科莱恩化工科技（上海）有限公司 上海 201100
摘要：选择4种Z-N催化剂聚合丙烯本体，对聚丙烯结构进行表征，对其性能进行研究。结果显示，4种Z-N催化剂活性存在一定差异，为21000g/g—43000g/g。1#Z-N催化剂、2#Z-N催化剂以及4#Z-N催化剂生产聚丙烯生产的聚丙烯，在热性能、力学性能等方面较为相似，3#Z-N催化剂虽然拉伸强度低，然而冲击强度突出，结晶焓与熔融焓较低。
关键词：Ziegler-Natta；结构；聚合性能
前言
催化剂对于聚丙烯产品性能以及生产工艺具有直接影响，属于一种核心技术，对催化技术进行创新，能够促进聚丙烯稳定发展。现阶段，聚丙烯行业一般选择Ziegler-Natta催化剂，基本上可以完成各类聚丙烯产品生产活动，具有性能良好可控性、活性高等特点。本文采用四种催化剂，借助聚合小试试验，对其结构等性能进行考察[1]。
1试验
1.1原料试剂
氢气，工业级，国家能源集团。丙烯，聚合级，国家能源集团。市售Z-N催化剂，编号为1#、2#、3#、4#。TEA（三乙基铝），正己烷溶液，阿拉丁生化科技公司。外给电子体，Donor C（环己基二甲氧基硅烷），山东鲁晶化工科技有限公司。
1.2制备聚丙烯
在高压反应釜（设置控温装置与机械搅拌装置）中聚合丙烯液体，对反应釜进行加热处理，将水汽、空气除去，之后将氮气充入其中，将液态丙烯（1200g）、催化剂、TEA、氢气与己烷溶液加入其中，并进行搅拌处理，将温度提升到70℃进行反应，时间为60min，之后停止搅拌，通过一些处理后出料[2]。
1.3测试以及表征
选择沸腾庚烷的抽提法开展等规指数测定工作，时间是6h。
选择HAAKE 556-0031仪器（Karlsruhe公司），根据GB/T 3682—2000规范标准开展MFR（熔体流动速率）测定工作。
根据GB/T 1636—2008规范标准开展堆积密度测定工作。
选择Alliance 2000色谱仪（Waters公司），基于413.15k条件下，开展Mw（重均分子量）、Mn（数均分子量）、Mw/Mn（相对分子质量的分布）测定工作，标样选择聚苯乙烯，溶剂选择1,2,4-三氯苯。
选择XSP-8CA型显微镜（上海光学仪器厂）观察聚丙烯表观形象。
选择Q2000型量热仪（TA仪器公司）开展结晶温度与熔融温度测试工作。
选择Instron3365试验机（英斯特朗公司），根据GB/T 1040.2—2006规范标准开展聚丙烯拉伸性能测试工作，根据GB/T 9341—2008规范标准开展弯曲性能测试工作。
选择CEAST AN50制样机（英斯特朗企业）开展标准缺口铣削处理，选择CSI-137C试验机根据GB/T 1043.1—2008规范标准开展缺口冲出测试工作。
选择Poly Lab OS（Haake公司）注塑机开展标准样条制备工作。
2结果以及讨论
2.1催化剂结构
催化剂结构情况见下表。
表1 不同催化剂结构情况
通过上表能够发现，4种Z-N催化剂孔径均值在3.0nm—4.5nm范围内，比表面积之间并无较大差异。1#Z-N催化剂中值粒径较小，进行聚合反应时，可能会产生较多细分。4# Z-N催化剂具有较大孔容，进行聚合反应时，可以容纳大量橡胶相，可以促进抗冲共聚聚丙烯形成[3]。
采用催化剂粒度，对其所占体积比例进行制图工作，获得各个催化剂粒径分布情况，见下图。
图1 4种催化剂粒径分布状况
通过上图可以发现，2#Z-N催化剂具有较大粒径，和中值粒径测试情况并无较大差异。4#Z-N催化剂具有较宽粒径分布。1#Z-N催化剂的小粒径部分出现拖尾现象，体现出催化剂具有较多细粉，和中值粒径之间并无较大差异。
2.2基本性能
见下表。
表2 不同催化剂聚合状况
通过上表能够发现，1#Z-N催化剂、3#Z-N催化剂具有较高活性，4#催化剂活性最低。4种催化剂生产的聚丙烯，在堆密度以及等规指数方面并无较大差异。同时，选择1#Z-N催化剂生产聚丙烯，相比于其他催化剂，其MFR数值最高。
2.3聚丙烯表观形貌
见下图。
图2各个催化剂聚丙烯电子显微图
通过上图可以发现，选择上述4种催化剂生产聚丙烯粉料形状均以类球形为主，同时均匀分散，无破碎现象。
2.4热性能分析
见下表。
发表于 2023-6-7 06:08:11
