聚烯烴材料

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　　聚烯烴材料是指以由一種或幾種烯烴聚合或共聚制得的聚合物為基材的材料。

　　聚烯烴塑料是通用塑料的一種，它主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和POE、EVA、MMA等高級烯烴聚合物。聚乙烯(PE) 又分為高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)。聚烯烴塑料即烯烴的聚合物， 是一類產量最大、應用最多的高分子材料；其中以聚乙烯、聚丙烯最為重要。由於原料豐富、價格低廉、容易加工成型、綜合性能優良等特點，在現實生活中應用最為廣泛，其在汽車上應用也越來越重要，並有逐步擴大之趨勢。

　　聚烯烴塑料具有以下特性：

　　(1) 密度小。聚烯烴塑料的密度通常在0.83~0.96 g/cm³之間，是除木材外較為輕質的材料，當將其製成泡沫時，其密度更低，可達0.01 0~0.050 g/cm³之間， 而鋼的密度為7.8 g/cm³，鋁的為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，可減少汽車自重，增加有效載荷。

　　(2)物理、化學等綜合性能良好。手感好，耐磨，對電、熱、聲都有良好的絕緣性能，透明度高、透氣率高，可被廣泛地用來製造電絕緣材料，絕緣保溫材料；耐化學腐蝕性好，對酸、鹼、鹽等化學物質的腐蝕均有抵抗能力。

　　(3)著色性好。可按需要製成各種各樣的顏色，有黑、灰、白、桃木紋等。

　　(4)加工性能好。可通過擠出、吹塑和註射等工藝加工成管、板、薄膜及纖維，複雜的製品可 次成型，能採用各種成型法大批量生產，生產效率高， 成本較低，經濟效益顯著，如果以單位體積計算，生產塑料製件的費用僅為有色金屬的1/10。

　　(5)環保、節約能源。可回收利用，是滿足人類可持續發展戰略可大力推廣的材料，每1 00 km節油在0.5 L以上。

　　(6) 價格低廉。目前， 市場上PP的價格是8 000元/t， 而其他塑料一般都不低於10 000元/t，有些塑料材料的價格甚至已達40 000～50 000元/t以上。

　　(7)缺點： 收縮率大，吸水性強，尺寸穩定性差，難以制得高精度製品，易燃，燃燒時產生大量黑煙和有毒氣體，長期使用易老化、易變形；但通過改性可降低其缺陷。

　　在聚烯烴材料領域，市場競爭正在變得日趨激烈。一方面，我國近年來生產能力增加過快，遠遠大於消費需求的增加，對進口產品的依賴度越來越小；另一方面，我們的周邊國家，特別是中東國家，依仗其超低成本優勢，生產能力快速增加，他們試圖向我國出口越來越多的產品，我國聚烯烴樹脂出現供大於求的局面已勢不可擋。另外，煤化工制聚烯烴和生物基材料的發展也加劇了我國聚烯烴“供大於求”的矛盾，使我國聚烯烴市場的競爭越來越激烈。

　　為在競爭中贏得主動，我國企業與學術界合作，在高分子物理研究、聚合工藝研究開發、高性能低成本催化劑開發、高性能低成本助劑開發等方面，取得了許多創新性成果，開發了許多高性能、低成本聚烯烴新產品。

　　1.高分子物理研究方面的進展

　　高分子物理和微觀結構表徵在高性能聚烯烴新產品開發中十分重要，功能相當於我們人體的大腦和眼睛。開發高性能、低成本產品的難度比單純開發高性能產品要大得多，需要對高分子物理具有更深入的理解和進行更深入的研究。

　　高性能BOPP(Biaxially Oriented Polypropylene)樹脂的開發已充分向我們展示了高分子物理在高性能低成本聚烯烴樹脂開發中的重要作用。國家“973”項目的科學家們剛剛開始進行高分子物理基礎研究時，我國BOPP樹脂的拉膜速度僅稍高於200 m/min。通過進行高分子物理的基礎研究和技術攻關，我國BOPP樹脂的性能有了極大的進步，拉膜速度不斷提高，目前大多數樹脂生產都可達到400 m/min以上拉膜速度，並且開發了一些獨創性新材料。例如，高速高挺度BOPP樹脂、高速BOPP均聚樹脂等。這些新產品均突破了BOPP傳統生產技術的限制，實現了技術上的重大創新。例如，我們從國外引進的BOPP樹脂生產技術，均要求等規度控制在96% 以下，因而材料的強度較低。而我國企業根據“973”的基礎理論研究結果開發的高速高挺度BOPP專利技術 ，使產品的等規度達98% 以上，材料強度大幅度提高；另外，傳統高速BOPP樹脂必須加人少量乙烯類共聚單體，而我們在沒有乙烯資源的鎮海煉化和青島煉化生產的高速均聚BOPP樹脂性能十分優異，在傳統生產技術的基礎上實現了新的突破。

　　實踐證明，從高分子物理人手開發新產品，使產品升級換代相對容易，可以減少盲目性，提高開發速度；並且可以顛覆傳統觀念，實現技術突破。國家“973”項目的科學家們在聚乙烯管材專用樹脂和高抗沖聚丙烯專用樹脂開發等方面的基礎研究正在不斷證明這樣的事實。

　　2.聚合工藝研究開發方面的進展

　　高分子物理理論可以告訴我們什麼結構的材料性能好，但是要使我們生產的合成樹脂具有所需要的微觀結構，必須對聚合工藝進行深入研究，使我們能隨心所欲地製備出具有特殊微觀結構的合成樹脂。中國石化對傳統雙環管聚丙烯聚合工藝的改進就是一個很好的實例。新的專利聚合工藝技術 可以使傳統雙環管聚丙烯聚合工藝實現非對稱加外給電子體，並且以此為基礎，開發了多種高性能、低成本聚丙烯新產品。目前，採用非對稱加外給電子體工藝技術已使鎮海煉化和青島煉化等聚丙烯企業生產出了高性能均聚BOPP樹脂產品，提高了產品的市場競爭力。高熔體強度聚丙烯、高性能聚丙烯塗覆樹脂、高性能聚丙烯管材用樹脂材料、低氣味高抗沖聚丙烯材料等高性能、低成本新產品也已開發成功。用該新技術生產的許多聚丙烯新產品是其它聚合工藝所無法生產的。預計通過該技術的不斷開發和完善，更多的高性能、低成本新產品會不斷被推向市場，中國聚丙烯行業的競爭力會因此項技術而得到一定的提高。

　　3.高性能低成本催化劑開發

　　催化劑是化學工業的靈魂，對聚烯烴工業更是如此。聚烯烴工業是隨著催化劑的發展而發展起來的。催化劑的更新換代往往會引起聚烯烴工業的革命。

　　在聚烯烴各單項技術中，我國的催化劑技術與國際水平最為接近。我們不但擁有享譽海內外的聚丙烯N型催化劑專利技術，還有聚丙烯球型催化劑和聚乙烯BCE催化劑等擁有自主知識產權的催化劑技術，不僅在國內實現了產業化，基本替代了各類進口催化劑，還實現了技術和產品的出口。近年來我們又開發了擁有自主知識產權的聚丙烯ND催化劑和NDQ催化劑等不含鄰苯二甲酸酯類有害物質的高性能聚丙烯催化劑技術。含鄰苯二甲酸酯的聚丙烯材料將於2015年首先在歐盟被禁用，因此，不含鄰苯二甲酸酯類有害物質的聚丙烯催化劑是當前國際聚烯烴催化劑研究開發的熱點，中國石化是世界上極少數擁有相關專利技術的公司之一。這些高水平的新型催化劑與我們已經工業化的其它催化劑一起可以滿足我國聚烯烴行業的需求，可大幅度降低生產成本。為滿足聚烯烴行業不斷發展的需求，我國相關企業和科研機構還在開發新一代聚烯烴催化劑。例如，細粉含量大幅度降低的聚丙烯球形DQC催化劑、高活性低灰份聚丙烯球形催化劑、長壽命和高溫聚合用聚丙烯催化劑、球形聚乙烯催化劑和各類單活性中心聚烯烴催化劑等。相信更多高性能、低成本的聚烯烴催化劑會不斷被推向市場，我國聚烯烴行業的競爭實力會不斷得到提高。

　　4.高性能低成本助劑開發

　　隨著我國聚烯烴催化劑的全面國產化，助劑在聚烯烴中的平均成本已超過催化劑，開發低成本高性能聚烯烴助劑以進一步降低高性能聚烯烴產品的成本顯得越來越重要。中國石化北京化工研究院最近開發的高性能低成本聚丙烯結晶成核劑就是一個很好的例子。

　　多數聚丙烯產品中加入成核劑後性能均會得到改善，但成本也會有較大提高。如果成核劑的製造成本能夠降低，我們生產的高性能產品的競爭力會得到明顯的提高。高性能低成本聚丙烯複合成核劑極大地提高了成核效率，使高性能聚丙烯樹脂產品的成本明顯降低。目前已經商業化的2種聚丙烯複合成核劑為VP-B(α-成核劑)和VP-101 T(β − 成核劑)，已在茂名石化和揚子石化生產的高結晶聚丙烯、高抗沖聚丙烯和可直接生產汽車保險杠的專用聚丙烯樹脂中得到應用。正在開發的高效複合LLDPE成核劑可在抗穿刺、高透明LLDPE產品開發方面有所作為。利用同樣原理，高效聚丙烯透明成核劑、低成本塑料抗菌劑也會在不久的將來實現工業化生產，使我國在開發生產高性能樹脂中占據低成本的先機。