茂金属聚烯烃技术进展及前景
陈乐怡
    茂金属催化剂于20世纪90年代初期推出，其从根本上改变了聚
烯烃的分子结构,开辟了新的应用领域。据预计，这种新型催化剂对
聚合物工业产生的影响不亚于齐格勒-纳塔（ZN）催化剂的发现。聚
烯烃工业变革将会吸收茂金属催化剂的诸多特点：可以使几乎所有乙
烯基单体聚合；可生产分子量和组成分布很窄的均聚物和共聚物；催
化剂的立构选择性可控，可产生新的分子结构（如高间规聚合物）；
可制得预定结构和性能的聚合物，且精度非常高。
    一夜之间，茂金属催化剂成了全球许多聚烯烃公司“必须”研发
项目，产生了大量的专利申请；而且研究迅速扩展到非茂金属体系，
由于这些催化剂具有相同的特征——单活性点，因此被称为“单中心
催化剂”（SSC）。
    现状
    SSC用于生产低密度PE的预想已经实现，在一些树脂品种上甚
至超出预期，如LLDPE的大量应用。HDPE方面的应用也达到预期，
但由于北美等地的经济衰退，进展缓慢。
    SSC在PP领域的应用没有达到预期，向大品种纤维和薄膜市场
的渗透不尽人意，但第二代PP茂金属催化剂正在进入市场，前景乐
观。
　　开发伊始，茂金属/SSC的目标就是生产特种聚合物。基于该技
术产出一大批特种聚合物，包括耐高温热塑性工程塑料、高性能弹性
体、低分子量液体树脂和蜡。
    尽管工业化速度较慢，但已经实现新型催化剂在特殊领域的目
标。随着新技术的开发和商业化，人们将会发现许多新的机会。长期
而言，未来10～20年内，SSC基聚合物将会给工业界带来惊奇。表1
总结了已工业化的SSC基聚合物品种。
    上述14种商品化SSC基聚合物中的8种正在取代传统催化剂生
产的树脂，并在传统树脂先前无法应用的领域扩大市场份额。另外6
种SSC基聚合物是全新的，正在为聚烯烃开辟新市场，并在很多领域
替代其他高成本非聚烯烃材料。更多聚烯烃新产品还在开发阶段，将
会在5～10年内实现商品化。SSC基树脂将在非常大的范围内扩大全
球聚烯烃市场。
    挑战
    遗憾的是，SSC的工业化有2个让人很失望的领域，乙烯-苯乙
烯共聚物（E/S）和聚酮（乙烯/一氧化碳共聚物）。1997年陶氏化学
推出E/S，但由于没有达到预期的市场份额，其在加拿大的半工业化
装置于2002年停产。
    聚酮曾被作为工程塑料成功引入市场，可与聚碳酸酯、聚甲醛及
其他工程塑料相竞争。聚酮的需求增长势头良好，第一套工业化装置
也已投产，但由于商业战略计划的改变，开发商于2000年2月将其
撤出市场。
    总之，尽管SSC催化剂引起的变革发展良好，工业化前沿的公司
从行业飞速发展中获利，但变革也存在困难。聚烯烃在10年以前就
被视为“成熟”产品，但现在该行业被重新定义为“增长型”行业。
    SSC基乙烯聚合物
    过去13年里，乙烯基聚合物见证了大多数SSC的商业化行为。
低密PE方面SSC基树脂占有11%的市场。LLDPE，尤其是高强度薄膜
等级，已经出现大幅增长。塑性体的数量和利润也有相当的增长。SSC
对于HDPE市场的渗透仍很有限，仅占全球市场的1%，但在大量生产
的吹塑制品等领域，SSC树脂已开始进入市场；预计2006～2008年SSC
向HDPE的渗透将会加速。
    SSC对高压LDPE的需求影响较小，不过它促进了LLDPE的进一
步渗透。生产厂尚未推出可以在LDPE重点传统市场替代它的SSC产
品。尽管至今厂商还没有推出可以取代LDPE传统市场的SCC树脂，
但其已经开始对如挤出涂层和收缩膜等大量生产品种造成冲击。预计
这些领域还会出现一些新产品，并占领LDPE的市场份额，但高压LDPE
树脂的总需求量不会降低。
    2001年全球SSC基PE的总需求量约200万t，预计2011年将会
增长到2700万t，占乙烯聚合物的28%，成为仅次于ZN技术的第二
大重要技术领域，超过高压和铬基催化剂树脂。
    能力分析表明，2004年全球有70条SSC基乙烯聚合物工业化生
产线，总能力超过1100万t，其中45套装置已经完全工业化，另外
25套装置也已经获得SSC专利技术许可，可以使用SSC技术或者内
部开发的、准备工业化的技术。
    推动SCC基PE增长的主要公司有陶氏、埃克森美孚、三井、北
欧Borealis、阿托菲那和诺瓦。表2列出了正在工业化生产SSC树
脂的18家公司。
（未完待续）

表1  已工业化SSC基聚合物和应用
                   SSC基聚合物                          应用/市场
LLDPE    　　　　　　　　　　　　　　　　　流延薄膜、吹塑薄膜（常为多层）、挤出涂层和收缩膜
HDPE 和 MDPE(0.935～0.961g/cm3)    　　　　　旋转模塑、注塑、吹塑和薄膜
VLDPE    　　　　　　　　　　　　　　　　　包装薄膜热封层和专用软薄膜
ULDPE    　　　　　　　　　　　　　　　　　PP改性、ETP改性和土工膜
乙烯-α-烯烃塑性体(0.880 ～ 0.910 g/cm3)    　PP改性和控制渗透包装薄膜
乙烯弹性体（乙烯-辛烯，乙烯-丁烯共聚物）    　主要为用汽车用热塑性聚烯烃（TPO）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　和热塑性硫化胶（TPVs）
EPDM和非常高门尼EPDM    　　　　　　　　　所有传统EPDM应用
PP弹性体和塑性体    　　　　　　　　　　　弹性流延膜、弹性纤维和织物、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　不粘软质薄膜和成型制品、热封层和聚合物改性
液态乙烯/丙烯共聚物    　　　　　　　　　　　粘度改善
PP和PE蜡    　　　　　　　　　　　　　　　分散助剂、润滑剂、油墨、薄膜和抛光剂
等规PP均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物    　注塑制品、无纺布、纤维、薄膜和汽车内装件
间规PP共聚物    　　　　　　　　　　　　　标签用收缩膜、注塑制品、粘合剂和片材挤出
间规PS    　　　　　　　　　　　　　　　　　工程塑料，可与PA、PBT、POM、PPS等竞争
环烯烃共聚物（乙烯与降冰片烯或四环十二　　阻隔性包装薄膜/片材和光学介质材料
　烯的共聚物）    

表2  2004年SSC基乙烯聚合物的工业化生产商
旭化成    　　　　　　　　　　埃克森美孚
阿托菲那 　    　　　　　　　　日本PE（Japan Polyethylene）
巴塞尔    　　　　　　　　　　LG化学
博利斯    　　　　　　　　　　三井化学
雪弗龙菲利浦　　　　　　　    诺瓦化学
DEX塑性体（DEX Plastomers）    住友化学
陶氏化学    　　　　　　　　　　蒂柯那(Ticona)
杜邦陶氏弹性体    　　　　　　Titan PE
依渥鲁（Evolue）    　　　　　　宇部工业