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5种高端聚烯烃弹性体年内新进展!


来源:中国化工信息周刊 发布时间:2024/12/27

12月20日,北京化工研究院(以下简称“北化院”)天津科学试验基地建设的国内首套聚丙烯基弹性体(PBE)中试装置顺利投用,标志着该基地一期项目全线投运。该装置采用北化院自主研发的溶液聚合技术及自主研发的催化剂,可制备系列PBE新产品。该装置顺利投用意味着,中国石化已具备了加快推进PBE技术产业化的基础,为后续PBE的工业化生产奠定了基础。


PBE


全球仅3家实现工业化生产

PBE是以丙烯为主要原料制备聚丙烯为主链、少量乙烯或α-烯烃单体经溶液聚合而得到的低结晶聚合物,其第二单体含量一般低于20%(一般为10%~15%)。PBE具有高弹性、高韧性、高透明性、高柔软性、耐化学腐蚀性和耐候性佳等优异性能,主要应用在汽车、包装、鞋材、电线电缆、体育用品等领域。

目前,全球主要有三家企业能够工业化生产PBE,分别是埃克森美孚(Vistamaxx™系列)、陶氏公司(Versify™系列)和三井化学(Tafmer™ XM系列)产品,国内暂无工业化生产PBE的厂家。其中,ExxonMobil和陶氏公司的产品体系较为丰富,三井化学的产品牌号相对较少。相比陶氏公司弹性体产品体系更侧重乙烯基弹性体,ExxonMobil则更侧重丙烯基弹性体,Vistamaxx威达美是其王牌产品。三家均采用均相有机金属溶液聚合工艺,但各家催化剂体系有所区别,埃克森美孚化学公司使用特殊的离散茂金属催化技术Exxpol™溶液聚合法制得的可以严格控制性能的聚合物,产品的弹性、弯曲模量和拉伸强度之间达到很好的平衡。

9月19日,埃克森美孚宣布了其位于美国德州Baytown基地的一项关于聚烯烃弹性体和α-烯烃扩产计划。项目计划投资20亿美元,生产40万吨/年的Vistamaxx™和Exact™系列聚烯烃弹性体产品,以及35万吨/年的线性α-烯烃产品。其中Vistamaxx™是E-POE产品,Exact™是POE产品。


2024年


POE国产化元年,另外4种高端产品也需关注

在实现国产化之前,我国POE产业的发展主要面临6大难题:

1.

技术瓶颈


聚烯烃POE的生产需要使用茂金属催化剂等特殊催化剂,而国外企业在催化剂的研发和生产方面具有领先地位,国内企业在催化剂的制备技术上相对落后,且相关技术保密严格,导致国产化进程缓慢。

2.

原料短缺


生产聚烯烃弹性体需要高碳α-烯烃等共聚单体,这些单体的生产技术主要掌握在国外少数公司手中,我国每年需要大量进口,不仅供应受限,而且价格高昂,增加了生产成本,制约了POE的国产化发展。

3.

生产工艺受限


POE的生产工艺较为复杂,如高温溶液聚合工艺等,对生产设备和工艺控制要求较高。国外企业在生产工艺方面具有长期的积累和成熟的技术,而国内企业在这方面的经验相对不足,需要投入大量时间和资金进行研发和改进。

4.

市场垄断


全球POE市场主要被陶氏公司、埃克森美孚等几大跨国公司垄断,这些公司在技术、品牌、市场份额等方面具有优势,国内企业在市场竞争中面临较大压力,产品进入高端应用市场难度较大。

5.

资金投入不足


POE的研发和生产需要大量的资金投入,包括购买设备、建设厂房、进行技术研发等。国内一些企业由于资金实力有限,难以承担大规模的投资,导致研发和生产进展缓慢。

6.

应用市场开发不足


虽然POE具有优异的性能,但在国内的应用市场尚未得到充分开发,部分企业对其性能和应用优势了解不够,限制了市场需求,进而影响了国产化的推进速度。

近年来,随着我国对POE发展的政策支持,POE生产相关产业链的逐渐完善,光伏、汽车、线缆等行业需求的不断增加,科研力量持续投入带来的技术突破,以及国内众多企业的陆续布局,我国POE国产化进程不断推进。

2023年10月30日,京博控股集团海南贝欧亿科技有限公司3万吨/年特种聚烯烃及配套项目装置实现中交,并于2023年12月15日实现一次性开车成功,实现了POE的国产化。

2024年,除了PBE之外,我国还有以下4种高端聚烯烃弹性体也分别取得了新进展,其未来发展也各有广阔前景。

1.

E-POE


乙烯基聚烯烃弹性体(E-POE)仅以乙烯为原料,无需使用1-辛烯等高碳α-烯烃单体即可制备得到,这种材料性能出色,应用前景广阔。以增韧聚丙烯为例,使用E-POE时,只需添加目前市场上聚烯烃弹性体用量的1/3,就能达到同样的增韧效果,性价比远超现有的聚烯烃弹性体。

国内最早进行E-POE开发的是中国科学技术大学陈昶乐教授,由他发起设立的中科科乐拥有独特的E-POE 技术工艺,采用完全自主研制的镍基催化剂,仅以乙烯作为单一原料,配合国产化助剂,凭借常规聚合装置和工艺即可实现聚烯烃弹性体的制备,大幅降低了生产成本和装置运行风险。

11月18日,山东东明石化世界首套5000吨/年E-POE项目顺利建成,装置具备试生产条件。

2.

生物基POE


生物基聚烯烃弹性体(POE)由陶氏公司推出,旨在满足市场的可持续材料需求。

9月5日,陶氏公司宣布,推出其首款面向地板行业的生物循环系列产品——ENGAGE™ REN POE。这是全球首款生物基POE产品。起初这款材料推出主要应用于地板,后来被应用于知名休闲鞋品牌卡骆驰(CROCS)的产品上。陶氏公司作为POE供应的头部企业,布局生物基POE是在其原有产业基础上革新了可持续原料的替代,这也表示POE正向绿色化和可持续化方向发展。

3.

煤基POE


11月23日,国家能源集团低碳院完成国内首次煤基聚烯烃弹性体(POE)的连续制备。这种材料的性能可以与石油基POE相媲美,甚至在某些方面还优于后者。例如,制备的膜样品透明度和雾度达到了国外光伏料的水平。煤基POE的连续制备,验证了煤基高碳α-烯烃应用于POE及其他高端聚烯烃共聚物生产的可行性,不仅提升了费托合成高碳α-烯烃路线的经济效益,还为我国聚烯烃产品的差异化和高端化发展提供了新的动力。

4.

H-POE


超支化聚烯烃弹性体(H-POE)是由星传新材开发的一种新型聚烯烃弹性体,以乙烯为单一原料,不依赖α-烯烃和茂金属催化剂,具备“投资少、成本低、能耗低”等诸多优势。

11月29日,星传新材全球首套年产3万吨(一期)H-POE工业化装置开工。该项目采用完全自主研发的催化剂和工艺技术,以乙烯为单一原料生产聚烯烃弹性体。