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聚烯烃发展需重大原创性突破
文章来源:未知     点击数: 次     更新时间:2021-08-31 11:18

 在日前举行的2021石油深加工与绿色催化技术线上研讨会上,多位专家学者表示,实现“标新立异、独树一帜”的原始创新,以及实现高性能烯烃聚合催化剂及聚烯烃新材料技术的突破,将成为我国聚烯烃行业进入发展新阶段的必由之路。

  POE生产技术有望突破

  2019年国家发改委发布的《产业结构调整指导目录》鼓励发展聚烯烃弹性体(POE)等材料。POE全球年消费量已接近120万吨,我国每年的市场需求量已超过20万吨,还在以约10%的增长率逐年递增。

  天津科技大学姜涛教授团队成员介绍,POE合成技术主要采用溶液聚合工艺,国外在催化剂、聚合工艺领域拥有大量专利,相关核心技术不对外转让。国内高校及研究院所对POE合成技术进行过相关研究,开发了具有高共聚性能的茂金属催化剂和非茂有机金属催化剂,但实现工程化的最后一公里路径尚未打通。

  POE关键技术难题在于高效自主催化剂,姜涛课题组从催化剂的筛选、乙烯/1-辛烯共聚、乙烯/α-烯烃共聚、POE连续聚合等方面进行了攻关,简化传统工艺路线,降低了装置投资和生产成本,所制备的POE试验样品具有良好的韧性和弹性恢复性能,断裂伸长率可达927%。

  华东理工大学许胜教授认为,在POE催化剂中,CGC类型催化剂的结构创新比较困难,但还是有空间。双中心刚—柔双性配体结构可能会带来意外的惊喜。许胜团队发现,用有机配体替代金属—卤素键中卤素,是提高辛烯插入率的有效手段。而非茂结构的催化剂具有耐高温和高辛烯插入率的特点,产业化前景广阔。

  COC/COP国产化尚需时日

  环状烯烃共聚物(COC)和环状烯烃聚合物(COP)是一类新型的高附加值热塑性工程塑料。我国是全球最大的COC/COP市场,但在该领域技术目前基本空白,手机和显示屏以及光学器材等高端制造业的COC/COP材料被国外企业垄断。

  目前,COC和COP的生产主要有两种工艺,即开环移位聚合过程和茂金属催化加成聚合过程;关键技术问题有环烯烃单体合成技术、高效且耐高温茂金属催化剂、共聚产物的深度纯化技术、助催化剂国产化、链结构与相对分子质量调控等。

  姜涛团队设计合成的茂金属催化剂具有良好的耐高温性能。他们通过对茂金属催化剂的结构进行构建及优化,降低茂金属催化剂制备成本,降低COC的生产成本;开展聚合工艺条件优化和连续聚合工艺的开发,批量制备COC共聚物进行加工应用研究。

  北京理工大学李晓芳教授认为,COC的生产工艺比较复杂,环烯烃单体合成难度大,世界上只有少数几家企业的技术和生产工艺达到大规模量产的水平。国内部分企业和研究机构仍处于小试阶段,在大规模量产方面的人才储备、工艺技术仍需要提升。他们开发了一系列稀土催化剂,实现了对多种环烯烃的聚合/共聚,得到活性较高、环烯烃插入率较高、选择性较高的COC材料。

  茂金属聚烯烃挑战仍存

  我国茂金属聚烯烃产业起步比国外晚20多年,但近10年来的发展速度令人鼓舞。目前已有百吨级聚乙烯茂金属催化剂装置投产。中国石化自主开发了茂金属聚乙烯催化剂,中国石油自主研发了茂金属聚丙烯和茂金属烯土橡胶催化剂技术。大庆石化等7家企业实现了茂金属聚乙烯量产,茂名石化、燕山石化、兰州石化分别生产出茂金属聚丙烯产品。

  我国茂金属聚烯烃产业的上升空间非常大,高端茂金属聚烯烃产品的市场需求非常旺盛,中国石油、中国石化、烟台万华等在茂金属聚烯烃产业化的技术积累及硬件和软件条件已基本成熟,也给茂金属聚烯烃产业原创技术的突破带来驱动力。

  但实现聚烯烃技术的重大原创性突破,还面临着很多挑战。东北石油大学特聘教授辛世煊介绍说,一方面,茂金属催化剂的活化剂/助催化剂和茂金属催化剂的载体目前依赖进口,能够满足茂金属催化剂聚合工艺技术的原材料纯化和杂质控制指标及快速检测技术和执行标准缺位;另一方面,国内茂金属催化剂缺乏科学问题导向的、系统理论体系的挖掘研究,催化剂结构设计与催化聚合理论计算能力严重不足。

  为此,他建议从国家层面建立单活性中心聚烯烃催化剂专项研究基金,开展关键装备、计算能力、数字化和智能化的长期研究;建立聚烯烃材料创新联合体,尽快解决高端聚烯烃对外依存问题;组织跨学科专家队伍进行从单活性中心聚烯烃催化剂结构设计到废弃聚合物资源化回收利用全产业链条的深度研究。

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