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聚烯烴發展需重大原創性突破
文章來源:未知     點擊數: 次     更新時間:2021-08-31 11:18

 在日前舉行的2021石油深加工與綠色催化技術線上研討會上,多位專家學者表示,實現“標新立異、獨樹一幟”的原始創新,以及實現高性能烯烴聚合催化劑及聚烯烴新材料技術的突破,將成為我國聚烯烴行業進入發展新階段的必由之路。

  POE生產技術有望突破

  2019年國家發改委發布的《產業結構調整指導目錄》鼓勵發展聚烯烴彈性體(POE)等材料。POE全球年消費量已接近120萬噸,我國每年的市場需求量已超過20萬噸,還在以約10%的增長率逐年遞增。

  天津科技大學姜濤教授團隊成員介紹,POE合成技術主要采用溶液聚合工藝,國外在催化劑、聚合工藝領域擁有大量專利,相關核心技術不對外轉讓。國內高校及研究院所對POE合成技術進行過相關研究,開發了具有高共聚性能的茂金屬催化劑和非茂有機金屬催化劑,但實現工程化的最后一公里路徑尚未打通。

  POE關鍵技術難題在于高效自主催化劑,姜濤課題組從催化劑的篩選、乙烯/1-辛烯共聚、乙烯/α-烯烴共聚、POE連續聚合等方面進行了攻關,簡化傳統工藝路線,降低了裝置投資和生產成本,所制備的POE試驗樣品具有良好的韌性和彈性恢復性能,斷裂伸長率可達927%。

  華東理工大學許勝教授認為,在POE催化劑中,CGC類型催化劑的結構創新比較困難,但還是有空間。雙中心剛—柔雙性配體結構可能會帶來意外的驚喜。許勝團隊發現,用有機配體替代金屬—鹵素鍵中鹵素,是提高辛烯插入率的有效手段。而非茂結構的催化劑具有耐高溫和高辛烯插入率的特點,產業化前景廣闊。

  COC/COP國產化尚需時日

  環狀烯烴共聚物(COC)和環狀烯烴聚合物(COP)是一類新型的高附加值熱塑性工程塑料。我國是全球最大的COC/COP市場,但在該領域技術目前基本空白,手機和顯示屏以及光學器材等高端制造業的COC/COP材料被國外企業壟斷。

  目前,COC和COP的生產主要有兩種工藝,即開環移位聚合過程和茂金屬催化加成聚合過程;關鍵技術問題有環烯烴單體合成技術、高效且耐高溫茂金屬催化劑、共聚產物的深度純化技術、助催化劑國產化、鏈結構與相對分子質量調控等。

  姜濤團隊設計合成的茂金屬催化劑具有良好的耐高溫性能。他們通過對茂金屬催化劑的結構進行構建及優化,降低茂金屬催化劑制備成本,降低COC的生產成本;開展聚合工藝條件優化和連續聚合工藝的開發,批量制備COC共聚物進行加工應用研究。

  北京理工大學李曉芳教授認為,COC的生產工藝比較復雜,環烯烴單體合成難度大,世界上只有少數幾家企業的技術和生產工藝達到大規模量產的水平。國內部分企業和研究機構仍處于小試階段,在大規模量產方面的人才儲備、工藝技術仍需要提升。他們開發了一系列稀土催化劑,實現了對多種環烯烴的聚合/共聚,得到活性較高、環烯烴插入率較高、選擇性較高的COC材料。

  茂金屬聚烯烴挑戰仍存

  我國茂金屬聚烯烴產業起步比國外晚20多年,但近10年來的發展速度令人鼓舞。目前已有百噸級聚乙烯茂金屬催化劑裝置投產。中國石化自主開發了茂金屬聚乙烯催化劑,中國石油自主研發了茂金屬聚丙烯和茂金屬烯土橡膠催化劑技術。大慶石化等7家企業實現了茂金屬聚乙烯量產,茂名石化、燕山石化、蘭州石化分別生產出茂金屬聚丙烯產品。

  我國茂金屬聚烯烴產業的上升空間非常大,高端茂金屬聚烯烴產品的市場需求非常旺盛,中國石油、中國石化、煙臺萬華等在茂金屬聚烯烴產業化的技術積累及硬件和軟件條件已基本成熟,也給茂金屬聚烯烴產業原創技術的突破帶來驅動力。

  但實現聚烯烴技術的重大原創性突破,還面臨著很多挑戰。東北石油大學特聘教授辛世煊介紹說,一方面,茂金屬催化劑的活化劑/助催化劑和茂金屬催化劑的載體目前依賴進口,能夠滿足茂金屬催化劑聚合工藝技術的原材料純化和雜質控制指標及快速檢測技術和執行標準缺位;另一方面,國內茂金屬催化劑缺乏科學問題導向的、系統理論體系的挖掘研究,催化劑結構設計與催化聚合理論計算能力嚴重不足。

  為此,他建議從國家層面建立單活性中心聚烯烴催化劑專項研究基金,開展關鍵裝備、計算能力、數字化和智能化的長期研究;建立聚烯烴材料創新聯合體,盡快解決高端聚烯烴對外依存問題;組織跨學科專家隊伍進行從單活性中心聚烯烴催化劑結構設計到廢棄聚合物資源化回收利用全產業鏈條的深度研究。

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