合成樹脂新產(chǎn)品開發(fā)與應用專欄合成樹脂及塑料,2004,21(4):5CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS開發(fā)高性能聚烯烴樹脂的驅動力及其途徑喬金樑(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(nèi)外的狀況。聚烯烴樹脂的制備技術發(fā)展迅速,新產(chǎn)品和新牌號層出不窮,不同檔次產(chǎn)品的價差不斷加大。開發(fā)高性能聚烯烴樹脂具有必要性和緊迫性。聚烯烴相關企業(yè)提高競爭力、規(guī)避風險的重要途徑是開發(fā)高性能聚烯烴樹脂和專用料,特別是開發(fā)聚烯烴納米復合材料和在反應器內(nèi)制備高性能聚烯烴樹脂。關鵪詞: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),是重要的合成樹脂。由于分子微觀結構對聚每噸13000余元的管材專用料。由于這些產(chǎn)品的烯烴樹脂性能影響很大,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,就必須開發(fā)、產(chǎn)品的售價和附加值相差很大。為實現(xiàn)利潤最大生產(chǎn)高性能聚烯烴樹脂產(chǎn)品化,世界各大相關公司均投入巨資開發(fā)高性能聚(2)中東地區(qū)的資源優(yōu)勢使我國難以在低成烯烴樹脂產(chǎn)品。本方面與之競爭。中東地區(qū)除了擁有豐富的石油所謂高性能聚烯烴樹脂主要是指可滿足特殊資源外,還有廉價的乙烷資源,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。我國以輕質石腦油等為原料生產(chǎn)乙烯工藝路線的例如,間同立構PP、無規(guī)PP、高結晶聚丙烯三分之一左右。目前,中東地區(qū)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規(guī)PE的生產(chǎn)能力,其產(chǎn)品正在越來越多地進入我共聚物、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(nèi)的脅。未來,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樹脂方面爭取生存空間。對較低的HCPP的售價也要比普通PP高10%(3)越來越嚴格的環(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脂產(chǎn)品的使用。隨著人們對塑料袋等“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(jù)國內(nèi)外在此領域的研究開發(fā)工提高和成本的降低,一些性能不高的普通薄膜級作進展,對我國開發(fā)高性能聚烯烴樹脂的緊迫性PE樹脂將不得不退出現(xiàn)有市場,這將紿我國PE及途徑進行了探討。生產(chǎn)商帶來巨大損失。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高性能聚烯烴樹脂開發(fā)的緊迫性膜多數(shù)由我國制造四。一且這些產(chǎn)品被迫由聚乳酸我國開發(fā)高性能聚烯烴樹脂產(chǎn)品不僅是必要等可降解塑料代替,我國PE樹脂生產(chǎn)商的利益的,而且是極為緊迫的?？蓮娜缦?個方面說明(1)全世界聚烯烴樹脂生產(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,我國進口的PP產(chǎn)品,價格CNMHG表論文50余篇。聯(lián)系從400美元/至1200美元不等;我國市場上的t: (010)64208677: E-mail: qiao@briciacc6合成樹脂及塑料04年第21卷將受到巨大損失。如果我們不未雨綢繆,加快高性術創(chuàng)新的主體。因此,目前必須走產(chǎn)、學、研相結合能PE樹脂生產(chǎn)技術的開發(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)將會束手無策,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)開發(fā)高性能聚烯烴樹脂適合我國國情。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專用樹脂的開發(fā)已對上述觀點有藝、中間試驗、微觀結構表征和塑料加工應用等所驗證。高速BOPP專用樹脂的開發(fā)是在國家開發(fā)高性能聚烯烴樹脂的必要基礎條件;并且,“973”項目支持下,對產(chǎn)、學、研合作開發(fā)高性能聚開發(fā)高性能聚烯烴樹脂不需要大型的工程技術基烯烴樹脂的一次成功嘗試。這個開發(fā)過程首先由礎。另外,與國外大公司相比,我國聚烯烴樹脂生企業(yè)提出技術需求,由學術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)科研人員開發(fā)和生產(chǎn)高附加值且用量不十分巨大的高性能進行結構表征,并提出將理論結果轉化為工業(yè)化聚烯烴樹脂產(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)進行成果轉化。目向拉伸聚丙烯(BOPP專用樹脂、無規(guī)共聚P專用前此技術已在中國石油化工集團公司(簡稱中國樹脂、高流動性抗沖共聚PP、高熔體強度PP、高石化)所屬的6家企業(yè)進行了轉化,產(chǎn)量已達200結晶PP耐輻照PP、PE管材專用樹脂和PE電纜k,生產(chǎn)BOPP時的拉伸速度超過了360m/min專用樹脂等。最高速度已達420m/min。為中國石化和下游企業(yè)因此,為了規(guī)避風險、提高競爭力和獲利能帶來了可觀的經(jīng)濟效益。此技術使中國石化首次力,走符合國情的發(fā)展道路我國聚烯烴相關企業(yè)從基礎研究出發(fā),開發(fā)出了一個原創(chuàng)性的高性能有必要將開發(fā)高性能聚烯烴樹脂作為今后的主要聚烯烴樹脂產(chǎn)品。這為今后開發(fā)其他高性能聚烯發(fā)展方向。并且,開發(fā)重點應集中在高性能PP樹烴樹脂新產(chǎn)品打下了基礎包括基礎理論、開發(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通過加工、改性實現(xiàn)高性能化通過共混填充的方法實現(xiàn)聚烯烴樹脂的增2開發(fā)高性能聚烯烴樹脂的途徑強、增韌和功能化。一般是通過與彈性體共混提高有多種方法可以實現(xiàn)聚烯烴樹脂的高性能韌性,與纖維無機物共混提高剛性,與高性能纖化。概括起來主要有2種途徑:一是通過分子設維等復合提高綜合性能因,通過與功能性單體接計,開發(fā)高性能催化劑或使用先進聚合工藝,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(nèi)實現(xiàn)高性能化;二是對反應器生成的高分的功能子材料改性實現(xiàn)高性能化。2種方法各有所長,相通過制備聚烯烴納米復合材料來實現(xiàn)聚烯烴互促進和補充,缺一不可。樹脂的高性能化。例如通過在聚烯烴樹脂中加入21在反應器內(nèi)實現(xiàn)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,使聚烯烴樹脂實現(xiàn)髙剛性、高韌性、高制備的高性能聚烯烴樹脂,這類高性能聚烯烴樹耐熱、阻燃和自滅菌等高性能化脂的開發(fā)必須根據(jù)市場需求。高分子物理工作者通過添加成核劑改變聚烯烴樹脂的結晶行根據(jù)市場提出的性能要求設計出聚烯烴樹脂所應為,使得聚烯烴樹脂具有高強度、高透明性和高韌具備的分子微觀結構;從事小試的研究人員則通性等特點。例如有些a晶型成核劑可提高PP過發(fā)明新的催化劑或提出新的工藝過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。用試驗和市場開發(fā)后,實現(xiàn)商業(yè)化。其中,塑料技通過剪切活性注塑等方法使聚烯烴分子在成術中心對樹脂的性能測試和加工應用評價是一個型過程中取向,從而實現(xiàn)聚烯烴樹脂制品的高性非常重要的環(huán)節(jié);每一過程所得的聚合物均需要能化見結構進行表征,以確認所得樹脂具中國煤化工高性能化和通有所需要的微觀結構。這些工作主要在國外大型過后CNMHG的2種方法,石化公司內(nèi)完成,而國內(nèi)企業(yè)尚不能完全成為技究竟哪種方法在未來20年內(nèi)成為高分子材料高第4期喬金棵,開發(fā)高性能聚烯烴樹脂的驅動力及其途徑性能化的主流方法一直是爭論的焦點之一。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20年2種方法將難分伯仲,并會相互無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注的有如下熱性,又可提高材料的阻燃性,用于汽車部件替代2個問題:現(xiàn)有填充高分子材料,可減少汽車質量,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,該技術存分子材料高性能化的研究過程中將發(fā)揮越來越大在的問題主要有2個,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、重化學的傳統(tǒng)汽車行業(yè)在內(nèi)的用戶接受;二是韌性降低,需要改習慣應調整。目前,世界上超過30%的合成樹脂進。此材料的發(fā)展前景關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(shù)是針的前提下大幅度降低制造成本對特定用戶的特定產(chǎn)品,性能要求及產(chǎn)品附加值綜上所述,我國聚烯烴相關企業(yè),特別是石化也高,國際上大型樹脂生產(chǎn)公司均很重視此類產(chǎn)企業(yè),必須加強高分子物理方面和聚烯烴后加品的開發(fā)。我國由于過去消費層次低高檔產(chǎn)品也改性方面的研究開發(fā),把聚烯烴納米復合材料用通用樹脂生產(chǎn),并且,通用樹脂供不應求,因此,研究開發(fā)作為最重要的研究開發(fā)方向之一樹脂生產(chǎn)廠對開發(fā)高分子合金不感興趣,甚至連著色料也不進行研究和生產(chǎn),給用戶帶來很多不3結語便,也給進口產(chǎn)品留下了極大的發(fā)展空間。石化企a)根據(jù)我國國情和聚烯烴行業(yè)特點,我國應業(yè)僅生產(chǎn)不著色的無規(guī)共聚PP、PE80、PE100和重點發(fā)展以高性能PP為主的高性能聚烯烴樹脂。電纜護套料等,著色的高檔產(chǎn)品一直進口,國產(chǎn)料反應器內(nèi)制備高性能聚烯烴樹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脂同樣重要,應相互補充,相互汽車、家電專用料的研究,不僅汽車行業(yè)會一直使促進,共同發(fā)展用進口專用料產(chǎn)品,甚至國產(chǎn)專用樹脂難以用于b)在反應器內(nèi)制備高性能聚烯烴樹脂,應重制備普通中檔專用料。隨著國民經(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)展此類用高分子材料高性能化的研究做出極為重要的貢技術獻。高分子納米復合材料的出現(xiàn)給我們指出了條使高分子材料功能化及同時提高高分子材料韌性、剛性和耐熱性的新途徑。據(jù)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:化學工業(yè)出版社,2002PP納米復合材料就將超過16億美元;從質量上4 Liu X, Wu Q. Polymer,,201451003預測,2020年,僅北美地區(qū)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,何一個聚烯烴樹脂的生產(chǎn)和技術開發(fā)商均不得不003,87:708介人高分子納米復合材料的研究開發(fā)領域。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,劉鐵群等合成樹脂及塑料,2001無機材料、聚烯烴/顆粒無機材料、聚烯烴/纖維狀(4):39無機材料、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上(下轉第24頁)樹脂及塑料004年第21卷途對產(chǎn)品的特殊要求應及時給予滿足,解決好不異的光學性能同用途對LD104開口性、挺度、加工溫度范圍、助b)LD104的工業(yè)開發(fā)與市場拓展是成功的,劑種類和添加量等特殊要求,將用戶的需求作為產(chǎn)品質量穩(wěn)定,各項指標達到了產(chǎn)品質量要求。生產(chǎn)的標準,對高檔用途要特別注意生產(chǎn)過程中c)為增強市場競爭力,建議進一步加大研究轉化率的控制,一般應保證30μm厚的薄膜霧度開發(fā)力度,提升LD104品質;增加產(chǎn)量,提高市場在55%以下。占有率;加強售后服務,滿足用戶需求結語參考文獻a)LD104的物理性能與力學性能達到了設1徐青合成樹脂及塑料,20006(4):57求,與國外同類產(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