PP纤维（精选3篇）
PP纤维 篇1
随着世界经济的迅速发展, 近二十多年合成纤维的需求量日益增长。聚丙烯纤维是合成纤维的一种, 世界聚丙烯纤维产量年平均增长率为12%。1996年, 世界聚丙烯纤维产量大约58%用于产业用纺织品领域;3%用于服装;43%用于装饰。目前我国聚丙烯纤维的自给率不足六成, 其余依靠进口。特别是我公司所处的中国华南地区大型生产聚丙烯装置还没有一套小批量或大批量生产类似CS820的产品, 而该地区所需聚丙烯纤维料逐年上升, 其来源主要是进口, 如韩国、日本、台湾等地所产。针对目前聚丙烯纤维的发展趋势及状况, 为了实现产品的多品种, 提高竞争力, 中国石油化工股份有限公司广州分公司成功地开发了CS820纤维级PP树脂。
中石化股份有限公司广州分公司聚丙烯 (PP) 二装置是采用日本三井油化专利技术的一液一气两釜的本体法工艺技术、钛系催化剂, 装置生产能力原设计为4万吨/年, 现扩能改造为7万吨/年, 只能生产均聚物牌号的PP树脂。按三井油化专利技术生产纤维级CS820是在聚合工段生产通用料F401为基础上采用助剂按比例混和后单独下料, 而固体DB-STB[1, 3-双 (叔-丁基过氧异丙基) 苯和聚丙烯粉末的混合物]主要是调整熔融指数需要单独下料。由于DB-STB的熔点为30℃左右, 容易因聚丙烯粉料温度高而粘在管壁, 生产的工艺参数由三井油化提供。在生产过程中因粘在管壁上的DB-STB累积到一定程度时掉落导致熔融指数波动大和工艺参数不合理而频繁引起缠刀停车或堵塞水箱, 需要很长时间清理水箱, 为了保证聚合工段装置继续运行而不得不包聚丙烯粉料, 严重影响装置负荷和经济效益。为了使装置效益最大化, 通过技术分析论证和为了降本增效, 确定了以PP通用树脂CF501为基础, 采用在装置造粒工段添加降解剂 (液体过氧化物) 代替DB-STB (进口) 的方法和优化工艺参数, 利用降解剂受热降解后可使PP分子链断裂、降低树脂重均分子量、提高树脂MFR的原理, 生产出MFR为24～26g/10min的纤维级专用树脂CS820。
1 降解原理
用降解法生产纤维级PP, 主要是在PP粉料树脂混炼造粒过程中添加定量降解剂, 使PP分子链断裂, 提高产品MFR。本工作使用的降解剂为引发剂A。降解原理为:
(1) 液体过氧化物在混炼机内受热分解产生过氧化物自由基;
(2) 过氧化物自由基攻击PP分子链上的叔碳原子, 夺走上面的氢原子, 产生PP自由基分子链;
(3) PP自由基分子链叔碳原子在位发生断裂, 使长分子链断裂为短分子链; (4) 液体过氧化物完全耗尽, 不再产生过氧化物自由基, 降级结束。随着PP分子链的断裂, 重均分子量降低, MFR提高[1,2]。
2 CS820的生产设计
2.1 原料
丙稀, 聚合级, 纯度为不小于99.6%;氢气, 纯度为不小于99.5%, 均为中石化股份有限公司广州分公司生产。液体过氧化物引发剂A, 微黄色透明液体, 化学名称:二叔丁基过氧化物/过氧化二叔丁基, 分子式为C8H18O2, 分子量:146.22;含量:≥98.5% , 比重 (20/4℃) :0.795～0.7995 , 熔点:40℃ , 沸点:111℃, 折光率 (20℃) :1.388～1.390 , 理论活性氧含量:10.94% , 活化能:146.95kJ/mol;半衰期分解温度:193℃ (1分钟) , 149℃ (1小时) , 126℃ (10小时) , 兰州助剂厂生产。助剂A、B均为市售。
2.2 技术指标控制
纤维级PP专用树脂CS820是根据用户需要开发生产的, 纤维制品强度高。该产品技术指标控制为24～26g/10min, 等规指数不小于96.0%, 拉伸屈服应力不小于31MPa。产品MFR的控制分两方面: (1) 基础树脂 (CF501) MFR的控制。通过调节聚合氢气加入量的方法[3], 氢气加入量与CF501正常生产时相同。 (2) 纤维级PP树脂 (CS820) MFR的控制。在基础树脂CF501混炼造粒过程中加入引发剂A的方法, 即利用降解法生产。
3 生产过程及控制
3.1 聚合工段
以生产CF501 (MFR为3.2～4.6g/10min) 粉料为基础进行专用树脂CS820的生产, 不仅生产过程控制方便, 而且可以保证降解后产品的相对分子质量大小适合, 保证最终树脂的力学性能。按照生产CF501的各项控制指标进行操作, 聚合工段不发生变化, 操作和控制简便易行。
3.2 添加剂的配制
(1) 按规定配方, 将助剂A、B、C按比例加入添加剂罐Z509中, 启动混合程序, 混合时间为30分钟, 混合后下至使用罐TK502内备用。
(2) 按有关安全规定操作, 将引发剂A加入引发剂罐 (D503) 内和加至规定液位, 并用氮气微正压保护, 避免引发剂A挥发。
3.3 造粒工段
根据引发剂A特性, 注入引发剂A前同步降低筒体温度和齿轮泵、模板的加热蒸汽压力, 并降低颗粒水温度和增大槽隙。达到转产条件时, 在生产CF501基础上启动降解剂注入泵, 将引发剂A注入筒体第一段, 缓慢调整冲程, 注意筛网前后压差变化, 保证熔融物料压力缓慢下降, 避免快速下降而导致缠刀停车现象。造粒系统运行参数见表1。
注:造粒的齿轮泵和模板是蒸汽加热的, 通过调整压力控制温度。
3.4 引发剂A加入量的控制
目标产品要求在24～26g/10min, 考虑到产品用于生产纤维制品, 因此要求产品的相对分子质量分布大小略窄。过多加入引发剂A会造成降解严重, 使产品的相对分子质量过小, 产品性能差;而过少加入引发剂A会导致产品MFR低, 产品不合格。因此, 控制好引发剂A注入泵的注入量是生产中的关键。
由表2可见, 随着引发剂A加入量的增加, 筛网前后压力 (P531、P532) 逐渐减小, 齿轮泵转速也缓慢降低, 主要是MFR逐渐增大时导致树脂的流动性更好。这是由于引发剂A增加导致PP重均分子量下降, 但数均分子量变化不大, 因而相对分子质量分布变窄, 从而熔体流动性增大和黏度降低, 剪切速率对黏度的感性下降, 确保了PP产品在高速纤维挤出时生产稳定, 纤维制品力学性能好。
注:筛网所用目数为200目。
实际生产中控制引发剂A的加入量约为23.35kg/h, 以保证产品的MFR为25g/10min左右;每次转产时间基本上控制在30分钟左右, 过渡料大约为4吨左右。
4 产品性能及加工使用情况
4.1 产品性能
从表3看出, 生产的CS820产品的各项指标达到国家产品标准指标。
4.2 加工使用情况
由广东省佛山市稳德福无纺布有限公司对生产的CS820进行试用, 在使用的过程中没有出现异常情况, 布面没发现有并丝、断丝、破洞之类的现象, 从表4 (使用企业实验室的检测结果) 看出, CS820力学性能好, 满足该公司企业标准。
从广东省开平华达士制布实业有限公司提供使用CS820制品性能检测结果看 (表5) , CS820完全可以代替进口料, 满足企业标准。
5 结 论
(1) 采用引发剂A降解法生产纤维级PP树脂CS820, 性能达到国家产品标准指标, 纤维制品的各项性能也符合技术指标要求。
(2) 采用引发剂A降解法生产纤维级PP树脂CS820, 生产过程容易操作和控制, 连续运行时间超过7天。
(3) 采用引发剂A降解法生产纤维级PP树脂CS820, 大幅度降低聚丙烯粉料的包装量和单耗。
摘要：通过调节液体过氧化物 (引发剂A) 加入量控制聚丙烯产品的熔体流动速率 (MFR) , 生产出MFR为2426g/10min的纤维级专用树脂CS820, 产品灰分小于0.03%、拉伸屈服应力不小于31MPa, 清洁度不大于4。经应用产品加工性能、纤维制品力学性能好, 满足质量标准。
关键词：聚丙烯,降解法,液体过氧化物,纤维级,树脂
参考文献
[1]厉雷, 左逢兴, 戈新生, 等.塑料技术手册[M].北京:化学工业出版社出版, 1996:50-55.
[2]向小刚, 胡红村.化学降解法生产聚丙烯专用料的研究[J].湖北化工, 2003 (2) :33-34.
[3]洪定一.聚丙烯-原理工艺与技术.北京:中国石化出版社, 2002.
PP纤维 篇2
1 实验部分
1.1 实验原料
木纤维:平均长度小于6 mm,平均粒径60~100目,天津中创同盛建材实业有限公司生产;
聚丙烯:T30S,中国石油化工股份有限公司武汉分公司生产;
马来酸酐接枝聚丙烯:接枝率为1%,上海日之升新材料发展有限公司生产;
硅烷偶联剂:KH-570,应城市德邦化工有限公司生产;
发泡剂母粒、复合发泡助剂母粒:自制。
1.2 主要仪器设备
同向平行双螺杆挤出机,CTE35,科倍隆科亚(南京)机械有限公司;塑料注射成型机,EM120-V,震德塑料机械有限公司;扫描电子显微镜,KYKY2008B,北京中科科技仪器技术发展有限责任公司;液晶式摆锤冲击试验机,ZBC-4B,深圳市新三思计量技术有限公司;微机控制电子万能试验机,Wd W-10C;专用模具,自制。
1.3 制备工艺
先将木纤维于80℃烘24 h,再采用熔融共混法以马来酸酐接枝聚丙烯为相容剂,加入占木纤维质量分数为0.2%的硅烷偶联剂,制备木纤维/PP复合材料母粒。然后将木纤维/PP复合材料母粒、发泡剂母粒和复合发泡助剂母粒按一定配比混合均匀,在塑料注射成型机上利用“二次开模”法制备标准哑铃型发泡样条。另外,采用与以上实验相同配比和工艺条件(但不添加发泡剂)制备标准的哑铃型未发泡试样,与发泡试样进行对比。
1.4 性能测试
拉伸强度按GB/T 1040.2—2006进行测试;悬臂梁冲击强度按GB/T 1043—1993进行测试,采用标准尖缺口试样;弯曲强度按GB 9341—2000进行测试;复合材料的密度:在20℃条件下进行测试。
泡孔平均直径测量:将制取的发泡样品浸入液氮2 h后取出脆断,制成小片。断口表面喷金,用扫描电子显微镜在不同放大倍率下观察断口形貌。利用图形分析软件Photoshop和Image-pro对扫描电镜照片进行处理,所统计泡孔个数大于100个。泡孔直径为发泡样品泡孔的平均直径。
2 结果与讨论
2.1 木纤维掺量对木纤维/PP复合微孔发泡材料力学性能的影响
2.1.1 木纤维掺量对木纤维/PP复合材料冲击性能的影响(见图1)
由图1可见,随着木纤维掺量的增加,发泡材料和未发泡材料的冲击强度均降低,但发泡材料的冲击强度要高于未发泡材料。这是因为发泡材料中的微小泡孔能使高聚物中的微隙圆孔化,微孔实际起到了一种类似橡胶颗粒增韧塑料的作用。在外力作用下,微孔周围引发大量银纹和剪切带,吸收能量达到增韧的作用,但随着木纤维掺量的增加,其会发生团聚,就会形成新的应力集中点,使得发泡材料和未发泡材料的冲击强度降低[4]。
2.1.2 木纤维掺量对木纤维/PP复合材料拉伸性能的影响(见图2)
由图2可见,随着木纤维掺量的增加,发泡材料和未发泡材料的拉伸强度均呈先提高后降低的趋势。当木纤维掺量为15%时,未发泡材料的拉伸强度达到最大,比纯PP提高了24.1%;当木纤维掺量为10%时,发泡材料的拉伸强度达到最大,比纯PP提高了32%。复合材料拉伸性能的提高是由于木纤维的加入起到一定结晶核的作用,导致共混物的结晶度有不同程度增加,从而使其拉伸强度增强。这也说明木纤维在PP中的分散性较好,但随着木纤维掺量的进一步增加,团聚的木纤维就会分布在PP中,使PP基体中的缺陷增多,受到外力作用时产生应力集中现象致使拉伸强度下降,且发泡材料的拉伸强度要低于未发泡材料,这是由于微孔的存在,发泡材料的有效截面积减少,所以拉伸强度比未发泡材料的低。
2.1.3 木纤维掺量对弯曲性能的影响(见图3)
由图3可见,随着木纤维掺量的增加,复合材料的弯曲强度都有显著的提高。当木纤维掺量为15%时,发泡材料的弯曲强度达到最大,比纯PP提高了53.3%;未发泡材料在木纤维掺量为20%时,弯曲强度达到最大,比纯PP提高了49.3%,之后随着木纤维掺量的增加,复合材料的弯曲强度缓慢下降,且发泡材料的弯曲强度高于未发泡材料,这是因为在发泡材料中,微孔对基体受力所产生的裂纹尖端钝化,阻止裂纹在应力作用下扩展,提高弯曲性能[5]。
2.2木纤维掺量对木纤维/PP复合微孔发泡材料密度的影响(见图4)
由图4可见,随着木纤维掺量的增加,发泡材料和未发泡材料的密度都逐渐增大,且发泡材料的密度小于未发泡材料,这说明随着木纤维含量的增加,发泡复合材料的气泡逐渐减少,即发泡效果是逐渐减弱的。
2.3木纤维掺量对木纤维/PP复合微孔发泡材料微孔结构的影响
图5为木纤维掺量分别为0、5%、10%、15%、20%、25%时,木纤维/PP复合微孔发泡材料的扫描电镜图。图6为木纤维掺量对木纤维/PP复合微孔发泡材料泡孔直径的影响。
由图5可见,未添加木纤维的发泡材料,泡孔较大,大小不一,且出现并泡及泡孔堆积现象,而添加木纤维后,泡孔直径变小,泡孔个数增多,泡孔分布均匀,基本上没有并泡现象。在木纤维掺量为5%时,泡孔直径最小,泡孔个数最多[6,7]。
由图6可见,随着木纤维掺量的增加,发泡材料的泡孔直径基本呈增加趋势,但当木纤维掺量小于15%时,发泡材料的泡孔直径都小于纯PP发泡材料(27.1μm),在木纤维掺量为5%时,复合材料的泡孔直径最小,为20.5μm,说明添加少量的木纤维能改善微孔结构。这是因为木纤维填料的小尺寸和大表面积效应,泡孔的临界成核半径小,而使得复合材料的泡孔直径小,且木纤维可以提高PP的熔体强度,能有效抑制泡孔在长大过程中的迁移扩散和泡孔合并现象。但当木纤维掺量超过一定值后,复合材料的熔体强度进一步提高,使得泡孔成核困难,且由于木纤维掺量增多,其发生大量团聚,因此成核点减少,泡孔的临界成核半径变大,使得发泡材料的泡孔直径变大,致使发泡效果下降。
3 结语
(1)木纤维的加入能显著提高木纤维/PP复合材料的力学性能,随着木纤维掺量的增加,复合材料的力学性能都呈先提高后缓慢降低的趋势,而复合材料的密度随木纤维掺量的增加逐步增大。
(2)木纤维掺量过大,会使得发泡效果降低,在木纤维掺量为5%时,复合材料的泡孔直径达到最小,为20.5μm。
(3)综合考虑各种因素,木纤维的最佳掺量为5%,此时发泡复合材料的冲击强度为5.2 k J/m2、拉伸强度为38.8 MPa、弯曲强度为48.9 MPa、密度为0.83 g/ml、泡孔直径为20.5μm。
摘要：用化学发泡法注塑成型制备了木纤维/PP复合微孔发泡材料。研究了木纤维掺量对木纤维/PP复合微孔发泡材料力学性能、密度及微孔结构的影响。结果表明,木纤维的添加使得材料的力学性能显著提高,且木纤维/PP复合微孔发泡材料的冲击强度和弯曲强度要高于未发泡材料,而未发泡材料的拉伸强度要高于木纤维/PP复合微孔发泡材料;复合材料的密度随着木纤维掺量的增加而增大,且发泡材料的密度小于未发泡材料的密度;随着木纤维掺量的增加,木纤维/PP复合微孔发泡材料的泡孔直径先减小后增加,木纤维掺量为5%时,泡孔直径达最小,为20.5μm。
关键词：聚丙烯,木纤维,微孔发泡,木塑复合材料
参考文献
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PP纤维 篇3
1. 工程概况
白沙滩灌区兴建于1972年, 1974年灌区开始灌溉, 经过多年建设改造, 现已初具规模。工程主要有渠首泵站工程、灌区渠系灌排工程及田间工程。
根据白沙滩灌区地质勘察结果表明:表层土壤薄, 一般为20~60cm, 下层为细砂层, 渗透系数大, 总干渠、干渠及支渠部分渠段为半挖半填渠道, 并通过砂层地段, 渗水严重。现渠系水利用系数低, 为0.53左右, 灌溉水利用系数仅为0.5, 因此不能实现计划用水和节约用水, 水资源不能合理利用, 限制了灌区发展。
本次设计对白沙滩灌区二干渠进行防渗衬砌。二干渠渠底堤身岩性为低液限黏土, 渗透系数为1.0×10-2cm/s属中等透水, 该段堤身、渠底需要采取防渗措施。
2. 工程设计
2.1 设计方案比较
根据当地的土质条件及气候特点, 做防渗方案的选择选取时, 拟定两种方案。一是砼板下设土工膜防渗、二是PP纤维砼板下设两布一膜方案。两种方案投资及防渗效果见表1。
通过以上方案比较, 砼板是在本地区普遍采用的防渗材料, 防渗效果明显, 但投资大。近几年, 经过大量的科学试验, 摸索出一套适合本地条件的防渗措施, 即pp纤维砼防渗, 在板下设两布一膜。此种防渗不但节省大量砼, 降低费用, 加入纤维后, 砼板的抗变形增强。白城市洮北一分干试验段, 经几年运行, 状况良好。
采用pp纤维混凝土板防渗, 其施工工艺简单、管理方便、耐久性好、可靠性好、投资合理、并有一定的成功经验。满足灌区防渗的要求。所以本次防渗衬砌方案选定为pp纤维砼板下铺设两布一膜 (400g/m2) 的防渗形式。
2.2 防渗工程设计
二干渠在历年节水续建配套工程中已进行部分渠道衬砌。二干渠堤坡部分为低液限黏土, 渗透系数为1.0×10-2 cm/s, 属中等透水。设计采用两布一膜防渗。渠底两布一膜上回填30cm土并夯实, 边坡采用6cm厚现浇PP纤维砼护砌。渠道的断面尺寸为, 内坡比1:2, 外坡比1:1.5;堤顶宽2m;渠底宽6m。坡顶压顶与坡底齿槽皆为现浇混凝土。PP纤维砼板块间设纵、横向分缝, 缝宽为2cm, 缝间嵌沥青木板。
3. 工程施工
6cm厚现浇PP纤维砼板块护坡施工方法与要求如下:
(1) 采用经防腐处理的木板进行分块, 几何尺寸为200cm×150cm×6cm;
(2) 混凝土性能指标为C 2 0、F 2 0 0;
(3) 施工要求:采用搅拌机拌和, 为达到要求的混凝土强度, 配制时可加适量的外加剂。
(4) 渠道衬砌工程施工前, 先清理修整渠底和边坡, 清除杂草, 按设计要求修整渠底和边坡。基面清理完毕后, 按设计边坡及比降支设模板, 模板采用宽度10cm的槽钢, 混凝土浇筑前, 先在原砌石表面铺一层厚度为1~2cm的水泥砂浆, 边坡与渠底的衬砌均采用平板振动器搪振捣, 振扳行距重叠5~10cm, 振捣边坡时, 采用单向上行振动, 靠近模板的边角部位辅以人工捣固。浇注完毕混凝土初凝后盖湿草帘养护, 养护期14~28天。
(5) 防渗膜铺设:防渗土工膜采用两布一膜, 铺设施工应遵循《堤防工程施工规范》 (SL—260—98) 要求, 并参照《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》 (SL/T—225—98) 规定执行。渠底两布一膜铺设时, 必须将两布一膜伸入坡底齿槽底部, 与坡面的两布一膜搭接, 搭接长度为20cm。渠道边坡两布一膜防渗铺设时, 坡顶的两布一膜必须伸入坡顶压顶底部, 用于固定边坡上两布一膜;防渗土工膜铺设时应留有一定的宽松度, 以适应不均匀沉陷等变形要求。
(6) 防渗渠道上下游和土渠交界处, 应进行防冲淘、加固的工程处理。具体方法是, 在上下游与土坡交接处, 作宽25cm, 深40cm的混凝土防冲槽, 将两侧两布一膜铺入槽内固定。
4. 常见质量问题及原因分析
混凝土边坡和渠底的主要质量问题是混凝土表面的干缩裂缝, 原因是养护不当, 致使水分散失过快, 体积收缩, 引起混凝土开裂。
5. 质量控制的主要措施
5.1
水泥、砂子、碎石等原材料的质量必须符合设计和规范要求。施工前对水泥取样做物理性能试验, 对砂子、碎石做级配及配合比试验。
5.2
施工过程中, 使用材料的配合比随时抽检复查, 各种材料的称量偏差值水泥为±2.0%, 砂子、碎石为±3.0%。
5.3
施工中的各道工序, 严格检查验收, 以施工、监理、业主三方签字为准, 前一道工序末验收合格.不得进行下一道工序施工, 施工单位按监理要求对隐蔽工程适时进行报验。
5.4
边坡及渠底混凝土衬砌层厚度满足设计规定要求, 衬砌层厚度允许偏差≤±5%。
5.5
混凝土施工完成12~18h后及时养护, 以提高混凝土早期强度和最终强度, 减少表面水分蒸发与细微裂缝。
6. 结语
白沙滩灌区节水改造工程自2002年4月开工, 至今已完成7个年度投资计划, 工程效益已初步显现, 在工程施工期间, 穿插进行多次放水灌溉, 白沙滩灌区管理局对改造完成的二干渠17km进行了试验, 二干渠输水时间由改造前的3h缩短为1h, 干渠渠道水利用系数由改造前的0.62提高为0.96, 灌溉效率显著提高, 节水效果十分明显, 工程运行安全无任何质量事故。
摘要：现浇PP纤维砼渠道是白沙滩灌区节水改造中的主要防渗节水措施, 该技术和方法应用于大型灌区的节水改造中, 不仅安全可靠, 而且经济可行, 取得了令人满意的效果, 其作法可为类似灌区节水改造工程提供借鉴。