Marktnachfrage nach PP mit hohem Schmelzpunkt
Das Schmelzflussverhalten von Polypropylen hängt eng mit seinem Molekulargewicht zusammen. Das durchschnittliche Molekulargewicht von kommerziellem Polypropylenharz, hergestellt mit dem herkömmlichen Ziegler-Natta-Katalysatorsystem, liegt im Allgemeinen zwischen 3 × 10⁵ und 7 × 10⁵. Der Schmelzindex dieser herkömmlichenPolypropylenharzeist im Allgemeinen niedrig, was ihren Anwendungsbereich einschränkt.
Mit der rasanten Entwicklung der Chemiefaser- und Textilmaschinenindustrie hat auch die Vliesstoffindustrie einen starken Aufschwung erlebt. Die zahlreichen Vorteile von Polypropylen machen es zum bevorzugten Rohstoff für Vliesstoffe. Mit der gesellschaftlichen Entwicklung erweitern sich auch die Anwendungsbereiche von Vliesstoffen. Im Medizin- und Gesundheitswesen werden Vliesstoffe zur Herstellung von Schutzanzügen, Masken, OP-Kitteln, Damenbinden, Babywindeln usw. verwendet. Als Bau- und Geotechnikmaterial eignen sich Vliesstoffe für die Dachabdichtung, den Straßenbau, die Wasserwirtschaft oder zur Herstellung von modernen Dachpappen mittels Spinnvlies- und Nadelvlies-Verbundtechnologie. Ihre Lebensdauer ist 5- bis 10-mal länger als die von herkömmlichen Bitumenbahnen. Auch Filtermaterialien zählen zu den am schnellsten wachsenden Produkten aus Vliesstoffen. Sie werden zur Gas- und Flüssigkeitsfiltration in Branchen wie der Trockenchemie, der Pharmaindustrie und der Lebensmittelindustrie eingesetzt und bergen ein großes Marktpotenzial. Darüber hinaus können Vliesstoffe bei der Herstellung von Kunstleder, Reisegepäck, Futterstoffen für Kleidung, Dekorationsstoffen und Wischtüchern für den Haushaltsgebrauch verwendet werden.
Dies liegt genau an der kontinuierlichen Weiterentwicklung vonVliesstoffeDie Anforderungen an die Herstellung und Anwendung von Polypropylen-Vliesstoffen steigen stetig, beispielsweise durch Schmelzblasverfahren, Hochgeschwindigkeitsproduktion und die Herstellung dünnerer Produkte. Daher sind auch die Anforderungen an die Verarbeitungseigenschaften von Polypropylenharz, dem Hauptrohstoff für Vliesstoffe, entsprechend gestiegen. Darüber hinaus erfordert die Herstellung von Polypropylenfasern für Hochgeschwindigkeitsspinnen oder feine Feinheitsfasern ein Polypropylenharz mit guten Schmelzfließeigenschaften. Einige Pigmente, die hohen Temperaturen nicht standhalten, benötigen Polypropylen als Trägermaterial mit relativ niedrigen Verarbeitungstemperaturen. All dies erfordert den Einsatz von Polypropylenharz mit ultrahohem Schmelzindex als Rohmaterial, das bei niedrigeren Temperaturen verarbeitet werden kann.
Das Spezialmaterial für Schmelzblasvlies ist Polypropylen mit hohem Schmelzindex. Der Schmelzindex gibt die Masse des geschmolzenen Materials an, die alle 10 Minuten durch ein Standardkapillarröhrchen fließt. Je höher der Wert, desto besser die Fließfähigkeit des Materials. Je höher der Schmelzindex des Polypropylens ist, desto feiner sind die aufgesprühten Fasern und desto besser ist die Filtrationsleistung des hergestellten Schmelzblasvlieses.
Verfahren zur Herstellung von Polypropylenharz mit hohem Schmelzindex
Eine Möglichkeit besteht darin, das Molekulargewicht und die Molekulargewichtsverteilung von Polypropylen durch Steuerung des Polymerisationsprozesses zu beeinflussen. Beispielsweise kann das Molekulargewicht des Polymers durch Erhöhung der Konzentration kationischer Agenzien wie Wasserstoffgas reduziert und dadurch der Schmelzindex verbessert werden. Diese Methode ist jedoch durch Faktoren wie das Katalysatorsystem und die Reaktionsbedingungen begrenzt, was die Kontrolle der Schmelzindexstabilität und ihre praktische Anwendung erschwert.
Yanshan Petrochemical polymerisiert seit einigen Jahren Schmelzblasmaterialien mit einem Schmelzindex von über 1000 direkt mit Metallocenkatalysatoren. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Stabilitätskontrolle wurde die Polymerisation im großen Maßstab bisher nicht durchgeführt. Seit dem Ausbruch der Pandemie in diesem Jahr nutzt Yanshan Petrochemical die 2010 entwickelte Technologie zur Herstellung von Polypropylen-Schmelzblasmaterialien mit kontrolliertem Abbau, um am 12. Februar ein spezielles Polypropylen-Schmelzblasvlies herzustellen. Gleichzeitig wurden industrielle Tests mit der Anlage unter Verwendung von Metallocenkatalysatoren durchgeführt. Das Produkt wurde hergestellt und wird derzeit an nachgelagerte Anwender zur Erprobung ausgeliefert.
Eine weitere Methode besteht darin, den Abbau von durch konventionelle Polymerisation gewonnenem Polypropylen zu kontrollieren, sein Molekulargewicht zu reduzieren und seinen Schmelzindex zu erhöhen.
Früher wurden Hochtemperatur-Abbauverfahren häufig zur Reduzierung des Molekulargewichts von Polypropylen eingesetzt. Diese mechanischen Hochtemperatur-Abbauverfahren weisen jedoch zahlreiche Nachteile auf, wie beispielsweise Additivverluste, thermische Zersetzung und instabile Prozesse. Auch Verfahren wie der Ultraschallabbau sind möglich, erfordern aber oft den Einsatz von Lösungsmitteln, was den Prozess aufwändiger und verteuert. In den letzten Jahren haben sich daher chemische Abbauverfahren für Polypropylen zunehmend durchgesetzt.
Herstellung von hochschmelzendem Finger-PP durch chemisches Abbauverfahren
Bei der chemischen Abbaumethode wird Polypropylen in einem Schneckenextruder mit chemischen Abbaumitteln wie organischen Peroxiden umgesetzt. Dies führt zum Aufbrechen der Polypropylen-Molekülketten und damit zu einer Reduzierung des Molekulargewichts. Im Vergleich zu anderen Abbaumethoden zeichnet sich dieses Verfahren durch vollständigen Abbau, gute Schmelzfließfähigkeit, einen einfachen und praktikablen Herstellungsprozess sowie die problemlose industrielle Massenproduktion aus. Es ist daher die am häufigsten angewandte Methode bei Herstellern modifizierter Kunststoffe.
Ausrüstungsanforderungen
Hohe Schmelzpunkte unterscheiden sich grundlegend von herkömmlichen PP-Modifizierungsanlagen. Anlagen zum Sprühen geschmolzener Materialien benötigen ein größeres Aspektverhältnis, und der Maschinenkopf muss vertikal ausgerichtet sein oder eine Unterwassergranulierung nutzen (Wuxi Huachen verfügt über ein ähnliches Unterwasserschneidverfahren). Das Material ist sehr dünn und muss unmittelbar nach dem Austritt aus dem Maschinenkopf mit Wasser in Kontakt kommen, um eine schnelle Kühlung zu gewährleisten.
Für die Herstellung von herkömmlichem Polypropylen beträgt die Schnittgeschwindigkeit des Extruders 70 Meter pro Minute, während für hochschmelzendes Polypropylen eine Schnittgeschwindigkeit von über 120 Metern pro Minute erforderlich ist. Aufgrund der hohen Fließgeschwindigkeit von hochschmelzendem Polypropylen muss zudem der Kühlabstand von 4 Metern auf 12 Meter erhöht werden.
Die Maschine zur Herstellung von Schmelzblasmaterialien erfordert einen kontinuierlichen Siebwechsel, üblicherweise mittels eines Doppelstationen-Siebwechslers. Der Leistungsbedarf des Motors ist deutlich höher, und es werden mehr Scherblöcke in den Schneckenkomponenten eingesetzt. Laut Koyapan weist die Doppelschneckenanlage zur Herstellung von Schmelzblasmaterialien besondere Merkmale auf.
1. Für eine stabile Fütterung sorgen (PP, DCP usw.);
2. Bestimmen Sie das geeignete Seitenverhältnis und die axiale Position der Öffnung auf der Grundlage der Halbwertszeit der Kompositformel (weiterentwickelt zur dritten Generation, um eine reibungslose Extrusion der CR-PP-Reaktion zu gewährleisten);
3. Um sicherzustellen, dass der Schmelzfinger innerhalb des Toleranzbereichs eine hohe Ausbeute erzielt (mehr als 30 fertige Streifen bieten eine höhere Kosteneffizienz und Mischbasis im Vergleich zu nur einem Dutzend);
4. Es müssen spezielle Formköpfe für die Entwässerung verwendet werden. Schmelzen und Erhitzen sollten gleichmäßig erfolgen, und die Abfallmenge sollte gering sein;
5. Es ist vorzuziehen, mit einem ausgereiften Kaltschneidgranulator für schmelzgeblasene Materialien (der in der Branche einen guten Ruf genießt) ausgestattet zu sein, um die Qualität der fertigen Partikel und eine höhere Korngrößenrate zu gewährleisten;
6. Online-Testfeedback wäre wünschenswert. Zudem erfordert die Zugabe flüssiger Abbauinitiatoren zur Seitenzufuhr aufgrund der geringen Additivmenge eine höhere Genauigkeit. Dies gilt für Seitenzuführungsanlagen wie die importierten Modelle von Brabenda und Kubota sowie die inländischen Hersteller von Matsunai usw.
Die derzeit verwendeten Abbaukatalysatoren
1: Di-tert-butylperoxid, auch bekannt als Initiator A oder Vulkanisationsmittel dTBP, ist eine farblose bis leicht gelbliche, transparente Flüssigkeit, die in Wasser unlöslich und mit organischen Lösungsmitteln wie Benzol, Toluol und Aceton mischbar ist. Es wirkt stark oxidierend, ist entzündlich, bei Raumtemperatur relativ stabil und unempfindlich gegenüber Stößen.
2: Doppelt-Fünf-Schwefelungsmittel, abgekürzt DBPH, chemische Bezeichnung: 2,5-Dimethyl-2,5-bis(tert-butylperoxy)hexan, Molekulargewicht 290,44. Blassgelbe Flüssigkeit mit einer relativen Dichte von 0,8650 in Form eines reinen, milchig-weißen Pulvers. Der Gefrierpunkt liegt bei 8 °C. Der Siedepunkt beträgt 50–52 °C (13 Pa). Der Brechungsindex liegt zwischen 1,418 und 1,419. Die Viskosität der Flüssigkeit beträgt 6,5 mPa·s. Der Flammpunkt (offener Tiegel) liegt bei 58 °C. Es ist in den meisten organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Ethern, Ketonen, Estern, aromatischen Kohlenwasserstoffen usw. löslich, jedoch unlöslich in Wasser.
3: Test der verwachsenen Finger
Der Schmelzfingertest muss gemäß GBIT 30923-2014 „Polypropylen-Schmelzspritzverfahren für spezielle Werkstoffe“ durchgeführt werden; herkömmliche Schmelzfingerinstrumente sind nicht geeignet. Hohe Schmelztemperaturen erfordern die Anwendung des volumetrischen anstelle des Massenverfahrens.
Zu den inländischen Herstellern von Ausrüstung gehören Chengde Youte, Guangxin Electronic Technology, Hangzhou Jinmai und die Jilin Science and Education Instrument Factory. Importierte Ausrüstung stammt von Zwick. Die Chengde Jinjian Testing Instrument Co., Ltd. produziert ein Schmelzflussmessgerät MFL-2322H, das speziell für die NVR-Messung von Polypropylenmaterialien mit extrem hohem Fließvermögen entwickelt wurde und die Anforderungen der Norm GB/T 309232014 „Polypropylen-Schmelzspritzmaterialien für Spezialanwendungen“ erfüllt. Der Messbereich liegt zwischen 500 und 2500 cm/10 min.
Aktuell gibt es:
1. Shandong Daoen Polymer Materials Co., Ltd
2. Hunan Shengjin Neue Materialien Co., Ltd
3. Jinfa Technology Co., Ltd
4. Beijing Yishitong New Materials Development Co., Ltd
5. Shanghai Huahe Composite Materials Co., Ltd
6. Hangzhou Chenda New Materials Co., Ltd
7. Basel, Dalin, Südkorea
Veröffentlichungsdatum: 01.04.2024