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高分子材料加工工艺学 第四章 聚丙烯纤维

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聚丙烯纤维(共19张PPT)

聚丙烯纤维(共19张PPT)

聚丙烯的生产工艺
聚丙烯的生产方法
气相聚合
淤浆法
液相聚合法
引 发 剂 配 制
引
淤
发
浆
剂
聚
的
合
洗
除
干 燥
聚丙烯的生产工艺
循环丙烯
引发剂 溶剂
溶剂
3
1
7
4
溶剂循环 5
2
6
10
醇 15
11
16
8
13
不挥发物
废引发剂
水
9
17
19
12 14
18
20 21 22
成纤聚丙烯的性质及质量要求
• 分子量18~36万；分子量分布系数小于6。 工艺流程：混料-纺丝-拉伸-热定型
常用聚丙烯的熔融指数、加工方法及 产品用途
一 常规熔体纺丝
• 纺丝温度高于PP熔点100~130 ℃。 • 长丝：卷绕丝收集在筒管上，经热板或热辊在90~130 ℃拉
伸4~8倍，拉伸后热定型。 • 短纤：采用500或上千孔的喷丝板。初生纤维集束成
60~110ktex的丝束，在水浴或蒸汽箱中于100~140 ℃进行二 级拉伸，拉伸倍数为3~5倍，然后卷曲和松弛热定型，最
第三节 聚丙烯纤维的性能和用途 常用聚丙烯的熔融指数、加工方法及产品用途
• 熔点：164~176 ℃ 改善尺寸稳定性，改善纤维的卷曲度和加拈的稳定性，并使纤维的结晶度由51%提高到61%左右。
拉伸温度 一般控制在120~130℃左右。 聚丙烯结晶度：聚丙烯初生纤维(33~40%)； 聚丙烯结晶度：聚丙烯初生纤维(33~40%)；
555~1670 dtex
扁丝。 1 纺丝温度 纺丝区温度高于PP熔点100~130℃；

高分子材料学习培训课件-聚丙烯.ppt

高分子材料学习培训课件-聚丙烯.ppt

表 PP均聚物和PP共聚物的性能比较
3．填充和增强PP 4．茂金属PP
§2.3 PP的成型加工
2.3.1 加工性能 （1）PP熔体的流动性好，成型加工性能良好 （2）吸湿性小，成型前不需对粒料进行干燥 （3）无需太高的成型压力，易成型出薄壁长流程制 品 （4）熔体具有较明显的非牛顿性，粘度对剪切速率 和温度都较敏感 （5）具有结晶性，收缩率较大，有明显的后收缩 性，工艺参数对制品结晶度影响较大，进而影响制品 性能
（一）反应原理 阴离子型定向配位聚合
（齐—纳催化剂：TiCl3 + Al(C2H5 )3或AlCl(C2H5)2) （二）实施方法
1．浆液法（淤浆法）
（催化剂：石脑油=10：90）
（80~85%）
2．液态本体聚合 3．气相聚合
★ §2.2 结构与性能
2.2.1 PP结构
1．PP化学结构
PP为线型碳氢聚合物、非极性聚合物。 侧甲基的存在使PP主链略显僵硬，分子 的对称性降低。前者使其Tg和Tm升高，后者 使其下降，但由于使用齐格勒-纳塔催化剂可 制得高度规整性的PP，因而二者的净效应使 PP的Tg和Tm升高。
（2）光稳定性 PP光稳定性较差，户外使用需加稳定化
助剂。为提高PP和PE的光稳定性和抗热氧 老化能力，最常用的方法是添加抗氧剂和光
稳定剂。
（3）耐化学药品性 化学稳定性较优，但PP中有叔碳原子，更容易被氧化 性化学药品侵蚀。对发烟硫酸、浓硝酸和次磺酸在室温 下不稳定，对次氯酸盐、过氧化氢、铬酸等浓度较小、 温度较低时才稳定。但芳烃和氯代烃在80℃以上使它溶 解，酯类和醚类对它侵蚀。溶解、溶胀性与PE相似。 （4）燃烧性能 PP极易燃烧，有限氧指数为17.4。 （5）卫生性 属安全的树脂品种，加入助剂影响卫生性。

高分子材料加工原理(第四章)

高分子材料加工原理(第四章)
2、动态流动曲线

从动态实验不仅能表征粘弹流体的频率依赖性 粘度，而且能表征其弹性。测定值是复数粘度。
* () i ()
( )
G ( )
G ( ) ( )
——非牛顿流体粘性的表征 ——弹性的表征
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
（3）可预示某些聚合物流体的可纺性
d lg a d 1 / 2

2 10
结构黏度指数▣可用来表 征聚合物浓溶液结构化的 程度。▣越大，表明聚合 物流体的结构化程度越大。
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性



第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
②切力增稠的原因： 增加到某数值时，流体中有新的结构的形成。 大多数胀流型流体为多分散体系，固体含量较多，且浸润 性不好。静止时，流体中的固体粒子堆砌得很紧密，粒子 间空隙小并充满了液体，这种液体有一定的润滑作用。 较低时，固体粒子就在剪切力的作用下发生了相对滑 当 动，并且能够在原有堆砌密度大致保持不变的情况下，使 得整个悬浮体系沿力的方向发生移动，这时候表现为牛顿 流动； 增加到一定值时，粒子间碰撞机会增多，阻力增大； 当 同时空隙增大，悬浮体系总体积增加，液体已不能再充满 空隙，粒子间移动时的润滑作用减小，阻力增大，所以 a 增大。
点；
3、掌握聚合物流体切力变稀的原因；
本节作业
1、P118-1（1、2、3、5、9）、2、4、7
第一节 聚合物流体的非牛顿剪切粘性
【教学内容导读】 流体的粘性和牛顿粘性定律 非牛顿流体的流动行为及粘性表征
影响聚合物流体剪切粘性的因素
【课时安排】4课时

高分子材料与纺丝技术教学大纲

高分子材料与纺丝技术教学大纲

目录（下）《高分子材料与纺丝技术(jìshù)》教学大纲 (2)《非织造布后整理(zhěnglǐ)》教学大纲 (6)《非织造布性能与测试(cèshì)》教学大纲 (9)《非织造学》教学大纲(jiào xué dàɡānɡ) (13)《非织造产品设计》教学大纲(jiào xué dàɡānɡ) (17)《纺织厂空调》教学大纲 (20)《试验设计与数据处理》教学大纲 (23)《新型纤维》教学大纲 (29)《数字纺织技术》教学大纲 (33)《微机原理及其在纺织上的应用》教学大纲 (36)《花色纱线》教学大纲 (39)《环境科学与非织造材料》教学大纲 (42)《纺织科学中的纳米技术》教学大纲 (46)《高性能纤维》教学大纲 (50)《纺织电测技术》教学大纲 (53)《纤维物理和化学》教学大纲 (56)《色彩学与布艺》教学大纲 (59)《SPSS软件应用》教学大纲 (62)《MATLAB软件应用》教学大纲 (66)《进出口贸易实务》教学大纲 (71)《现代纺织技术》教学大纲 (75)《毛产品设计》教学大纲 (80)《色织物设计》教学大纲 (83)《产品开发学》教学大纲 (87)《服装概论》教学大纲 (90)《染整概论》教学大纲 (94)《差别化纤维》教学大纲 (98)《产业用纺织品》教学大纲 (102)《现代纺织科技》教学大纲 (106)《纺织商品学》教学大纲 (110)《生态染整技术》教学大纲 (113)《服装舒适性》教学大纲 (116)《织物的功能整理》教学大纲 (120)《新型纺纱》教学大纲 (123)《服装史》教学大纲 (127)《家纺设计》教学大纲 (130)《纺织品快速设计》教学大纲 (133)《服装心理学》教学大纲 (137)《过滤材料的结构性能》教学大纲 (140)《土工合成材料的应用》教学大纲 (143)《高分子材料与纺丝(fǎnɡ sī)技术》教学大纲课程(kèchéng)编号：课程名称：高分子材料与纺丝(fǎnɡ sī)技术学分：2 总学时：32 实验学时：0 课内上机学时：0 其它(qítā)实践环节：0适用专业：纺织(fǎngzhī)科学与工程一、本课程的性质和任务本课程是纺织工程专业的一门指定选修课程。

聚丙烯纤维介绍

聚丙烯纤维介绍

聚丙烯纤维由丙烯聚合而成，溶体纺丝，由于大分子上无极性基团，分子间力小，且由于分子链比较柔顺，故聚丙烯的玻璃化温度在0 ℃以下，纤维用聚丙烯必须采用等规聚合，使聚丙烯大分子中的各原子及基团在三维空间作有规律的排布，熔点可达165-170℃，由于丙烯分子间吸引力小，故聚丙烯树脂的分子量在20万甚至以上，熔体粘度大，故纺丝时熔体温度控制在比熔点高出100℃以上，一般为285℃甚至更高。

聚丙烯分子链柔顺，规整性好，纺丝成形过程中极易结晶，初生纤维结晶度高达50％，纺丝时将丝室温度控制在30℃以下，使初生纤维生成不稳定的假六方晶体，以便于后加工中进行拉伸。

制备粗特丙纶纤维也可用薄膜法短程纺设备，将挤压机出来的固化后的薄膜用带有沟槽的辊筒划裂成纤维。

丙纶密度0．91g／cm'，是化学纤维中比重最轻的品种，纤维不吸湿，标准条件下的回潮率接近于0，干湿状态下性能无明显变化，不霉不蛀。

由于不吸湿，染色困难，可采用纺前染色法解决丙纶的染色问题，但色谱不够齐全。

丙纶纤维强度和初始模量较高，与涤纶接近，耐磨与弹性均好，但当负荷增加时，丙纶的蠕变伸长大于涤纶，在高应力下的模量和断裂强度高于涤纶，因此丙纶是一种强韧性的纤维。

丙纶的玻璃化温度很低，因此热定形效果不稳定。

软化点为140-150℃，熔点165-173℃，在火焰中一面熔融，一面徐徐燃烧。

导热系数在纤维中最低，保温性能好。

丙纶是碳链高聚物，大分子链无薄弱环节，化学稳定性好，除在氯磺酸、浓硝酸等氧化性酸中发生破坏外，对其他酸的抵抗性能良好。

耐碱性强，除了浓的苛性钠外，其他碱对丙纶强度无影响。

丙纶耐一般有机溶剂如乙醇、乙醚、苯、丙酮、汽油、四氯乙烯中均不溶解，在热苯和汽油中发生膨润、能溶于热的氯苯、四氢萘和十氢萘中。

丙纶具有良好的电绝缘性能，但加工中容易积聚静电，纯丙纶纤维可纺性能较差。

丙纶纤维容易老化，因为聚丙烯大分子链中的叔碳原子上的氢原子相当活泼，易受光，热等影响而产生活泼的游离基，并引起游离基连锁降解反应，促使大分子链断裂。

第四章 聚丙烯纤维

第四章 聚丙烯纤维

第四章 聚丙烯纤维
3.丙烯聚合 丙烯聚合类型可分为五类，即溶液聚合法、淤浆聚 合法、本体聚合法、气相聚合法和本体法-气相法组合 工艺。 （1）溶液聚合法 溶液聚合是早期采用的方法。丙烯 单体在160~170 ℃的温度、2.8~7.0MPa的压力和催化 剂作用下进行聚合，得到的聚合物溶解在溶剂中。该方 法工艺流程长，无规物含量高，成本极高。溶液聚合工 艺已被淘汰。
第四章 聚丙烯纤维
对于第一代催化剂，TiCl3是通过用Al还原TiCl4制
得的。TiCl3和AlCl3的结晶混合物通过研磨粉碎至比表
面积为30m2/g—40m2/g，转化为具有较高活性δ -态。
第二代催化剂的TiCl4用一氯二乙基氯（DEAC）还原为
TiCl3，该物质在去除绝大部分的铝组分后转化为高度
第四章 聚丙烯纤维
均相茂金属催化剂迅速发展的原因有： ①高活性，几乎100％金属形成活性中心（原来钛系 只有1％~3％）； ②单一活性中心，可获得分子量分布很窄（1.051.8），共聚物组成均一的产物； ③立构规整能力高。 因此，可以实现聚合物结构设计和性能控制，如密 度、分子量及其分布（包括单峰或双峰）、共聚物组成 分布、共单体结合量、侧链支化度、晶体结构、熔点等。 茂金属催化剂用于淤浆聚合、溶液聚合、气相聚合等 方法，无需脱灰工序。在许多方面，茂金属催化剂已超 过钛系Z-N催化剂，可以说茂金属是带有革命性的催化剂。
第四章 聚丙烯纤维
2.催化剂 催化剂是配位聚合的核心问题。过去等规聚丙烯 (IPP)的聚合均采用多相Ziegler-Natta（Z-N）催化剂 完成，经过40多年的改进发展，已由最初的第一代常 规TiC13催化剂，发展到现在的高活性、高性能的第三 代和第四代的催化剂，不仅催化活性呈几百乃至几千 倍的提高，而且等规度达到98%以上的高水平，产品无 须脱灰和脱无规物，甚至无须造粒。近年来出现的金 属茂催化剂，以其高效性得到了迅速发展。

聚丙烯纤维的发展特性与生产工艺

聚丙烯纤维的发展特性与⽣产⼯艺聚丙烯纤维的发展:特性与⽣产⼯艺B.Schmenk等著刘越译李理校1定义根据10.88版DIN 60001第3部分,聚丙烯(polypropylene)纤维属于聚烯烃(poyolefin)纤维⼀类。

聚丙烯适合于纤维纺制是由于丙烯特殊的部位及有规⽴构聚合作⽤⽽成为线性⼤分⼦。

按照8.91版DIN 60001第4部分以及87版ISO104321标准,聚丙烯的标记符号为PP。

2发明及发展⼄烯,作为聚烯烃的代表,很久以来⼈们⼀直认为是难于聚合的,⽽且只有在⾼压才可实现聚合。

1953年,Karl Ziegler开发出⼀种在低温常压下借助⾦属催化剂的转变实现⼄烯聚合的⽅法。

与游离基聚合、具有⼤量分⽀的⾼压聚⼄烯相⽐,该法所⽣产聚⼄烯具有⾼结晶度,类似于聚酰胺。

这⼀发现奠定了聚⼄烯聚合的基础。

那时,GiulioNatta,当时的⽶兰⼯业化学聚合技术研究院的负责⼈,借助于所谓的Ziegler催化剂成功地进⾏了α2烯烃和苯⼄烯的聚合。

最初的全同聚丙烯实验室规模的⽣产开始于1954年初。

不久G.Natta就能解释结晶聚丙烯的结晶结构及其⽴体结构,⽽且还引⼊了“等规”(isotactic)“、⽆规”(atactic)以及“间规”(syndiotactic)等术语。

他成功地证实了从溶剂中萃取出的不溶物碎块主要是全同结构物质,适合于⾼强度长丝的⽣产。

这种全同结构决定了它对应于好的结晶能⼒,亦即相应于好的物理性质。

通过挤出以及其后的牵伸所纺制的单丝的截⾯强度为750 N/mm2。

1963年,GiulioNatta和Karl Ziegler因为他们所做的⼯作⽽荣获诺贝尔奖。

Montecatini早在1957年就开始了聚丙烯的⼯业化⽣产。

聚丙烯纤维的⼯业化⽣产最早是由意⼤利企业Chimiche公司(意⼤利Terni)开始的,商标名为Meraklon,该纤维被推向市场之后不久,从那时起,这种新的纤维开始与其他的⼯业化化学纤维(聚酯、聚酰胺及聚丙烯腈)⼀道出现在⼈们⾯前。

第四章 纤维(高分子材料)


四、纤维的加工（一）纤维的加工方法
生产工序
原料的制备
纺丝熔体或溶液的制备
纺丝
后加工
纺丝是纤维生产过程的核心工序，对纤维的结构及性能 有重要影响。 根据纺丝前原料的状态的不同，将纺丝分为熔体纺丝和 溶液纺丝。 溶液纺丝中，由于凝固机理不同，又分为湿法纺丝和干 法纺丝。[纺丝方法] 象聚乙烯、聚丙烯、聚己内酰胺和聚对苯二甲酸乙二醇 酯的熔点低于它们的热分解温度，可以进行熔体纺丝。 而聚丙烯腈、聚氯乙烯和聚乙烯醇的熔点与热分解温度 接近，甚至高于热分解温度，纤维素及其衍生物观察不到熔 点，只能采用溶液纺丝。
（二）合成纤维
1. 聚酰胺纤维（酰胺纤维、尼龙、锦纶）（Polyamide fiber ） （1）含义：由熔融的聚酰胺树脂抽丝而成。 （2）品种：按原料中C原子的不同有： ①聚己内酰胺纤维（尼龙-6、锦纶、卡普纶） ②聚庚酰胺纤维（尼龙-7）③聚壬酰胺纤维（尼龙-9） ④聚w-氨基十一酰纤维（绚丽尼龙-11） ⑤聚酰胺-66纤维⑥ 聚酰胺-1010纤维 ⑦聚酰胺-610纤维 （3）特性：具有强度、弹性高，耐摩擦、冲击、疲劳，电 绝缘性好。耐碱而不耐酸，耐热和耐光较差，保暖性差，易 皱折，对氧化剂、化学腐蚀性尚好。不发霉、不怕虫蛀。 （4）用途：织造袜子和衣料，也用于制造帘子线，渔网， 绳索，传送带，降落伞等。
一、纤维的分类
1.按长度分 2.按来源分 3.按材质分 连续纤维，如聚酯长丝、真丝、单丝。 一定长度的纤维：长纤维（如羊毛），短纤维（如棉花）。
二、纤维的主要性能指标
1、纤度 2、捻度 用来表示纤维粗细程度的概念。有定长制和定重制两种衡 3、断裂强度 量方法。 捻度是指单位长度（cm）纱线上纤维缠绕的圈数，用捻数 表示。 4、断裂伸长率ε（延伸度） 常用相对强度来表示化学纤维的断裂强度，即纤维在连续 定长制是指用一定长度的纤维所具有的重量来表示纤维 5、弹性模量（初始模量或杨氏模量） 增加负荷的作用下，直到断裂所能承受的最大负荷与纤维的纤 指纤维或试样在拉伸至断裂长度比原来增加的百分数。 的粗细，单位有特数tex和旦数denier两种。 度的比值，单位如N/tex、N/denier等。 6、回弹率 特数是指1000m长纤维或纱线在公定回潮率时所具有质 指纤维受拉伸到伸长率为原长的1%时所需的应力。它表 量的克数。 7、吸湿性 征了纤维对小形变的抵抗能力。弹性模量的大小取决于聚合物 将纤维拉伸至产生一定伸长后撤去负荷，经一定时间 旦数则指9000m长的纤维或纱线在公定回潮率时所具有 的化学结构以及分子间相互作用力的大小，也与纤维的取向度 （30~60s，视测试器而定），测定纤维弹性回缩后的剩余伸长， 指在标准温度和湿度（20±3℃、相对湿度65%+3%）条 质量的克数。 和结晶度有关。 可回复的弹性伸长与总伸长之比称为回弹率。 件下纤维的吸水率。一般用回潮率R或含湿率M表示。 旦数与特数之间的关系为:1den=9tex。 定重制用一定质量的纤维或纱线所具有的长度来衡量纤 吸湿性低的纤维容易产生静电，不但给加工带来困难， 旦数和特数越大，表示纤维越粗。 维粗细程度，单位为支数，支数越大，表示纤维越细。 而且使织物附尘和沾污。另外，吸湿性差的纤维制成织物， 支数分为公制和英制。公制是在公定回潮率时每克（毫 不易吸收人体排出的潮分，使人有闷热和潮湿的感觉。 克）纤维所具有的长度米（毫米）数。 公支数 = 纤维的长度m（mm）/纤维重量g（mg）

《聚合物加工工艺及设备》教学大纲

《聚合物加工工艺及设备》课程教学大纲课程代码：MMEN1012课程类别：专业教学课程授课对象：高分子材料与工程等专业开课学期：6学分：3学分指定教材：李光，《高分子材料加工工艺学》，中国纺织出版社，2023年一、教学目的：聚合物加工工艺与设备是高分子材料与工程专业的重要专业根底课程，也是专业的核心课程。

本课程从高分子材料加工的应用角度动身，说明高分子材料的组成、工艺及设备在生产加工中所起作用，并说明加工工艺对高分子材料构造与性能的影响关系。

初步把握化学纤维、塑料、橡胶三类高分子材料的典型品种及其制品的生产原料、成型加工工艺及设备，为具有初步的高分子材料企业工作力气以及高分子材料的研发力气打下根底。

二、课程目标通过本课程的教学，使学生具备以下力气：1、课程目标1：能从成型加工根本原理动身，以高分子材料的加工性能和使用性能为基点，确定材料成型加工方法、工艺条件和工艺设备，进展高分子材料的开发和成型加工工艺流程的设计优化。

2、课程目标2：能运用高分子材料工程的思维方法，推断高分子材料的成型加工方法、工艺条件及其把握、成型加工设备对制品性能的影响，提出优化解决的方案。

3、课程目标3：能通过分析高分子材料成型加工相关的试验结果，争论加工工艺及其参数、加工设备选择对高分子材料性能的影响等高分子材料工程问题，取得有效的结论。

三、课程目标与毕业要求的对应关系：通过本课程的学习，确立聚合物构造与性能之间关系，其主要任务是使学生把握有关聚合物的多层次构造、分子运动及主要物理、机械性能的根本概念、根本理论和根本争论方法，为从事高分子设计、改性、加工，应用奠定根底。

毕业要求1. 工程学问指标点1.4把握高分子化学、高分子物理、高分子课程目标课程目标1达成途径课程讲授、材料成形加工及其表征等专业专业学问，并作业、争论能将其用于解决高分子材料领域的简洁工2.问题分析程问题。

2.3能够正确表达一个工程问题解决方案并课程目标2课程讲授、3. 设计/ 开发分析其合理性。

聚丙烯纤维最新课件

⑵冷却条件
冷却速率快，卷绕丝易生成不稳定的碟状液 晶结构。冷却速率慢，卷绕丝易生成稳定的单斜 晶体结构。实际生产中丝室温度以偏低为好，侧 吹风时可为35～40℃，环吹风时可为30～40℃， 送风温度为25℃，风速0.3～0.4m/s。
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⑶喷丝头拉伸 喷丝头拉伸倍数比涤纶纺丝低，一般为60
平膜挤出法：纤度较均匀，手感和耐冲击 性较差。
吹塑薄膜法：产量高、手感好、纤度均匀 性较差。
主要用途：地毯底布、编织袋、工业织物、 绳索等。
⒉撕裂纤维（原纤化纤维）
将挤出或吹塑得到的薄膜经单轴拉伸使大 分子沿拉伸方向取向，拉伸方向强度↑，垂直 拉伸方向强度↓，然后薄膜通过针辊或齿辊等 破纤装置，被开纤，再经物理、化学或机械作 用使开纤薄膜进步离散成纤维网状物或连续丝 条，长丝。
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第四节 聚丙烯纤维的改性及新品种
一、可染聚丙烯纤维 二、高强高模聚丙烯纤维 三、细旦及超细旦聚丙烯纤维 四、阻燃聚丙烯纤维 五、远红外聚丙烯纤维 六、三维卷曲中空聚丙烯纤维 七、其它改性聚丙烯纤维
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复习题
1、聚丙烯纤维有哪些特点 2、聚丙烯切片的等规度和熔融指数是如何测定的 3、聚丙烯纺丝时为什么纺丝温度要远高于熔点 4、为了抑制聚丙烯的老化经常加入哪些添加剂，它 们都有哪些作用 5、简述割裂纤维和撕裂纤维的制造过程 6、简述聚丙烯的短程纺丝 7、简述聚丙烯的熔喷纺丝法 8、简述聚丙烯的膨体长丝生产法 9、简述聚丙烯的纺粘法非织造布生产法 10、简述聚丙烯的常规长丝复丝生产法
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二、成纤聚丙烯的性能特点和质量要求 切片的主要指标：
等规度≥95％ 粘均分子量 18～20万 熔融指数 6～15 g/10min 含水率<0.1% 灰分<0.05%
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据NTH 公司称，1997 年以来，世界范围内 许可的PP 新增产能的55%都是采用 Novolen 气相工艺，今后气相工艺还将有 逐步增加的趋势。 目前，世界上气相法PP 生产工艺主要有BP 公司的Innovene 工艺、智索公司的Chisso 工艺、联碳公司的Unipol 工艺、BASF 公 司的Novolen 工艺、住友化学公司的 Sumitomo 工艺以及Basell 公司开发的 Spherizone 工艺等。


(1) Spherizone 工艺 Spherizone 工艺采用的是Basell 公司开发 的多区循环反应器（MZCR）技术，是目前 世界上最新颖、最先进的聚丙烯生产工艺。 其工艺流程如图1所示。 Spherizone 工艺采用的特殊设计的环型反 应器由两个反应区组成，聚合物颗粒在多区 循环反应器的两个不同反应区之间循环。在 上升反应区，聚合物颗粒被单体气流以流态 化的形式向上带走。在反应器的顶部，聚合 物颗粒进入下降反应区，在重力作用下聚合 物颗粒沉降到反应器底部，然后又被送到上 升反应区，重复上述反应循环。
高分子材料加工 工艺学
第四章 丙烯纤维
第四章 聚丙烯纤维
聚丙烯纤维在我国简称丙纶。 1954年Ziegler和Natta发表了等规聚丙烯的制造专
利，即Ziegler-Natta催化剂，于l 957年意大利 Montefibre公司实现了聚丙烯纤维的工业化生产。 以后英国、美国相继开始生产等规聚丙烯短纤维。
1. 丙烯的聚合工艺

聚丙烯生产工艺按聚合类型可分为淤浆法、 溶液法、本体法、气相法和本体-气相法组 合工艺5 大类。近年来，气相和本体工艺的 比例逐年增加，界各地在建和新建的PP 生 产装置将基本上采用气相工艺和本体工艺， 尤其是气相工艺的快速增加正挑战居世界第 一位的Spheripol 工艺（本体-气相法组合工 艺）。
丙纶原料来源丰富，制造工艺简单、成本低廉。丙
纶具有许多优良的性能，可供服装、装饰及产业用 品使用，并在此三大领域内有广阔的前景。 我国近年丙纶获得了极大发展，目前产量已达百万 吨以上。

第一节 聚丙烯纤维的原料
聚丙烯纤维的原料是等规聚丙烯，等规聚
丙烯是以丙烯为原料，用配位阴离子作催 化剂聚合而成的，下面简要介绍等规聚丙 烯的制造方法 一、等规聚丙烯的合成 等规聚丙烯的制造，理论上可使用配位 阴离子催化剂进行聚合反应，而在生产上 则有独自的聚合催化体系和制造工艺pol 工艺 Unipol 工艺是联碳公司和壳牌公司在20 世纪80 年代中期联合开发的一种气相流化床PP 工艺， 是将应用在聚乙烯生产中的流化床工艺移植到PP 生产中的工艺，其工艺流程如图4所示。该工艺反 应器为上部扩径的圆柱形立式压力容器。聚合反 应热是靠循环的冷丙烯气体的显热除去。Unipol 工艺有许多独一无二的优势，其中最大的优势是 其单线生产能力高。 目前，世界上有18 个国家的51 条生产线采用 Unipol工艺进行生产，总生产能力为1150.0 万吨 /年。
(2)烷基铝化合物
烷基铝化合物通常有三乙基铝A1(C 2H 5)3和
二乙基氯化铝A1 (C 2H 5)2Cl等。三乙基铝可 用铝、异丁烯及H2在高温下进行反应得到三 异丁基铝，再加入乙烯置换得三乙基铝；也可 用氮乙烯与活化了的铝反应，再用钠还原制得 在工业生产中除使用上述两种催化剂外，添 加适当的第三组分以使其活性提高，从而使聚 合物立构规整性改善。加入的第三组分包括无 机化合物．有机金属化合物及含有N、o、P、 s或卤素等的有机化合物，它们多数是供电子 体与TiCl3或烷基铝形成络合物。



(4) Chisso 工艺 Chisso 工艺是在Innovene 气相法工艺技 术基础上发展起来的，两者有很多相似之 处，尤其是反应器的设计基本相同，工艺 流程如图3 所示。Chisso 工艺的设计要更 简单，能耗更小；Chisso 气相法聚丙烯工 艺采用由Toho Titanium 公司研制的THCC 催化剂，该催化剂具有很高的活性和选 择性，典型活性为25000～40000 g PP/g cat. 目前世界上采用Chisso 气相法聚丙烯工艺 的生产装置有6 套，总生产能力为142.2 万 吨/年。


(3) Innovene 工艺 Innovene 工艺又名BP-Amoco 工艺，其 工艺流程如图2 所示。该工艺的主要特点是 采用独特的近活塞流的卧式搅拌床反应器。 反应器为卧式圆柱形压力容器，在轴向设 有搅拌器，相当于3 台以上完全混合槽式反 应器的效果。 目前世界上采用Innovene 工艺技术的聚丙 烯生产装置有20 多套，总生产能力约为 625.5 万吨/年.
2.配位阴离子催化剂及其种类
等规聚丙烯的聚合反应，需要使用配位阴离子
催化剂进行催化聚合。工业上最常用的是TiCl3 和烷基化合物的组合体，具体种类如下。
(1)三氯化钛：TiCl3通常是用H2、金属或金属
有机化合物还原TiCl4而得。它是离子型的结晶， 有、、和四种晶型，其制备方法及催化作 用参见表1。


Spherizone 工艺的采用气相循环技术，采 用MC系列Z-N 催化剂，可生产出保持韧性 和加工性能同时又具有高结晶度和刚性的 更加均一的聚合物。它可在单一反应器中 制得高度均一的多单体树脂或双峰均聚物。 目前该工艺在世界范围内总生产能力为三 百多万吨/年，共有11 套装置。



(2)Novolen 工艺 1969 年BASF 和Shell 的合资ROW 公司在 德国Wesseling 采用立式搅拌床反应器建 成世界上第一套2.5 万吨/年的气相聚丙烯 工业装置，命名为Novolen 工艺，其工艺 流程如图5所示。Novolen 气相工艺采用两 台带双螺带搅拌的立式反应器，该反应器 使气相聚合中气固两相之间分布比较均匀。 目前世界上采用Novolen 工艺的生产装置 有25套，总生产能力约为470.0 万吨/年。