【工程设计】塑料工业节能技术与可持续发展战略

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1、天马行空官方博客：http://t.qq.com/tmxk_docin；QQ:1318241189；QQ群：175569632塑料工业节能技术与可持续发展战略贯彻“节省能源，节约资源，环境保护，以人为本”的可持续发展战略，是整个塑料工业发展的方向，是产品研发、技术创新的新理念，是科学的发展观。我们必须尽早、尽快地完成从传统观念向科学发展观的这一转变，在塑料工业早日建立起以此为基础的新的发展平台，这将有助于缩小我国与世界塑料工业发达国家的差距。节能技术必将在塑料工业从原料、加工到设备的各领域得到不断的发展。 

2、 本文从节省能源、节省资源和环保角度论述了塑料工业所发展的重点领域和主流技术。   1塑料原料产业中的节能技术   1.1高熔融指数树脂   其节能实质是提高熔融指数，改善材料的流动性，减少加工中的能耗。   嵌段PP：Atofina公司通过转换催化剂获得具有熔体高流动指数、而又保持高冲击强度的嵌段聚丙烯共聚物，熔融指数为20，牌号为PRW265；Eltex公司用成核剂来控制嵌段共聚物的硬度。合成此种节能树脂的难度在于，一种冲击强度高、刚性好的材料，往往与熔体的流动速率之间相互冲突。2001年，荷兰格林DS

3、M化学公司生产出第四代产品，嵌段共聚丙烯，熔体流动指数35，能保持在较低的模腔压力（６0~８0巴）获得薄壁制品，熔融温度从245℃降到225℃，比传统成型循环周期缩短15%，从而有效地降低了加工中的能耗；2000年，丹麦KonggensLyngbyBoreal公司推出嵌段共聚PP，熔融指数为30，吹塑成型可叠放的耐压制品，满足用户期待的这种高流动指数、能缩短成型周期、降低能耗的原料，据称“所减少的壁厚和重量已达到设计的临界参数，流动性和机械性能都得到提高”，生产一个295g桶的保压压力从原来的630巴降到5

4、40巴，生产周期缩短15%，使螺杆长径比缩小到22；2004年，Atofina公司推出PPC10642牌号的共聚PP，熔融指数45，比原熔融指数30、35品牌的成型循环周期缩短10%，更省电能；窒素公司开发的非交联高刚性、高熔体拉伸强度的新型PP，比现有熔体拉伸强度高达10倍，而其机械性能与现有的相当，且可以回收利用。一位巴塞尔公司聚烯烃类开发工程师说，“德国的加工用户期望使用高流动性树脂，是为了缩短循环周期，降低能耗”，又说“我们感兴趣的是设备循环周期，这是我们将流动指数从13、14调换为30的真正诱因。

5、我们期望得到降低容器壁厚而保持冲击强度的材料，大家都在寻找这种高冲击强度与高流动性之间相平衡的材料”。   选择树脂必须考虑加工中的节能，因为现在挤出机、注塑机、吹塑机等的塑化装置大都是螺杆式，其剪切作用是加工的主导机理，大部分的电能、机械能都消耗在高分子塑化与流动时的粘性耗散上，因此提高熔融指数是节能有效措施。否则，再好的材料也难以推广应用。例如，茂金属聚烯烃塑料（MPE、MPP、MPS等），采用茂金属催化剂，使大分子主链上的支链减少，能精确地控制分子量，使分子量分布得很窄，杂质极少，因此，性能优越。但是

6、，由于分子量高，加工难度大，挤出纯的MLLDPE时，背压太大，现有挤出设备难以承受，为适应加工，目前，只能加入40%的LDPE或HDPE进行共挤，因此可以预测茂金属聚烯烃推广应用的关键，仍是加工中的节能问题，是如何提高熔融指数，但又不以降低性能为代价。同样的例子还有，超高分子量聚乙烯（HUMDPE），分子量从200~500万，具有强度高，冲击韧性好，摩擦系数小，防静电性强等十分优越的性能。但同样面临加工上的困难，有的为改善其加工性能加入低分子量聚合物，但对超高性能带来了影响，变成准超高分子量聚乙烯的加工；采

7、用液晶通过原位复合的机理提高强度，用自身的低粘度和热迁移特性改善其加工中的流动性，但用此项技术稳定地生产还尚须时日。   由此不难看出，从加工节能角度研发新材料显得十分重要。   1.2增强复合塑料   1.2.1纳米增强复合塑料（n-MHT）　　其节能实质是充分利用高分子的聚集态结构的特点，填充纳米级粒子使其共混、改性，提高比强度、比刚度，节约纯树脂的消耗量，是极有节省能源和资源潜力的有效途径。１９90s年代北美推出TPO基纳米复合料，用5%n-MHT增强TPO，使其刚度提高到相当于加入25%~35%滑石

8、粉填充PP的效果；丰田汽车用纳米滑石粉填充PP（60）/EPP（30）复合塑料，使汽车保险杠的厚度从4mm减至3mm，重量减轻1/3；荷兰TNO公司，用纳米粘土与嵌段共聚物共混改性，使之完全混合，已成功地生产出PA、PE、PP、PS、PMMA、PU等粘土纳米复合料；美国Fordco利用超临界流体技术预热粘土，改善纳米粘土晶片的分散与扩散，在加工中利用超声波能量提高纳米粘土的分散，大大减少了溶剂用量；美国Nanom