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塑料機械網 科技創新】材料化工行業“十四五”規劃中化工新材料主要包括6類:高性能樹脂、高性能合成橡膠、高性能纖維、功能性膜材料、電子化學品、無機新材料。其中的高性能樹脂可分為5類:高端聚烯烴、工程塑料、聚氨酯、氟硅樹脂、其他。
我們熟悉的高端聚烯烴產品有:乙烯共聚聚乙烯、辛烯共聚聚乙烯、茂金屬催化劑烯烴、超高分子量聚乙烯等。
茂金屬聚乙烯(mPE)、茂金屬聚丙烯(mPP)、茂金屬聚烯烴彈性體(POE)、茂金屬聚烯烴潤滑油(PAO)、茂金屬聚烯烴蠟等都待國產化突破。
茂金屬聚乙烯(mPE)
茂金屬催化劑于1980年實現技術突破。mPE主要用于高檔薄膜生產、電線電纜、瓶蓋、涂覆、管材等領域。
1991年美國埃克森美孚公司首次采用茂金屬催化劑和高壓離子聚合工藝,以乙烯和1-己烯作為原料,生產出茂金屬線型低密度聚乙烯(mLLDPE)。此后利安德巴賽爾、陶氏化學、三井化學、法國道達爾等相繼推出了基于自身工藝的 mPE 產品。
齊魯石化、獨山子石化、沈陽蠟化、大慶石化、天津中沙、揚子石化、蘭州石化、寶豐能源等是國內茂金屬聚乙烯的生產企業。2021年國產茂金屬聚乙烯生產陣營首次加入民營企業。2020年國內茂金屬聚乙烯產量不足20萬噸,仍然大量進口。
茂金屬聚丙烯(mPP)
茂金屬聚丙烯(mPP)廣泛應用于無紡布和紡絲、注塑、膜材料等領域。目前埃克森美孚、法國道達爾、利安德巴塞爾生產mPP工藝較為成熟。埃克森美孚在1995 年使用 Exxpol 工藝成功產出茂金屬等規聚丙烯;道達爾在 1997 年使用 Atofina 工藝生產茂金屬間規聚丙烯;利安德巴賽爾在2004 年使用 Spheripol 工藝工業化生產紡織品級別的 mPP。
目前僅有燕山石化在少量進行mPP生產,高度依賴進口。對于茂金屬聚烯烴彈性體、超高分子量聚烯烴等高端聚烯烴的國內商業化生產企業更是少之又少。
高端聚烯烴的生產、加工成型水平,催化劑、核心工藝研發都與發達國家存在較大差距。高技術含量、高應用性能、高附加值的高端聚烯烴產業一定是機遇與挑戰并存,需要石化企業、科研院所、高校繼續大力度投入,協同加快自主創新技術研發,完善工藝技術的多元化體系。不斷縮小與國外企業的差距,積極應對高需求市場,實現中國制造的超越!
我國茂金屬聚丙烯生產水平正在逐步向世界先進水平靠攏。
目前,全球茂金屬聚丙烯需求量已經超過50萬噸。但是,該項技術長期被埃克森美孚、道化學,巴賽爾及三井化學等國外公司所壟斷。茂金屬聚丙烯的供應商要遠少于茂金屬聚乙烯的。
國產茂金屬聚丙烯催化劑
2014年,中國石油石化院與哈石化以茂金屬聚丙烯催化劑為突破口,借助專項子課題新型聚丙烯催化劑的開發與工業應用,圍繞茂金屬透明聚丙烯產品進行聯合攻關。經過3年努力,他們成功研發出茂金屬聚丙烯催化劑(PMP-01)。這種催化劑既保留了茂金屬催化劑單一活性中心、高活性等優點,又具有流動性好、不黏釜、對裝置適應性高等特點,具有工業應用價值。
2017年6月下旬,石化院自主開發的載體型茂金屬聚丙烯催化劑(PMP-01),在哈爾濱石化8萬噸/年間歇式液相本體聚丙烯裝置上首次使用,生產出高透明茂金屬聚丙烯MPP6006。該產品可應用于包裝、薄膜及注塑制品等,提供了性能差異化的茂金屬聚丙烯。這次工業應用試驗的成功,標志著我國在茂金屬聚丙烯催化劑研發和茂金屬聚烯烴新產品開發上取得零的突破,填補了國內空白。
2020年10月30日,石化院自主研發的茂金屬聚丙烯催化劑(MPP-S02),在山東某大型化工公司進行工業試驗,獲得圓滿成功。他們開發出2種茂金屬超高熔體質量流動速率聚丙烯,產品技術性能達到指標要求。這是石化院取得的又一項重大突破,開啟了茂金屬催化劑直接聚合制備熔噴紡絲聚丙烯材料的工業化之路。
茂金屬催化劑為單一活性中心催化劑,具有活性高、聚合反應平穩、氫調性能良好等特點。經過近7年的攻關,燕山石化于2018年3月16日成功生產出茂金屬聚丙烯產品。這是我國工業化連續生產裝置上首次實現茂金屬聚丙烯的成功開發,標志著燕山石化成為國內首家茂金屬聚丙烯連續生產企業。
2020年12月16日,揚子石化研究院科研團隊在聚丙烯中試裝置上實現了茂金屬聚丙烯生產工藝的新突破,也實現了茂金屬聚丙烯生產的連續穩定運行。
獨山子石化也在致力嘗試生產茂金屬聚丙烯產品。相比傳統聚丙烯產品,茂金屬聚丙烯具有相對分子質量分布窄、熔點較低、不生成可溶性短鏈嵌段共聚物等特點。以其制備的產品析出物低、感官性能好,可用于*療衛生和食品包裝領域,是高端產品制造企業的首要選擇。
采用茂金屬催化劑生產的茂金屬聚丙烯還具有微晶較小、抗沖強度和韌性極佳、透明性好、光澤度高、抗輻射性能好、絕緣性能優異、與其他多種樹脂相容性好等優點,應用領域廣泛。在口罩需求強烈下,口罩原材料聚丙烯熔噴料也可以采用茂金屬催化劑方式生產。
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