未来几年，石化厂会重点开发哪些聚丙烯牌号？

近年来,国外有关刊物报道较多的PP新产品开发工作包括:⑴综合性能优异、光学性能大为改善的mPP产品;⑵高透明产品;⑶有助于薄壁化和加快生产周期的高流动性产品;⑷高熔体强度产品等。这些新产品将促进PP市场的发展,为PP市场带来一些新的增长点。

 茂金属催化剂为聚丙烯替代其它材料和开辟新领域提供新的机会

数年前茂金属催化剂进入PP领域,开始挑战统治市场三十年的Z-N催化剂。从目前的市场看,茂金属催化剂在聚丙烯领域的应用落后于聚乙烯领域,用茂金属催化剂生产的PP产品(mPP)比例还很小,应用范围也比较窄。随着开发工作的继续,茂金属聚丙烯产品应用领域将扩大,第二代茂金属催化剂将生产一些新的茂金属均聚、抗冲共聚以及无规共聚物牌号,这些新产品将加快茂金属聚丙烯市场的发展。Basell在茂金属聚丙烯开发方面遥遥领先。Basell的茂金属聚丙烯产品商品名为Metocene,共约有近20个牌号,包括均聚和无规共聚产品,熔体流动速率范围9.5g/10min-1800g/10min。产品主要用于纺丝、无纺布、短纤、食品容器、包装、薄壁容器、医疗卫生领域等。ExxonMobil公司的茂金属聚丙烯商品名为Achieve,全部是均聚产品,熔融指数范围24～34g/10min。其中 Achieve 1605溶出物含量低,相对传统聚丙烯透明性更好,主要用于注塑。目前国内中石化燕山石化公司已经开发成功连续聚合法茂金属PP生产工艺,成功填补了国内连续法茂金属聚丙烯生产的空白。另外中石油开发成功间歇法生产工艺。

高透明牌号推动PP包装市场的增长

各类透明牌号将促进聚丙烯树脂在透明包装市场上替代其它相竞争的材料如PS、ABS和PET。现在经过透明改性的PP产品已经在食品、化妆品和药品用的吹塑领域、小型器具部件和家用器皿领域以及注塑成型和热成型食品容器领域取得了一些市场。注拉吹成型制品是透明聚丙烯最具发展潜力的市场之一。Amoco公司用透明改性剂生产的PP树脂经注拉吹工艺加工而成的水瓶,具有与PET水瓶一样的光学性能。透明聚丙烯在进一步改进阻隔性之后还有潜力进入其它现在主要采用PET树脂的注拉吹瓶市场如饮料瓶、啤酒瓶等。近几年全球透明PP专用料的市场需求量增长较快,其增长率比PP总体增长率一般高2%-3%,透明PP专用料的消费量占PP总消费量的5%,其中日本消费量最大,占15%。日本PP透明剂的年用量约为20kt,若以添加量0.25%推算,该专用料的年产量可达800kt以上。日本透明PP专用料主要用于生产微波炊具及家具,美国透明PP制品的增长速度比普通PP制品高7%-9%,韩国LG公司将透明PP作为PET替代品推向市场,德国一些公司用透明PP替代聚氯乙烯。我国透明PP专用料的研制及开发应用起步较晚,目前国内的消费量相对较低(不到3 %),市场需求量不大。据不完全统计,2012年我国透明PP专用料的需求量在500kt左右。随着国内市场对透明PP专用料需求量的增加以及透明剂的国产化,下游加工企业用料出现了两级分化:对透明度和析出物要求不高的普通注塑和薄板挤出制品,多数用户使用均聚PP自加成核剂生产;而对透明度、冲击强度及卫生标准要求较高的制品则使用高透明PP专用料。透明PP专用料附加值较高,在中国石化北京燕山分公司、上海石油化工股份有限公司率先开发成功之后,齐鲁分公司、九江分公司以及中国石油独山子石化分公司、兰州石化公司也相继开发出新牌号透明PP专用料。随着台资及合资PP装置的投产,这些企业凭借技术和营销优势,在产品推广和市场占有率方面有后来居上态势。国产专用料基本上可以满足大部分中低端需求,销售价格相对较低,而进口料主要满足高端需求,因此价格较高。目前国内透明PP专用料主要分为3类:自加透明剂的透明料占57%,国产专用料占31%,进口料占12%。透明PP的加工方式多种多样,可进行注塑成型、板材挤出、中空吹塑、热成型等加工,其中应用最广泛的是注塑成型。

  汽车工业对聚丙烯需求继续强劲

  许多著名汽车制造商(本田、雷诺、大众等)都看好PP部件。汽车制造商一般希望汽车部件能采用单一材料制造,以利于回收再用,同时还希望材料的成本低,在许多情况下聚丙烯因具有最佳的综合性能而成为首选。如DSM公司已经开发了一种由单一聚丙烯材料制造仪表盘,Targor公司在研究全聚丙烯保险杠,Montell公司在开发全聚丙烯门板和内装饰板。在汽车业内应用比较广泛的是所谓“三高聚丙烯”,也就是HCPP,尤其特指多相共聚HCPP。国内石化界的普遍说法是高熔指、高模量、高抗冲。其具备高熔指、高模量不假,但高抗冲方面只是对应同样模量等级的均聚PP,冲击的确是高一些。确切的说应该是“三高两低”聚丙烯,“两低”指的是“低气味、低VOC”。目前国内市场声名显赫的韩国SK的BX3800/BX3900牌号产品就是“三高两低”聚丙烯,国内产品开发得比较成功的是中石化镇海炼化的M60RH和中沙石化的EP5074/5075。

 增强/填充PP发展迅速

 有人称PP是最不挑剔的树脂,指的是PP可以和各种填料相结合:短/长玻璃纤维、滑石、云母、碳酸钙粒子等。可以拓宽PP树脂性能的增强/填充PP发展十分迅速,主要用于要求较高刚性,特别是高温下具有较高刚性的市场如汽车、家电、办公设备、建材等。估计全球范围内25%的PP树脂是以填充或增强方式消费的。增强/填充PP方面最重要的一个进展是在增强/填充料中使用新型的基础树脂,如高结晶PP、成核剂生产的PP和茂金属PP等。新的基础树脂使增强/填充PP的性能达到更高的水平,这类牌号在欧洲发展较快,主要应用领域是汽车保险杠和器具。

 聚丙烯有可能成为窗异型材的替代材料

 随着聚丙烯树脂新产品以及改性技术、型材共挤出技术的发展,窗异型材已经开始成为继汽车、通讯、能源交通以及建筑用塑料管材等市场之后聚丙烯树脂的又一市场发展新目标。树脂生产商(如Borealis公司)已经针对这一市场开发出了专用树脂,经测试采用这种专用料生产的聚丙烯窗型材的主要技术指标基本符合目前聚氯乙烯窗型材的标准。异型材加工商(HTTroplast公司)也已经在聚丙烯窗型材的生产、实际应用方面积累了一定的经验,并证实用聚丙烯生产窗型材在技术上是可行的。从有关报道看,聚丙烯窗型材多为复合形式,芯层为聚丙烯,外层为耐老化性和长期颜色稳定性更好的护层。用于窗异材的基础树脂一般是最新一代的聚丙烯产品如高刚性、高熔体强度乙烯抗冲共聚物PPB,尽管目前Montell、Targor、Borealis和窒素公司等几家公司能够生产这些新产品,但是从中期发展看将有许多原料生产商进入这一领域。随着适合的聚丙烯异型材树脂牌号商品化程度的提高,聚丙烯有希望在未来的窗型材市场中发展成为主要的替代材料。

 聚丙烯在热成型片材市场将有较高的增长率

 随着高流动性、高熔体强度PP新产品的发展,PP热成型包装材料将迅速。Montell预计今后十年内PP热成型食品容器市场的年均增长率将为8%～10%。目前PP在热成型食品包装市场占20%的比例,PP在这一市场的优势是:对氧的阻隔性较好、软化点较高、比较适合微波炉使用,密度较低、具有成本优势。与注塑成型相比,热成型制品可以作的更薄,主要市场是:熟食容器、牛奶杯、饮料杯等。中石化天津石化公司开发的热成型聚丙烯专用料PPR ET02,超透明正负压料T5015M等都是市场应用非常成功地专用料。

  聚丙烯发泡制品将有所增长

  近年来在汽车行业出现了许多PP发泡制品:软垫、仪表板、汽车六板、方向盘等。扩出发泡片材是聚丙烯树脂有希望的一个新领域。这些发泡制品一般是用高熔体强度聚丙烯生产的,国外Montell、Borealis、Chisso等少数公司可以生产这种材料,国内则有中石化镇海炼化开发的高熔体强度聚丙烯牌号E02ES和B00RS,E02ES可用于挤出吹塑医用床头类的中空制品,B00RS则可以用来吹塑成型薄膜,在聚乙烯薄膜中混入该产品可以有效地提高材料的耐温性能。

茂金属催化剂是指以ⅣB 族过渡金属(如 Ti、Zr、Hf)元素配合物作为主催化剂,而以烷基铝氧烷(如 MAO)或有机硼化物(如 B(C6F5)3)作为助催化剂所组成的催化体系。对于过渡金属元素的配体至少含有一个 Cp 或 Cp 衍生物。

二茂铁(ferrocene)是最早发现的环戊二烯与过渡金属铁的配合物,它是由上下两个互相平行的 Cp 与 Fe 进行配位,形成具有夹心结构特征的金属配合物。茂金属(metallocene)就由此延伸而来。以后人们合成出了许多类似的配合物,即两个 Cp 基以 π 键与过渡金属配位。到 1980 年,Kaminsky 发现了 Cp2ZrCl2/MAO 催化体系具有很高的催化乙烯聚合的活性。此后,人们便将这类催化剂称之为茂金属催化剂。后来随着对茂金属配位的深入研究,这种夹心结构的概念被逐渐打破,延伸到了单茂、桥联混配茂等,且都具有良好的催化性能,这就大大扩展了茂金属催化剂的范围。