北京化工大学学位论文原创性声明

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学位论文数据集

中图分类号 论文编号	10	TQ325．1+ 01020130088	学科分类号 密 级	l 50．4550 公开
学位授予单位代码		10010	学位授予单位名称	北京化工大学
作者姓名		谷凤来	学 号	2008030088
获学位专业名称		化学工程	获学位专业代码	081701
课题来源	中	石化内部课题	研究方向	石油化工
论文题目		双组分纤	维用高密度聚乙烯的研制	开发
关键词		纤维高密	度聚乙烯流变性能 聚	合反应
论文答辩日期	201	3．11．30	文类型	应用研究
		学位论文评阅	及答辩委员会情况
	姓名	职称	工作单位	学科专长
指导教师	屈一新	教授	北京化工大学	化学工程
评阅人l	王水	副教授	北京化工大学	化学工程
评阅人2	彭金瑞	教授级高工	中石化燕山质检中心	高分子材料
评阅人3
评阅人4
评阅人5
答辩委员会主席	陈晓春	教授	北京化工大学	化学工艺
答辩委员1	张泽廷	教授	北京化工大学	化学工程
答辩委员2	王京刚	副教授	北京化工大学	化学工程
答辩委员3	于光认	副教授	北京化工大学	化学工程
答辩委员4	曹东学	教授级高工	中国石油化工总公司	化学工程
答辩委员5

• 注：一．论文类型：1．基础研究2_应用研究3开发研究4．其它

  • 二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。

  • 三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T^{13745．9)((学科分类与代码》中查询。}

  • 四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。

摘要

双组分纤维用高密度聚乙烯的研制开发

摘要

本文在充分市场调研的基础上，了解到PE／PP双组分纤维纺丝加工工 艺、应用领域对HDPE原料的可纺性、可牵伸性、卫生性能、热粘合性 能的具体要求。通过对国内双组分纤维生产企业普遍使用的高密度聚乙烯 原料的宏观性能、微观性能、流变加工性能、分子链结构表征等手段，提 出了双组分纤维用高密度聚乙烯的分子量及分子量分布、共聚单体的加入 量，制定了产品的质量技术指标。研究了不同的助剂体系对产品性能的影 响，通过对抗氧剂等助剂的筛选评价，确定树脂的最佳助剂配方。通过对 装置聚合反应温度、压力、调节剂用量等工艺参数进行设计调整，确定了 棚旨生产的工艺条件，在保证可纺性的前提下降低产品密度，提高产品的 柔软性能，并对挥发份、灰分等指标进行严格控制，满足了纺丝组件长周 期、稳定运转的生产要求。分析双组份纤维专用HDPE树脂原料的流变 性能、结晶性能以及热性能，设计开发专用纺丝组件，研究纺丝温度、纤 维截面、纺丝冷却条件、纺丝速度及纤维的结晶与取向结构等与专用 HDPE树脂性能的相关性以及对双组分纤维性能的影响，最终形成专用树 脂的纺丝工艺技术。产品在国内PE／PP双组份纤维生产企业进行了应用试 验，得到国内双组份纤维生产企业的认可。通过工业化稳定生产填补了国 内在PE／PP双组份纤维领域专用料的空白。 关键词：纤维，高密度聚乙烯，流变性能，聚合反应

北京化工大学硕士学位论文

ABSTRACT

STUDY and PREPARATIoN OF BICOMPoNENT FIBER WITH HIGH DENSITY POLYETHYLENE

ABSTRACT

Based on the sufficient market surveys，the spinning process technology of PE／PP bicomponent fiber and the specifical requirement of the spinnability, flexibility,wholesomeness^andthermal bonding performance^of HDPE^forits application^fieldswere known．According^to analyzing^themacro and^micro properties，processing rheological properties^{andmolecularchainstructureof} 卸)PE used widely in domestic manufacturers，the molecular weight．the molecular weight distribution and the amount of comonomers added were determined，and^the quality standard^of product^was established．The effect of chemical additives on the properties of product was researched，and from the valuation results，the best formation for resin produced was found．With adjusting^thereaction temperature，pressure^andthe amount of additives，the process technology^ofresin produced^was determined．Based on meeting the spinnability^of product by^theabove process，the product density was reduced， the limpness was enhanced，and the volatiles and ash content were strictly restricted，which^ensurethe spinning packs^couldbe chronically and steadily operated．0n^{thebasisofthe} rheological property,crystallization property and thermal property of HDPE．a technically spinning pack was designed and developed^to produce bicomponent fibre．According^to the effects of spinning temperature，fiber cross section，cooling condition，spinning speed， crystallization^{andorientationoffiberstructureonthe} properties of HDPE resin and bicomponent fibre，the spinning technology of the special resin was conformed．The product was valuated by the domestic PE／PP bicomponent fibre products and was accepted by them．The industrial and stable production of HDPE resin filled the gap．which is to produce the domestic specialized materials for PE／PP bicomponent fiber．

KEY WORDS：fiber,HDPE，rheologic property,polymerization reaction

Ill

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IV

目录

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第一章前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1
第二章文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3
2．1双组分纤维工艺情况简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3
2．1．1双组分短纤维纺丝技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3
2．1．2双组分纺粘无纺布技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5
2．2双组分纤维的生产设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6
2．3双组分纤维生产企业⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8
2．3．1国外生产企业⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8
2．3．2国内生产企业⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一8
2．4双组分纤维用高密度聚乙烯生产工艺及用量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9
2．5双组分纤维应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
2．5．1非织造布主要用途⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10
2．5．2下游产品市场⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12
2．6双组分纤维发展存在的问题及研究的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14
2．6．1技术方面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14
2．6．2原料树脂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5
2．6．3产品方面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5
2．6．4研究的意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16
2．7研究的方法及内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16
第三章实验部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19
3．1主要原料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19
3．2聚合生产工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19
3．3测试仪器设备及方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19
3．3．1试验原料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19
3．3．2分析测试仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯20
3．3．3相关参数测定方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21
3．4双组分纤维用高密度聚乙烯树脂的研制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23
3．4．1产品技术指标的制定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23
3．4．2助剂配方的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30
3．4．3产品优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯32

、】

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3．4．4产品的综合性能评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33
3．5 HDPE 1508S生产工艺技术的开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．36
3．5．1 HDPE 1508S工艺开发难点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．36
3．5．2HDPE 1508S工艺开发⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．36
3．6 HDPE 1508S工业化生产过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．38
3．6．1试生产⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38
3．6．2工艺条件优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．39
3．6．3稳定生产⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40
3．7小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41
第四章结果分析与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43
4．1分子链结构分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43
4．1．1分子量及其分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43
4．1．2聚乙烯支链结构表征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43
4．2聚集态结构性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46
4．2．1结晶度的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46
4．2．2熔融行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46
4．2．3热分级的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49
4．2．4结晶形态的分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52
4．3流变行为⋯⋯⋯．．[⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯j⋯⋯⋯52
4．3．1零切粘度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52
4．3．2HDPEl508S树脂流变。蚪Isl7-厶匕H匕研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54
4．4加工性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57
4．4．1晶点和鱼眼的性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57
4．4．2压力升的测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯58
4．5应用性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59
4．5．1热粘合性能试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯59
4．5．2力学性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯60
4．5．3无纺布性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61
4．6可纺性能的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67
4．6．1复合纺丝组件的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67
4．6．2纺丝工艺研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69
4．6-3后加工工艺研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯70
4．6．4HDPEl508S／PP70318复合短纤维加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73
4．7纤维的结构与性能研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73

V T

目录

4．7．1原料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．。／4
4．7．2纺丝设备与工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯74
4．7．3原料及纤维性能的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯75
第五章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯77
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯79
致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83
作者和导师简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．84

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