
材料化工行业“十四五”规划中的化工新材料主要包括六大类:高性能树脂、高性能合成橡胶、高性能纤维、功能膜材料、电子化学品和无机新材料。其中,高性能树脂可分为五大类:高端聚烯烃、工程塑料、聚氨酯、氟硅树脂等。

我们熟悉高端聚烯烃产品,如乙烯共聚物聚乙烯、辛烯共聚物聚乙烯、茂金属催化剂烯烃、超高分子量聚乙烯等。
聚烯烃树脂是产量最高、应用范围最广的通用合成高分子材料之一。它由乙烯、丙烯和高级烯烃聚合而成。近年来,国内聚烯烃装置大量投产,导致聚烯烃树脂产能过剩。然而,茂金属聚烯烃、聚烯烃弹性体、超高分子量聚烯烃等高端聚烯烃,生产能力不足,严重依赖进口。
茂金属催化剂是指以过渡金属(如Ti、Zr)元素配合物为主催化剂,以烷基铝氧烷(如甲基铝氧烷Methylaluminoxane、MAO)或有机硼化物为助催化剂组成的催化体系。
单体通过茂金属催化剂聚合以生产相应的茂金属聚烯烃。主要产品有茂金属聚乙烯(mPE)、茂金属聚丙烯(mPP)、茂金属聚烯烃弹性体(POE)、茂金属聚烯烃润滑油(PAO)、茂金属聚烯烃蜡等。茂金属催化剂是单中心催化剂。与传统的Ziegler-Natta催化剂相比,“单点活化”可以更精确地控制聚合物的结构、物理性能、相对分子质量及其分布,高效生产性能优异的聚烯烃。
#1 茂金属聚乙烯(mPE)
茂金属催化剂最早发现于1950年,1980年实现技术突破。目前全球有十几家大型石化公司可以工业化生产茂金属聚乙烯(mPE)。MPE主要应用于高档薄膜生产、电线电缆、瓶盖、涂覆、管材等领域。1991年,美国埃克森美孚公司首次采用茂金属催化剂和高压离子聚合工艺,以乙烯和1-己烯为原料生产茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)。
此后,利安德巴塞尔、陶氏化学、三井化学和法国道达尔相继推出了基于自身工艺的mPE产品。中国石化北京化工研究院研发的茂金属催化剂于2011年在齐鲁石化公司高密度聚乙烯装置成功生产QHM22F耐热管材。2015年,中国石油独山子石化公司引进Unipol工艺,成功生产第二代mPE膜材料EZP2010HA。
#2 茂金属聚丙烯(mPP)
茂金属聚丙烯(mPP)广泛应用于无纺布、纺丝、注塑、膜材料等领域。目前,埃克森美孚、道达尔和巴塞尔、都有成熟的mPP生产工艺。1995年,埃克森美孚公司使用Exxpol工艺成功生产了茂金属等规聚丙烯。道达尔在1997年使用Atofina工艺生产茂金属间规聚丙烯。2004年,巴塞尔采用Spheripol工艺工业化生产纺织级mPP。
中国石油化工研究院自主研发的首款mPP茂金属催化剂PMP-01于2017年在中国石油哈尔滨石化公司小本体聚丙烯装置上使用,成功生产出高透明mPP产品mPP 6006。2018年3月,燕山石化在连续法装置上成功生产出mPP,实现了MPP1300、MPP1400的量产。
中国茂金属聚烯烃行业仍处于起步阶段。目前只有齐鲁石化、大庆石化、沈阳蜡化、扬子石化、独山子石化、中沙石化等企业实现了mPE的工业化生产,但连续稳定生产时间短,产业化规模小。mPP的研发和生产落后于mPE,大部分还处于研究和试生产阶段。目前只有燕山石化少量生产mPP,高度依赖进口。国内很少有茂金属聚烯烃弹性体、超高分子量聚烯烃等高端聚烯烃的商业生产厂家。
高端聚烯烃的生产加工水平、催化剂和核心技术的研发与发达国家存在较大差距。高技术含量、高应用性能、高附加值的高端聚烯烃产业,必然是机遇与挑战并存,这就要求石化企业、科研院所、高校继续大力投入,加快自主创新技术研发,完善工艺技术多元化体系。不断缩小与国外企业的差距,积极应对高需求市场,实现中国制造的超越!
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