解剂DTAP；所述成核剂为美国美利肯公司生产的成核剂Milliken Hyperform® HPN-900Ei；

S8，经完成充分降解达到薄壁料熔融指数的熔体进入切粒机进行水下切粒，然后用脱盐水输送至离心干燥机进行干燥，再用分级筛完成大小粒子分离后用风机输入至料仓进行包装，得到袋装绿色环保聚丙烯薄壁注塑料。

2.根据权利要求1所述的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，其特征在于：步骤S2中，

所述外给电子体为外给电子体D-9600；

所述助催化剂为三乙基铝；

生产中要求专用聚合催化剂加入量保持稳定，而助催化剂三乙基铝按三乙基铝和专用聚合催化剂CONSISITA C501中铝和钛含量的摩尔比铝/钛=40～50加入；外给电子体则按三乙基铝和外给电子体D-9600中铝和硅含量的摩尔比铝/硅=2.0～3.0加入。

3.根据权利要求1所述的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，其特征在于：在步骤S4中，当控制床层中生产粉料质量超高时排料一次，严格控制专用聚合催化剂在流化床反应器中的停留时间不超过1.2h，以避免催化剂老化生成的基料导致熔融指数范围变化大，基料分子量分布过宽，低分子量和高分子量占比过高。

4.根据权利要求1所述的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，其特征在于：在步骤S6中，各添加剂的加入比例为：抗氧剂Irganox 1010：300～700ppm；稳定剂Irgafox 168：700～800ppm；除酸剂水滑石：100～300ppm。

5.根据权利要求1所述的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，其特征在于：步骤S7中，在生产前将挤压造粒机的切粒机前的过滤器筛网更换为200目。

6.根据权利要求1所述的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，其特征在于：步骤S7中，在降解剂进入到混炼机的过程中，逐步降低机组筒体的温度在215℃以下。

7.根据权利要求1所述的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺，其特征在于：步骤S8，所述绿色环保聚丙烯薄壁注塑料的熔融指数：60～70 g/10min；黄色指数≤1；等规度≥95.5%；灰分≤300 mg/kg；拉伸屈服应力≥32 MPa；弯曲模量≥1400 MPa。

8.一种绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产线，应用于权利要求1至7任一项的绿色环保聚丙烯薄壁注塑料生产工艺；其特征在于：包括

一丙烯罐（1），用于存储聚合级丙烯，连接高速泵（2）；

一氢气罐（3），用于存储高纯度氢气，连接氢压机（4）；

一氮气罐（5），用于存储高纯度氮气，连接氮压机（6）；

一专用聚合催化剂罐（7），用于存储专用聚合催化剂，连接螺杆泵（8）；

一外给电子体罐（9），用于存储外给电子体，连接第一计量泵（10）；

一助催化剂罐（11），用于存储助催化剂，连接第二计量泵（12）；

一流化床反应器（13），分别连通上述高速泵（2）、氢压机（4）、氮压机（6）、螺杆泵（8）、第一计量泵（10）、第二计量泵（12）；

一排料系统（14），一端相接于该流化床反应器（13）的输出，另一端相接脱气仓（15）；

一脱气仓（15），相接于该排料系统（14）；

一旋转加料器（16），相接于上述脱气仓（15）；

一螺旋混合下料器（17），相接于上述旋转加料器（16），以及分别相接连接抗氧剂罐（18）、稳定剂罐（19）、除酸剂罐（20）、成核剂罐（21）、降解剂罐（22）；

一挤压造粒机（23），该挤压造粒机（23）的进料罐与上述螺旋混合下料器（17）相连；

一切粒机（24）、一离心干燥机（25）、一分级筛（26）、一风机（27）、一料仓（28）、一自动包装机（29），依次按先后顺序排列于所述挤压造粒机（23）的下游。

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