國內(nèi)茂金屬催化劑需求快速增長，有望實現(xiàn)技術突破

• 侯賀 2023年9月26日 來源：中研網(wǎng) 1473 98
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茂金屬是第五代催化劑，茂金屬和非茂金屬成為新研究熱點。90年代開發(fā)的茂金屬催化劑是第五代聚丙烯催化劑，茂金屬催化劑生成聚合物具有分子量分布窄、聚合物結(jié)構(gòu)可控、可對聚合物進行分子剪裁等特點，進一步擴大了聚丙烯的應用領域，現(xiàn)已經(jīng)能進行工業(yè)化生產(chǎn)，但目前在市

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近年來，應用茂金屬催化劑生產(chǎn)的聚烯烴產(chǎn)品產(chǎn)量迅速增加并憑借其優(yōu)異的材料特性占據(jù)市場。具體來看，茂金屬聚烯烴產(chǎn)品包括茂金屬聚乙烯（mPE）、茂金屬聚丙烯（mPP）、茂金屬間規(guī)聚苯乙烯、茂金屬環(huán)烯烴、聚烯烴彈性體（POE）、環(huán)烯烴共聚物（COC／COP）等。

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mPP有五種主要產(chǎn)品，處于產(chǎn)業(yè)鏈中游。mPP根據(jù)聚合方式分為等規(guī)聚丙烯、共聚聚丙烯、無規(guī)聚丙烯、間規(guī)聚丙烯及等規(guī)聚丙烯蠟。從產(chǎn)業(yè)鏈來看，mPP處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，上游主要原材料為茂金屬化合物和丙烯，其中丙烯主要通過石腦油、甲醇及丙烷制??；下游主要應用于紡絲和無紡布、注塑及膜制品領域。

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mPP有高透明度和光澤度，全球下游主要應用于醫(yī)療衛(wèi)生和食品包裝。mPP的透明性和表面光澤度可與其他一些透明樹脂(聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等)相媲美，性能價格比也優(yōu)于PC、PS、PET等，因此被廣泛應用于透明包裝、醫(yī)療器械、家庭用品、一般工業(yè)等領域，其中醫(yī)療衛(wèi)生和食品包裝領域是茂金屬最主要應用方向。茂金屬聚丙烯由于有更高的熱變形溫度、更高的彎曲模量、更高的熱封性能、更高的透明度和極低的溶出物含量，在食品領域應用占有優(yōu)勢，而在醫(yī)療衛(wèi)生領域的優(yōu)勢是其韌性好且不容易斷裂。

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mPP生產(chǎn)工藝分為本體法-氣相法和氣相法，難度和成本比傳統(tǒng)聚丙烯高。國際龍頭企業(yè)大多使用原有聚丙烯產(chǎn)線生產(chǎn)mPP，因此mPP的加工工藝多為在原有生產(chǎn)產(chǎn)線上的優(yōu)化。mPP的加工工藝主要集中于本體法-氣相法組合工藝和氣相法聚丙烯工藝這兩種。茂金屬催化劑的控制對于技術要求非常高，同時也需要廠商擁有較為豐富的mPP生產(chǎn)經(jīng)驗，同時茂金屬催化劑的消耗更多、對雜質(zhì)、水等物質(zhì)更為敏感，mPP產(chǎn)線對丙烯的純度要求更高。因此與傳統(tǒng)Z-N催化劑生產(chǎn)方式相比，mPP的生產(chǎn)難度更大、生產(chǎn)成本也更高。

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傳統(tǒng)Z-N催化劑使用最為廣泛，經(jīng)歷四次更新?lián)Q代。Z-N催化劑是最早使用的聚丙烯催化劑，自20世紀50年代問世以來，經(jīng)過了不斷的改進和創(chuàng)新，目前已經(jīng)發(fā)展到了第四代，催化劑的活性已從最初的幾十倍提高到幾萬倍，PP的等規(guī)指數(shù)已達到98%以上，生產(chǎn)工藝也大為簡化。如今Z-N催化劑的使用依舊最為普遍，且仍是研發(fā)的熱點，在高活性、高定向性的基礎上向系列化、高性能化、專用化方向發(fā)展。

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茂金屬是第五代催化劑，茂金屬和非茂金屬成為新研究熱點。90年代開發(fā)的茂金屬催化劑是第五代聚丙烯催化劑，茂金屬催化劑生成聚合物具有分子量分布窄、聚合物結(jié)構(gòu)可控、可對聚合物進行分子剪裁等特點，進一步擴大了聚丙烯的應用領域，現(xiàn)已經(jīng)能進行工業(yè)化生產(chǎn)，但目前在市場中的滲透率比較有限。此外，近年來非茂金屬催化劑的開發(fā)也相當活躍，它保持了茂金屬催化劑性能的同時，兼有更為突出的特點和低廉的成本。未來茂金屬和非茂金屬催化劑的研究將繼續(xù)深入，發(fā)展目標是進一步實現(xiàn)技術的工業(yè)化和啟動需求量較大的通用市場。

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我國茂金屬催化劑及其催化產(chǎn)品的研究與開發(fā)始于20世紀80年代末，從事該工作的主要有中國石油化工股份有限公司 、中國石油天然氣股份有限公司、 中國科學院化學研究所、浙江大學、華東理工大學等。2014年，中國石油石化院與哈石化以mPP催化劑為突破口，借助專項子課題新型聚丙烯催化劑的開發(fā)與工業(yè)應用，圍繞茂金屬透明聚丙烯產(chǎn)品進行聯(lián)合攻關。2017年中國石油石化院與哈石化成功研發(fā)出mPP催化劑（PMP-01）。2018年3月16日，燕山石化成功生產(chǎn)出mPP產(chǎn)品，這是中國工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)裝置上首次實現(xiàn)mPP的成功開發(fā)，標志著燕山石化成為中國首家mPP連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)。2020年8月，茂名石化開展國產(chǎn)mPP催化劑應用試驗，在間歇本體聚合工業(yè)裝置上共生產(chǎn)出12.7噸mPP產(chǎn)品。此次試驗解決了催化劑投料堵塞、反應不受控等難題。這標志著該催化劑成為中國首個在本體聚合工業(yè)裝置上獲得應用成功的國產(chǎn)高等規(guī)mPP催化劑。2020年10月30日，中國石油石化院開發(fā)出2種茂金屬超高熔體質(zhì)量流動速率聚丙烯，產(chǎn)品技術性能達到指標要求，開啟了茂金屬催化劑直接聚合制備熔噴紡絲聚丙烯材料的工業(yè)化之路。2020年12月16日，揚子石化研究院科研團隊在聚丙烯中試裝置上實現(xiàn)了mPP生產(chǎn)工藝的新突破，也實現(xiàn)了mPP生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運行。這也是中國繼燕山石化后第二家實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)。

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2022年4月27日，中國石油獨山子石化公司用環(huán)管技術成功生產(chǎn)出1000噸mPP（mPP35S）產(chǎn)品，徹底消除了降解法生產(chǎn)帶來的異味問題。利用環(huán)管技術生產(chǎn)mPP在國內(nèi)尚屬首次，并且突破了生產(chǎn)技術瓶頸，首次實現(xiàn)裝置長周期運行。該產(chǎn)品是高端無紡布的理想原料，其成功生產(chǎn)，將有望緩解我國大量依賴進口的局面。

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國內(nèi)下游主要應用于熔噴料，帶動mPP需求提升。中國進口的mPP最主要的需求端是熔噴料，此外還有醫(yī)療領域的高端衛(wèi)生產(chǎn)品，如口罩、手術床單、手術服、高端孕嬰用品、輸液袋、高端紙尿褲、高端衛(wèi)生巾等，極少量茂金屬聚丙烯被用于高端產(chǎn)品包裝，如高端日用品、化妝品的包裝等(代表企業(yè)如日本花王、資生堂等)。另外，mPP具有低溶出物的性質(zhì)，因此可被用于食品包裝，結(jié)合其高透明度，可用于水瓶、嬰兒奶瓶等產(chǎn)品。由于少數(shù)牌號的mPP具有良好的熱封性，因此也被用于電子產(chǎn)品加工過程中電路板的包裝。

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