開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂的驅動(dòng)力及其途徑

合成樹(shù)脂新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應用專(zhuān)欄合成樹(shù)脂及塑料,2004,21(4):5CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂的驅動(dòng)力及其途徑喬金樑(中國石油化工股份有限公司北京化工研究院,北京,100013)摘要:分析了聚烯烴在合成材料中的重要地位及國內外的狀況。聚烯烴樹(shù)脂的制備技術(shù)發(fā)展迅速,新產(chǎn)品和新牌號層出不窮,不同檔次產(chǎn)品的價(jià)差不斷加大。開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂具有必要性和緊迫性。聚烯烴相關(guān)企業(yè)提高競爭力、規避風(fēng)險的重要途徑是開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂和專(zhuān)用料,特別是開(kāi)發(fā)聚烯烴納米復合材料和在反應器內制備高性能聚烯烴樹(shù)脂。關(guān)鵪詞:聚烯烴高性能化納米復合材料聚丙烯聚乙烯聚烯烴樹(shù)脂,主要指聚乙烯(PE)和聚丙烯聚烯烴產(chǎn)品既有每噸5000余元的普通料,也有(PP),是重要的合成樹(shù)脂。由于分子微觀(guān)結構對聚每噸13000余元的管材專(zhuān)用料。由于這些產(chǎn)品的烯烴樹(shù)脂性能影響很大,因此相同的裝置和原料原料成本近似,但其附加值相差很大,所以,我可生產(chǎn)出微觀(guān)結構與性能完全不同的產(chǎn)品,造成們欲用有限的資源創(chuàng )造最大的效益,就必須開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品的售價(jià)和附加值相差很大。為實(shí)現利潤最大生產(chǎn)高性能聚烯烴樹(shù)脂產(chǎn)品化,世界各大相關(guān)公司均投入巨資開(kāi)發(fā)高性能聚(2)中東地區的資源優(yōu)勢使我國難以在低成烯烴樹(shù)脂產(chǎn)品。本方面與之競爭。中東地區除了擁有豐富的石油所謂高性能聚烯烴樹(shù)脂主要是指可滿(mǎn)足特殊資源外,還有廉價(jià)的乙烷資源,使得乙烯成本僅為應用要求、性能獨特,且附加值髙的聚烯烴產(chǎn)品。我國以輕質(zhì)石腦油等為原料生產(chǎn)乙烯工藝路線(xiàn)的例如,間同立構PP、無(wú)規PP、高結晶聚丙烯三分之一左右。目前,中東地區的生產(chǎn)商正在擴大(HCPP)、催化合金、三元及高乙烯含量丙烯無(wú)規PE的生產(chǎn)能力,其產(chǎn)品正在越來(lái)越多地進(jìn)入我共聚物、含苯乙烯和丙烯酸的PP合金PP接枝共國,必將對我國通用PE產(chǎn)品的贏(yíng)利空間構成威聚物、高熔體強度P和包括納米復合材料在內的脅。未來(lái),我國PE產(chǎn)品生產(chǎn)商不得不避其鋒芒,特種填充PP等的附加值均較高。其中,附加值相在高性能PE樹(shù)脂方面爭取生存空間。對較低的HCPP的售價(jià)也要比普通PP高10%(3)越來(lái)越嚴格的環(huán)保政策將限制部分通用15%,而三元共聚物、反應器制備的熱塑性聚烯烴聚烯烴樹(shù)脂產(chǎn)品的使用。隨著(zhù)人們對塑料袋等“白彈性體和高熔體強度PP等均比普通PP售價(jià)高色污染”的抵制以及聚乳酸等可降解塑料性能的2-3倍叫。本文根據國內外在此領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)工提高和成本的降低,一些性能不高的普通薄膜級作進(jìn)展,對我國開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂的緊迫性PE樹(shù)脂將不得不退出現有市場(chǎng),這將紿我國PE及途徑進(jìn)行了探討。生產(chǎn)商帶來(lái)巨大損失。目前,美國、日本和歐洲消費大量塑料袋和PE薄膜。而這些塑料袋和PE薄1高性能聚烯烴樹(shù)脂開(kāi)發(fā)的緊迫性膜多數由我國制造四。一且這些產(chǎn)品被迫由聚乳酸我國開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂產(chǎn)品不僅是必要等可降解塑料代替,我國PE樹(shù)脂生產(chǎn)商的利益的,而且是極為緊迫的?？蓮娜缦?個(gè)方面說(shuō)明(1)全世界聚烯烴樹(shù)脂生產(chǎn)商均使用相同的收稿日期:200403-04。原料和相似的生產(chǎn)工藝,但產(chǎn)品的售價(jià)和附加值中國煤化工受級高工,1996年在北卻相差很大。2001年,我國進(jìn)口的PP產(chǎn)品,價(jià)格CNMHG表論文50余篇。聯(lián)系從400美元/至1200美元不等;我國市場(chǎng)上的t: (010)64208677: E-mail: qiao@briciacc6合成樹(shù)脂及塑料04年第21卷將受到巨大損失。如果我們不未雨綢繆,加快高性術(shù)創(chuàng )新的主體。因此,目前必須走產(chǎn)、學(xué)、研相結合能PE樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)能力的提高,之路才能有所作為,特別是以高分子物理為基礎我們的企業(yè)將會(huì )束手無(wú)策,陷人困境的分子設計和結構表征工作,應該有高校和科研(4)開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂適合我國國情。院所參與目前,我國已具備高分子物理、催化劑和聚合工高速BOPP專(zhuān)用樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)已對上述觀(guān)點(diǎn)有藝、中間試驗、微觀(guān)結構表征和塑料加工應用等所驗證。高速BOPP專(zhuān)用樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)是在國家開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂的必要基礎條件;并且,“973”項目支持下,對產(chǎn)、學(xué)、研合作開(kāi)發(fā)高性能聚開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂不需要大型的工程技術(shù)基烯烴樹(shù)脂的一次成功嘗試。這個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程首先由礎。另外,與國外大公司相比,我國聚烯烴樹(shù)脂生企業(yè)提出技術(shù)需求,由學(xué)術(shù)界以高分子物理研究產(chǎn)裝置能力偏小,不適合在低成本方面與之竟爭。為基礎,提出了分子結構的理論模型,經(jīng)科研人員開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)高附加值且用量不十分巨大的高性能進(jìn)行結構表征,并提出將理論結果轉化為工業(yè)化聚烯烴樹(shù)脂產(chǎn)品,比較符合我國的國情。例如,雙產(chǎn)品的方案,最后由生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行成果轉化。目向拉伸聚丙烯(BOPP專(zhuān)用樹(shù)脂、無(wú)規共聚P專(zhuān)用前此技術(shù)已在中國石油化工集團公司(簡(jiǎn)稱(chēng)中國樹(shù)脂、高流動(dòng)性抗沖共聚PP、高熔體強度PP、高石化)所屬的6家企業(yè)進(jìn)行了轉化,產(chǎn)量已達200結晶PP耐輻照PP、PE管材專(zhuān)用樹(shù)脂和PE電纜k,生產(chǎn)BOPP時(shí)的拉伸速度超過(guò)了360m/min專(zhuān)用樹(shù)脂等。最高速度已達420m/min。為中國石化和下游企業(yè)因此,為了規避風(fēng)險、提高競爭力和獲利能帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟效益。此技術(shù)使中國石化首次力,走符合國情的發(fā)展道路我國聚烯烴相關(guān)企業(yè)從基礎研究出發(fā),開(kāi)發(fā)出了一個(gè)原創(chuàng )性的高性能有必要將開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂作為今后的主要聚烯烴樹(shù)脂產(chǎn)品。這為今后開(kāi)發(fā)其他高性能聚烯發(fā)展方向。并且,開(kāi)發(fā)重點(diǎn)應集中在高性能PP樹(shù)烴樹(shù)脂新產(chǎn)品打下了基礎包括基礎理論、開(kāi)發(fā)模脂產(chǎn)品和對環(huán)境不造成影響的高性能PE產(chǎn)品式和人才隊伍等2.2通過(guò)加工、改性實(shí)現高性能化通過(guò)共混填充的方法實(shí)現聚烯烴樹(shù)脂的增2開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂的途徑強、增韌和功能化。一般是通過(guò)與彈性體共混提高有多種方法可以實(shí)現聚烯烴樹(shù)脂的高性能韌性,與纖維無(wú)機物共混提高剛性,與高性能纖化。概括起來(lái)主要有2種途徑:一是通過(guò)分子設維等復合提高綜合性能因,通過(guò)與功能性單體接計,開(kāi)發(fā)高性能催化劑或使用先進(jìn)聚合工藝,在反枝、加入功能性助劑或填料賦予聚烯烴材料特殊應器內實(shí)現高性能化;二是對反應器生成的高分的功能子材料改性實(shí)現高性能化。2種方法各有所長(cháng),相通過(guò)制備聚烯烴納米復合材料來(lái)實(shí)現聚烯烴互促進(jìn)和補充,缺一不可。樹(shù)脂的高性能化。例如通過(guò)在聚烯烴樹(shù)脂中加入21在反應器內實(shí)現高性能化剝離的粘土等層狀納米材料、納米碳管58納米Catalloy和 Hivylloy是典型的由反應器直接級橡膠等,使聚烯烴樹(shù)脂實(shí)現髙剛性、高韌性、高制備的高性能聚烯烴樹(shù)脂,這類(lèi)高性能聚烯烴樹(shù)耐熱、阻燃和自滅菌等高性能化脂的開(kāi)發(fā)必須根據市場(chǎng)需求。高分子物理工作者通過(guò)添加成核劑改變聚烯烴樹(shù)脂的結晶行根據市場(chǎng)提出的性能要求設計出聚烯烴樹(shù)脂所應為,使得聚烯烴樹(shù)脂具有高強度、高透明性和高韌具備的分子微觀(guān)結構;從事小試的研究人員則通性等特點(diǎn)。例如有些a晶型成核劑可提高PP過(guò)發(fā)明新的催化劑或提出新的工藝過(guò)程制備出所的結晶速率、耐熱性和強度,有些則可提高其透明設計的分子結構,并經(jīng)過(guò)中試、加工應用、工業(yè)應性;β晶型成核劑則可提高PP的常溫沖擊強度。用試驗和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)后,實(shí)現商業(yè)化。其中,塑料技通過(guò)剪切活性注塑等方法使聚烯烴分子在成術(shù)中心對樹(shù)脂的性能測試和加工應用評價(jià)是一個(gè)型過(guò)程中取向,從而實(shí)現聚烯烴樹(shù)脂制品的高性非常重要的環(huán)節;每一過(guò)程所得的聚合物均需要能化見(jiàn)結構進(jìn)行表征,以確認所得樹(shù)脂具中國煤化工高性能化和通有所需要的微觀(guān)結構。這些工作主要在國外大型過(guò)后CNMHG的2種方法,石化公司內完成,而國內企業(yè)尚不能完全成為技究竟哪種方法在未來(lái)20年內成為高分子材料高第4期喬金棵,開(kāi)發(fā)高性能聚烯烴樹(shù)脂的驅動(dòng)力及其途徑性能化的主流方法一直是爭論的焦點(diǎn)之一。筆者成功應用。聚烯烴/層狀納米復合材料中只含少量認為,未來(lái)20年2種方法將難分伯仲,并會(huì )相互無(wú)機納米材料既可大幅度提高聚烯烴的強度和耐彌補,共同發(fā)展,應該引起我們特別關(guān)注的有如下熱性,又可提高材料的阻燃性,用于汽車(chē)部件替代2個(gè)問(wèn)題:現有填充高分子材料,可減少汽車(chē)質(zhì)量,以達到降(1)高分子物理和共混改性方面的研究在高低汽油消耗和減少對大氣的污染。目前,該技術(shù)存分子材料高性能化的研究過(guò)程中將發(fā)揮越來(lái)越大在的問(wèn)題主要有2個(gè),一是成本太高,難以被包括的作用,以往我國高分子界輕物理、重化學(xué)的傳統汽車(chē)行業(yè)在內的用戶(hù)接受;二是韌性降低,需要改習慣應調整。目前,世界上超過(guò)30%的合成樹(shù)脂進(jìn)。此材料的發(fā)展前景關(guān)鍵取決于能否在高性是以合金和共混物形式消費的岡。其中,多數是針的前提下大幅度降低制造成本對特定用戶(hù)的特定產(chǎn)品,性能要求及產(chǎn)品附加值綜上所述,我國聚烯烴相關(guān)企業(yè),特別是石化也高,國際上大型樹(shù)脂生產(chǎn)公司均很重視此類(lèi)產(chǎn)企業(yè),必須加強高分子物理方面和聚烯烴后加品的開(kāi)發(fā)。我國由于過(guò)去消費層次低高檔產(chǎn)品也改性方面的研究開(kāi)發(fā),把聚烯烴納米復合材料用通用樹(shù)脂生產(chǎn),并且,通用樹(shù)脂供不應求,因此,研究開(kāi)發(fā)作為最重要的研究開(kāi)發(fā)方向之一樹(shù)脂生產(chǎn)廠(chǎng)對開(kāi)發(fā)高分子合金不感興趣,甚至連著(zhù)色料也不進(jìn)行研究和生產(chǎn),給用戶(hù)帶來(lái)很多不3結語(yǔ)便,也給進(jìn)口產(chǎn)品留下了極大的發(fā)展空間。石化企a)根據我國國情和聚烯烴行業(yè)特點(diǎn),我國應業(yè)僅生產(chǎn)不著(zhù)色的無(wú)規共聚PP、PE80、PE100和重點(diǎn)發(fā)展以高性能PP為主的高性能聚烯烴樹(shù)脂。電纜護套料等,著(zhù)色的高檔產(chǎn)品一直進(jìn)口,國產(chǎn)料反應器內制備高性能聚烯烴樹(shù)脂和后改性方法制就只能扮演低檔產(chǎn)品角色;石化企業(yè)不介入高檔備高性能聚烯烴樹(shù)脂同樣重要,應相互補充,相互汽車(chē)、家電專(zhuān)用料的研究,不僅汽車(chē)行業(yè)會(huì )一直使促進(jìn),共同發(fā)展用進(jìn)口專(zhuān)用料產(chǎn)品,甚至國產(chǎn)專(zhuān)用樹(shù)脂難以用于b)在反應器內制備高性能聚烯烴樹(shù)脂,應重制備普通中檔專(zhuān)用料。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展消費視高分子物理方面的研究工作,走產(chǎn)、學(xué)研真正層次日益提高,這些已成為制約我國高性能高分合作的道路子樹(shù)脂產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素,必須加以解決。否c)聚烯烴納米復合材料是高分子納米復合材則,必將影響我國合成樹(shù)脂產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。料的主要品種,應用前景極為廣闊,應引起我們(2)高分子納米復合材料的研究進(jìn)展將為通的高度重視,并投入一定的人力和物力發(fā)展此類(lèi)用高分子材料高性能化的研究做出極為重要的貢技術(shù)獻。高分子納米復合材料的出現給我們指出了條使高分子材料功能化及同時(shí)提高高分子材料韌性、剛性和耐熱性的新途徑。據預測,2010年,僅1 Asian Chem New,20.94021!8美國的高分子納米復合材料市場(chǎng)就為40多億美2 Hydro Proe,200.82577元其中聚烯烴納米復合材料占20多億美元,僅3趙敏,商俊剛、鄧奎林等改性聚丙烯新材料北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002PP納米復合材料就將超過(guò)16億美元;從質(zhì)量上4 Liu X, Wu Q. Polymer,,201451003預測,2020年,僅北美地區就需要高分子納米復5 Keams J(. Shambaugh R L. J Appl Polym Sci,202,合材料超過(guò)7Mt,其中,聚烯烴納米復合材料需求近5M,是最重要的高分子納米復合材料。任6 Valentini L, Biagotti J, Kenny J M,etd. J Appl Polym Sci,何一個(gè)聚烯烴樹(shù)脂的生產(chǎn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)商均不得不003,87:708介人高分子納米復合材料的研究開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。Liu Yiqun, Zhang Xiaohong, Wei Genshuan, et al. Chin JPolym Sci,2002,20:93聚烯烴納米復合材料主要包括:聚烯烴層狀8喬金模,張曉紅,劉鐵群等合成樹(shù)脂及塑料,2001無(wú)機材料、聚烯烴/顆粒無(wú)機材料、聚烯烴/纖維狀(4):39無(wú)機材料、聚烯烴/彈性納米粒子等。其中,聚烯9 PauI DR. Bucknall B. Polymer Blends. New York: Academic烴層狀納米復合材料最為重要,在汽車(chē)和家電等中國煤化工方面有廣泛的應用前景。目前,Bal公司開(kāi)發(fā)生CNMHG:宋玉春)產(chǎn)的PP粘土納米復合材料已在美國通用汽車(chē)上(下轉第24頁(yè))樹(shù)脂及塑料004年第21卷途對產(chǎn)品的特殊要求應及時(shí)給予滿(mǎn)足,解決好不異的光學(xué)性能同用途對LD104開(kāi)口性、挺度、加工溫度范圍、助b)LD104的工業(yè)開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)拓展是成功的,劑種類(lèi)和添加量等特殊要求,將用戶(hù)的需求作為產(chǎn)品質(zhì)量穩定,各項指標達到了產(chǎn)品質(zhì)量要求。生產(chǎn)的標準,對高檔用途要特別注意生產(chǎn)過(guò)程中c)為增強市場(chǎng)競爭力,建議進(jìn)一步加大研究轉化率的控制,一般應保證30μm厚的薄膜霧度開(kāi)發(fā)力度,提升LD104品質(zhì);增加產(chǎn)量,提高市場(chǎng)在55%以下。占有率;加強售后服務(wù),滿(mǎn)足用戶(hù)需求結語(yǔ)參考文獻a)LD104的物理性能與力學(xué)性能達到了設1徐青合成樹(shù)脂及塑料,20006(4):57求,與國外同類(lèi)產(chǎn)品相當,其薄膜制品具有優(yōu)(編輯:劉楓閣)Product properties and market development ofhigh clarity resin of film grade LD 104Zhou heguang( Chemical Works No l, Beijing Yanhua Petrochemical Co Ltd, Beijing, 102500)AbstractThis paper studied the properties of high clarity resin of film grade LD 104, which was prepared in a lowdensity polyethylene plant of Beijing Yanhua Petrochemical Company limited. The results showed that thephysical and mechanical properties of LD 104 and the fish-eye content and mechanical properties of the filmmade of the resin were equivalent to the products of same kind prepared at home and abroad, besides thehaze of the film significantly superior to its domestic and overseas counterparts. The market development ofLD 104 was introduced and the domestic market prospect of the high clarity resin of film grade was analyzedA suggestion was presented for strengthening research and development, raising market share, imafter-sale service and defining specific market position of the resinKey Words: low density polyethylene; high clarity; film; property; market developmentThe motivity and direction of developinghigh-performance polyolefin resinsQiao Jinliang(Beijing Research Institute of Chemical Industry, SINOPEC, Beijing. 100013)AbstractThis paper presented an overview on polyolefins position in the field of synthetic materials and the cur-rent status at home and abroad. As the rapid development of preparation technologies of polyolefin resin, nu-merous novel products and grades emerged in the market and at the same time, the gap in pricing betweenroducts in different rank was getting wider gradually. Now there is an emergency and necessity for China todevelop polyolefin resins with superior performance. Developing resin specialties and novel grades, especially中國煤化工en dean indispensable approach for enhancing competitive edge arcircle of polyolefin enterYHCNMHGKey Words: polyolefin; high performance; nano-composite; polypropylene; polyethylene