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高端聚烯烃实现产业化有三个途径——访“973”首席科学家、“长江学者”、浙江大学教授 李伯耿
2021年5期 发行日期:2021-03-02
作者:■ 常晓宇

随着催化剂和生产技术的进步,聚烯烃产品品种不断丰富、性能持续优化。但目前来看,我国聚烯烃的生产还基本局限于传统的大品种,性能更为优异、利润更为丰厚的高端聚烯烃尚未真正实现产业化。日前,“973”首席科学家、“长江学者”、浙江大学教授李伯耿接受了本刊的独家专访。


高端聚烯烃领域空白点仍较多

    

   【CCN】据了解,全球聚烯烃的生产能力已超过2亿吨/年,占全部高分子材料的一半以上。宏观来看,我国聚烯烃的发展面临哪些挑战和机遇?

   【李伯耿】由于结构层次丰富,性能可调范围广,以及生产过程能耗低、环境影响小等,聚烯烃具有优良的耐老化性、耐腐蚀性、耐热性和耐水蒸气性,可广泛应用于汽车、建材、电线电缆、医疗器械、儿童玩具等领域,近年来在我国发展迅猛。

    但由于聚烯烃现有聚合工艺及装置不适合于共聚单体含量高的聚合反应,催化剂的共聚能力、耐热性差,以及高端α-烯烃的质量难以满足共聚反应要求等原因,目前我国许多聚烯烃品种仍为空白,如:茂金属线性低密度聚乙烯(mLLPE)、环烯烃共聚物(COC)、聚烯烃塑性体(POP)、聚烯烃弹性体(POE)、烯烃多嵌段共聚物(OBC)和茂金属三元乙丙橡胶(mEPDM)等。

   【CCN】作为我国高端聚烯烃颇具代表性的产品,茂金属聚烯烃树脂目前研究存在哪些瓶颈? 

   【李伯耿】目前,茂金属聚烯烃树脂的研究瓶颈有:

    一是催化剂创新空间不足,因为很多结构的催化剂已被国外申请了专利,现有未被专利覆盖的催化剂即使创新出来了,使用价值也不高。

    二是为追求高活性,使用过高量的助催化剂,漠视了高温稳定性和共聚能力好这两个关键。


三条途径实现高端化

    

   【CCN】经过多年的发展,聚烯烃领域发展的思路和模式与以往相比有何差异?您认为“十四五”时期在研发方面应该重点关注哪些问题?

   【李伯耿】我国石化(包括聚烯烃行业)急需转变思路,具体可从以下三方面考虑:一是大宗化学品的市场渐趋饱和,而各种专用化学品和化工新材料的需求不断增加。我国化工生产迄今仍以大宗化学品为主,多数已产能过剩;绝大多数高端化学品仍需要进口,甚至面临“卡脖子”的险境。而许多大型跨国化工公司已经纷纷开始进行核心产业的转移,将专用化学品、化工新材料作为发展的重点。二是生产规模化的利润空间越来越小,而C2B、B2B所要求的柔性制造利润诱人。三是化工生产逐渐由资源的初加工向深加工方向发展。         

   “十四五”,在催化剂方面,要研发制备高温稳定、单活性中心、高共聚能力、具备活性聚合特点的催化剂,使其适合于高温溶液聚合、与极性单体共聚和制备窄分布、多峰、嵌段等结构的聚烯烃;在工艺及反应器方面,要使聚合装置柔性化、链结构制造精准化、聚集态结构制造精准化。

   【CCN】聚烯烃高端化是未来发展的必然趋势,您认为具体应该从哪些方面入手,以加快推进其发展步伐?

   【李伯耿】鉴于目前聚烯烃产品仍以大宗化学品为主的发展现状,其高端化仍有很大的发展空间,主要有以下三条途径:一是优化工艺(装置不动),提高装置的柔性化程度,适应新时代经济的新模式(B2B、C2B);二是填补空白,强化知识产权保护,为技术创新提供保护伞;三是重视原始创新,建立中试装置(基地),打通技术创新的瓶颈。

   【CCN】高端聚烯烃主要采用哪种工艺?这种工艺有哪些优缺点?

   【李伯耿】由于目前单活性中心催化剂的负载化尚不理想,而且链结构的精准制造需要舒展的大分子链构象等原因,高温溶液聚合工艺通常是高端聚烯烃生产的首选方式。其优点是可制备任何链结构的聚烯烃,如茂金属聚乙烯(mPE)、mLLDPE、COC、POE、POP、OBC、三元乙丙橡胶(EPDM)等,但与气相及淤浆聚合比,也存在能耗高、产能低的缺点。


“禁塑”对聚烯烃影响不大

    

   【CCN】2020年初,我国发布了史上最严“禁塑令”,各地都在陆续推进“禁塑”,聚烯烃领域的聚乙烯、聚丙烯都是塑料的主要原料。您如何看待“禁塑”对聚烯烃产业的影响?

   【李伯耿】与聚烯烃相比,生物降解塑料目前成本仍较高。例如,农用地膜特别薄,将其直接覆盖在地面上可起到保温作用,待农作物的秧苗生长到一定阶段就会破膜而出。目前,生物降解塑料膜很难吹塑成聚烯烃那样,农作物自身穿不透的话还需要借助于外力,这又将产生其他的额外人工成本。仅从价格层面来讲,生物降解塑料是没有竞争力的。因此,短期来看,禁塑对聚烯烃行业影响不大。


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