反應押出高值化聚烯烴材料

刊登日期:2016/7/5
  • 字級

反應押出為具連續式、無溶劑使用、經濟等特性之高分子改質生產技術,有助於聚烯烴產品往高值化應用發展。本文對反應押出的原理、影響因素、應用市場及未來發展方向進行介紹,期以提升國內聚烯烴相關業者之技術競爭力。

聚烯烴產業現況
聚烯烴材料,由於原料豐富、價格低廉、易於加工成型等特性,因此成為產值最大的化工產品,也為全球使用量最高之高分子材料。近年來,我國泛用石化產品的經營環境面臨極大的改變,內部環境面臨環保意識高漲,新產能投資困難;外部環境面臨中東國家利用低價原料的競爭,以及中國大陸挾其龐大市場之優勢,快速籌建大型煉油廠以擴充大宗石化原料之新產能。面對嚴苛的發展挑戰,惟有加速高值化,與其他國家產品有所差異化,才能避免在日後被取代之危機。反應押出具備無溶劑使用、低成本、快速等生產優勢,並可依終端應用需求,彈性調整製程及產物,可生產少量、多樣性產品,應用於聚烯烴材料改質,提供聚烯烴提升附加價值之可能性。



圖一、2013年全球高分子材料使用量比例

反應押出基本原理介紹
反應押出最大的優勢在於相較於傳統筒槽式反應法,可省去多種步驟,以一至兩步達到反應的目的,如圖二所示。傳統高分子反應化工製程,必須使用溶劑參與反應,因此會有溶劑回收、副產物分離等後續處理手續,製程繁瑣,也由於是非連續式製程,產能被反應桶槽規模所限制,無法進行產量調整,且製程彈性小,無法依據產品的變異而進行設備調整。反應押出系統則可利用雙螺桿押出機特性:可分區控制溫度、功能性多變的螺塊幾何、反應物進料位置可變等,依據化學反應需求,彈性調整設備的配置,且因無溶劑使用,因此無溶劑回收的問題,以及副產物含量低,可視狀況省去純化的程序。



圖二、(a)反應押出與(b)傳統筒槽式製程之流程比較

反應押出製造產品
市售反應押出產品多以聚烯烴類高分子材料接枝 MA 產品為主,見表二,大多應用於聚烯烴材料於其他種類高分子、金屬、玻璃等異材的接合層,或作為無機填充物之介面相容劑,也有一些聚烯彈性體的接枝物可作為耐衝擊材料相容劑及增韌劑等應用。未來在環保議題持續發酵,聚烯烴材料所具備輕量化、易回收、無毒性等特性,聚烯烴材料將逐步取代其他含鹵、苯環等環境有害之高分子材料,可預期聚烯烴需求量將持續上升,因應各類應用的聚烯烴改質物也將持續被開發。搭配反應押出的無溶劑、連續式的環保需求特性,反應押出改質的聚烯烴產品也將在市場上蓬勃發展。

反應押出未來發展方向
隨著材料的日新月異,既有材料特性已無法因應未來需求,未來勢必有更多複合材料被市場所需要,反應押出產品將可提供複合材料間的界面相容提升,因此在材料開發面日益重要。反應押出未來發展將朝向下列幾個方向……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:余建源、陳彥銘 /工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」355期,更多資料請見下方附檔。

分享
為此篇文章評分

相關廠商