聚烯烃材料

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　　聚烯烃材料是指以由一种或几种烯烃聚合或共聚制得的聚合物为基材的材料。

　　聚烯烃塑料是通用塑料的一种，它主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和POE、EVA、MMA等高级烯烃聚合物。聚乙烯(PE) 又分为高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)。聚烯烃塑料即烯烃的聚合物， 是一类产量最大、应用最多的高分子材料；其中以聚乙烯、聚丙烯最为重要。由于原料丰富、价格低廉、容易加工成型、综合性能优良等特点，在现实生活中应用最为广泛，其在汽车上应用也越来越重要，并有逐步扩大之趋势。

　　聚烯烃塑料具有以下特性：

　　(1) 密度小。聚烯烃塑料的密度通常在0.83~0.96 g/cm³之间，是除木材外较为轻质的材料，当将其制成泡沫时，其密度更低，可达0.01 0~0.050 g/cm³之间， 而钢的密度为7.8 g/cm³，铝的为2.7 g/cm³，玻璃2.6 g/cm³，陶瓷4.0 g/cm³。每100 kg的塑料可替代其他材料750~850 kg，可减少汽车自重，增加有效载荷。

　　(2)物理、化学等综合性能良好。手感好，耐磨，对电、热、声都有良好的绝缘性能，透明度高、透气率高，可被广泛地用来制造电绝缘材料，绝缘保温材料；耐化学腐蚀性好，对酸、碱、盐等化学物质的腐蚀均有抵抗能力。

　　(3)着色性好。可按需要制成各种各样的颜色，有黑、灰、白、桃木纹等。

　　(4)加工性能好。可通过挤出、吹塑和注射等工艺加工成管、板、薄膜及纤维，复杂的制品可 次成型，能采用各种成型法大批量生产，生产效率高， 成本较低，经济效益显著，如果以单位体积计算，生产塑料制件的费用仅为有色金属的1/10。

　　(5)环保、节约能源。可回收利用，是满足人类可持续发展战略可大力推广的材料，每1 00 km节油在0.5 L以上。

　　(6) 价格低廉。目前， 市场上PP的价格是8 000元/t， 而其他塑料一般都不低于10 000元/t，有些塑料材料的价格甚至已达40 000～50 000元/t以上。

　　(7)缺点： 收缩率大，吸水性强，尺寸稳定性差，难以制得高精度制品，易燃，燃烧时产生大量黑烟和有毒气体，长期使用易老化、易变形；但通过改性可降低其缺陷。

　　在聚烯烃材料领域，市场竞争正在变得日趋激烈。一方面，我国近年来生产能力增加过快，远远大于消费需求的增加，对进口产品的依赖度越来越小；另一方面，我们的周边国家，特别是中东国家，依仗其超低成本优势，生产能力快速增加，他们试图向我国出口越来越多的产品，我国聚烯烃树脂出现供大于求的局面已势不可挡。另外，煤化工制聚烯烃和生物基材料的发展也加剧了我国聚烯烃“供大于求”的矛盾，使我国聚烯烃市场的竞争越来越激烈。

　　为在竞争中赢得主动，我国企业与学术界合作，在高分子物理研究、聚合工艺研究开发、高性能低成本催化剂开发、高性能低成本助剂开发等方面，取得了许多创新性成果，开发了许多高性能、低成本聚烯烃新产品。

　　1.高分子物理研究方面的进展

　　高分子物理和微观结构表征在高性能聚烯烃新产品开发中十分重要，功能相当于我们人体的大脑和眼睛。开发高性能、低成本产品的难度比单纯开发高性能产品要大得多，需要对高分子物理具有更深入的理解和进行更深入的研究。

　　高性能BOPP(Biaxially Oriented Polypropylene)树脂的开发已充分向我们展示了高分子物理在高性能低成本聚烯烃树脂开发中的重要作用。国家“973”项目的科学家们刚刚开始进行高分子物理基础研究时，我国BOPP树脂的拉膜速度仅稍高于200 m/min。通过进行高分子物理的基础研究和技术攻关，我国BOPP树脂的性能有了极大的进步，拉膜速度不断提高，目前大多数树脂生产都可达到400 m/min以上拉膜速度，并且开发了一些独创性新材料。例如，高速高挺度BOPP树脂、高速BOPP均聚树脂等。这些新产品均突破了BOPP传统生产技术的限制，实现了技术上的重大创新。例如，我们从国外引进的BOPP树脂生产技术，均要求等规度控制在96% 以下，因而材料的强度较低。而我国企业根据“973”的基础理论研究结果开发的高速高挺度BOPP专利技术 ，使产品的等规度达98% 以上，材料强度大幅度提高；另外，传统高速BOPP树脂必须加人少量乙烯类共聚单体，而我们在没有乙烯资源的镇海炼化和青岛炼化生产的高速均聚BOPP树脂性能十分优异，在传统生产技术的基础上实现了新的突破。

　　实践证明，从高分子物理人手开发新产品，使产品升级换代相对容易，可以减少盲目性，提高开发速度；并且可以颠覆传统观念，实现技术突破。国家“973”项目的科学家们在聚乙烯管材专用树脂和高抗冲聚丙烯专用树脂开发等方面的基础研究正在不断证明这样的事实。

　　2.聚合工艺研究开发方面的进展

　　高分子物理理论可以告诉我们什么结构的材料性能好，但是要使我们生产的合成树脂具有所需要的微观结构，必须对聚合工艺进行深入研究，使我们能随心所欲地制备出具有特殊微观结构的合成树脂。中国石化对传统双环管聚丙烯聚合工艺的改进就是一个很好的实例。新的专利聚合工艺技术 可以使传统双环管聚丙烯聚合工艺实现非对称加外给电子体，并且以此为基础，开发了多种高性能、低成本聚丙烯新产品。目前，采用非对称加外给电子体工艺技术已使镇海炼化和青岛炼化等聚丙烯企业生产出了高性能均聚BOPP树脂产品，提高了产品的市场竞争力。高熔体强度聚丙烯、高性能聚丙烯涂覆树脂、高性能聚丙烯管材用树脂材料、低气味高抗冲聚丙烯材料等高性能、低成本新产品也已开发成功。用该新技术生产的许多聚丙烯新产品是其它聚合工艺所无法生产的。预计通过该技术的不断开发和完善，更多的高性能、低成本新产品会不断被推向市场，中国聚丙烯行业的竞争力会因此项技术而得到一定的提高。

　　3.高性能低成本催化剂开发

　　催化剂是化学工业的灵魂，对聚烯烃工业更是如此。聚烯烃工业是随着催化剂的发展而发展起来的。催化剂的更新换代往往会引起聚烯烃工业的革命。

　　在聚烯烃各单项技术中，我国的催化剂技术与国际水平最为接近。我们不但拥有享誉海内外的聚丙烯N型催化剂专利技术，还有聚丙烯球型催化剂和聚乙烯BCE催化剂等拥有自主知识产权的催化剂技术，不仅在国内实现了产业化，基本替代了各类进口催化剂，还实现了技术和产品的出口。近年来我们又开发了拥有自主知识产权的聚丙烯ND催化剂和NDQ催化剂等不含邻苯二甲酸酯类有害物质的高性能聚丙烯催化剂技术。含邻苯二甲酸酯的聚丙烯材料将于2015年首先在欧盟被禁用，因此，不含邻苯二甲酸酯类有害物质的聚丙烯催化剂是当前国际聚烯烃催化剂研究开发的热点，中国石化是世界上极少数拥有相关专利技术的公司之一。这些高水平的新型催化剂与我们已经工业化的其它催化剂一起可以满足我国聚烯烃行业的需求，可大幅度降低生产成本。为满足聚烯烃行业不断发展的需求，我国相关企业和科研机构还在开发新一代聚烯烃催化剂。例如，细粉含量大幅度降低的聚丙烯球形DQC催化剂、高活性低灰份聚丙烯球形催化剂、长寿命和高温聚合用聚丙烯催化剂、球形聚乙烯催化剂和各类单活性中心聚烯烃催化剂等。相信更多高性能、低成本的聚烯烃催化剂会不断被推向市场，我国聚烯烃行业的竞争实力会不断得到提高。

　　4.高性能低成本助剂开发

　　随着我国聚烯烃催化剂的全面国产化，助剂在聚烯烃中的平均成本已超过催化剂，开发低成本高性能聚烯烃助剂以进一步降低高性能聚烯烃产品的成本显得越来越重要。中国石化北京化工研究院最近开发的高性能低成本聚丙烯结晶成核剂就是一个很好的例子。

　　多数聚丙烯产品中加入成核剂后性能均会得到改善，但成本也会有较大提高。如果成核剂的制造成本能够降低，我们生产的高性能产品的竞争力会得到明显的提高。高性能低成本聚丙烯复合成核剂极大地提高了成核效率，使高性能聚丙烯树脂产品的成本明显降低。目前已经商业化的2种聚丙烯复合成核剂为VP-B(α-成核剂)和VP-101 T(β − 成核剂)，已在茂名石化和扬子石化生产的高结晶聚丙烯、高抗冲聚丙烯和可直接生产汽车保险杠的专用聚丙烯树脂中得到应用。正在开发的高效复合LLDPE成核剂可在抗穿刺、高透明LLDPE产品开发方面有所作为。利用同样原理，高效聚丙烯透明成核剂、低成本塑料抗菌剂也会在不久的将来实现工业化生产，使我国在开发生产高性能树脂中占据低成本的先机。