淺析我國高性能合成樹脂的產(chǎn)業(yè)需求及發(fā)展趨勢(三)——高性能
1.高性能聚烯烴材料
1.1開發(fā)原料多元化技術(shù)
原料多元化是未來我國聚烯烴行業(yè)發(fā)展的重要特征。目前我國聚烯烴產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從石腦油裂解工藝獨(dú)占鰲頭的時代,進(jìn)入煤油競爭階段。伴隨著諸多輕烴資源的進(jìn)入,烯烴類原料將以低成本優(yōu)勢在聚烯烴行業(yè)贏得一席之地。以聚乙烯為例,盡管油制聚乙烯產(chǎn)能占比高達(dá)77%,煤化工工藝產(chǎn)能占比快速提高至19%,成為聚乙烯擴(kuò)能的主要方向;外購甲醇占比*為4%,后期仍將繼續(xù)下降。相較而言,聚丙烯原料多元化進(jìn)程更為迅速,尤其是煤制工藝和丙烷脫氫(PDH)工藝呈快速增長趨勢。目前煤制工藝產(chǎn)能占比為23%,PDH 工藝產(chǎn)能占比為8%,而傳統(tǒng)的油制聚丙烯工藝產(chǎn)能則下降至55%。利用多元化原料制備高性能聚烯烴的技術(shù)關(guān)鍵在于優(yōu)化進(jìn)料控制和保障原料品質(zhì),通過工藝優(yōu)化來靈活采用多種原料進(jìn)行生產(chǎn)。
1.2提升催化劑技術(shù)
聚烯烴催化劑研究已從*初的注重提高催化劑效率轉(zhuǎn)向改進(jìn)產(chǎn)品綜合性能,主要目標(biāo)是提高催化劑對聚合物性能的控制能力。茂金屬催化劑實(shí)現(xiàn)了聚合鏈長度、分支度和立構(gòu)規(guī)整性的精細(xì)調(diào)節(jié)。相比傳統(tǒng)的齊格勒 / 納塔催化劑,采用茂金屬催化劑制備的聚烯烴產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有更好的規(guī)整性、可調(diào)控性、產(chǎn)品性能。2017年,國內(nèi)自主開發(fā)的載體型茂金屬聚丙烯催化劑在間歇式液相本體聚丙烯裝置(8×104 t/a)**投入使用,填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白。茂金屬催化劑憑借其活性高、單一活性中心、共聚能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)仍將不斷發(fā)展,進(jìn)而更加精確控制聚合物分子構(gòu)型、定制生產(chǎn)滿足*終用途的產(chǎn)品。相關(guān)技術(shù)的研究重點(diǎn)在于進(jìn)一步改善茂聚烯烴的形態(tài),加寬其相對分子質(zhì)量分布范圍,降低昂貴的助催化劑甲基鋁氧烷(MAO)用量,進(jìn)一步降低茂金屬催化劑成本。
此外,二亞胺鈀、水楊醛亞胺鎳、膦磺酸鈀催化等催化體系的開發(fā),實(shí)現(xiàn)了極性單體與烯烴的共聚反應(yīng),**提高了聚合物的表面性能、黏附力、柔韌性、耐溶劑性、流變性,以及與其他聚合物、高分子材料助劑的共溶和共混性,這也是未來發(fā)展的趨勢之一。
1.3多種聚合工藝共存
長期以來,在聚烯烴工藝技術(shù)領(lǐng)域,一直是多種工藝并存,各展其長,同時新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。聚丙烯聚合工藝數(shù)量超過20種,其中溶液法和漿液法逐漸被淘汰,本體法和氣相法保持優(yōu)勢,尤其以Unipol、Novolen、Innovene等為**的氣相法工藝近10年來發(fā)展很快;多區(qū)循環(huán)反應(yīng)器技術(shù)也正在興起。聚烯烴彈性體(POE)聚合工藝以美國陶氏化學(xué)公司開發(fā)的Insite溶液法聚合工藝、??松梨诠鹃_發(fā)的Exxpol高壓聚合技術(shù)為主。近年來,基于Insite催化劑技術(shù)成功發(fā)展了新型鏈穿梭聚合技術(shù),獲得了高性能烯烴嵌段共聚物。
1.4裝置趨于大型化
伴隨著乙烯裝置大型化發(fā)展、聚烯烴工藝及工程技術(shù)進(jìn)步,聚烯烴生產(chǎn)裝置亦趨向大型化,相關(guān)裝置的單線生產(chǎn)規(guī)模從20世紀(jì)末的2×105t/a 發(fā)展到當(dāng)前的4×105 ~5×105t/a,生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性明顯提高。我國在建的聚丙烯項目總產(chǎn)能超過1×107 t/a,單線裝置產(chǎn)能大都超過3×105t/a;大型聚烯烴生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)進(jìn)展**,國產(chǎn)首臺2×105t/a 聚丙烯大型擠壓造粒機(jī)組打破了國外壟斷;國產(chǎn)規(guī)模**的聚乙烯大型擠壓造粒機(jī)組的研發(fā)與應(yīng)用通過了成果鑒定,即將投入工業(yè)應(yīng)用。
1.5涌現(xiàn)**牌號產(chǎn)品
聚烯烴產(chǎn)品技術(shù)以提高產(chǎn)品綜合性能為目標(biāo),致力于開發(fā)新品種,提高產(chǎn)品附加值,擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。在聚乙烯方面,改進(jìn)共聚單體開發(fā)出的耐熱聚乙烯(PE-RT)已用于建筑物采暖,通過優(yōu)化聚乙烯雙峰聚合工藝開發(fā)出具有更好低熔垂和耐開裂性能的大口徑聚乙烯管材用于油田和物流運(yùn)輸,開發(fā)了茂金屬聚乙烯新產(chǎn)品以及能夠用于鋰電池隔膜的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)產(chǎn)品。此外,包括醫(yī)療器械/醫(yī)用防護(hù)用品用聚丙烯材料、**聚丙烯材料、低可溶出物的丙丁共聚聚丙烯、低VOC聚丙烯材料在內(nèi)的新產(chǎn)品新牌號也在不斷涌現(xiàn)。
1.6重視廢舊塑料的回收利用
在自然環(huán)境下,塑料制品應(yīng)用后難以自然分解,加之聚烯烴塑料制品應(yīng)用分散、使用周期短,因此構(gòu)成了環(huán)境負(fù)擔(dān),回收利用成為世界關(guān)注焦點(diǎn)。廢棄塑料回收利用技術(shù)主要有直接再生、改性再生、化學(xué)回收等?;瘜W(xué)回收法通過熱裂解、催化裂解和熱裂解–催化改質(zhì)等方式,改變塑料大分子的鍵合狀態(tài),使其分解產(chǎn)生各種低分子化合物或低聚物;可用于生產(chǎn)燃料油、燃料氣和化工原料,成為**發(fā)展前景的回收利用方法。
2.其他高性能合成樹脂材料
2.1光學(xué)級合成樹脂
光學(xué)級合成樹脂主要用于光學(xué)纖維、發(fā)光二極管透鏡、液晶顯示器導(dǎo)光板、光伏電池、**液晶顯示器擴(kuò)散膜和增亮膜、觸摸屏保護(hù)膜等方向,發(fā)展?jié)摿薮?。在光學(xué)級聚酯薄膜方面,重點(diǎn)發(fā)展方向有建立關(guān)鍵性成型技術(shù)指標(biāo)與光學(xué)特性的關(guān)系,改進(jìn)現(xiàn)有同步雙向拉伸生產(chǎn)制造設(shè)備,優(yōu)化在線多功能精密涂布成型技術(shù)。在光學(xué)級聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)方面,針對表面硬度不夠、耐熱性差、沖擊強(qiáng)度不高等短板,重點(diǎn)提升材料的抗沖強(qiáng)度、耐熱性、流動性與加工性能,同時注重開發(fā)功能化材料,如吸收紫外線PMMA、光致變色PMMA等復(fù)合材料。
2.2電子級合成樹脂
電子級合成樹脂主要包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、硅樹脂等品種。電子級環(huán)氧樹脂在覆銅板基材方面用量**,其次是半導(dǎo)體和集成電路封裝材料,未來朝著低成本、阻燃、耐熱、高模量、綠色環(huán)保、可降解、材料復(fù)合的方向發(fā)展;針對覆銅板、電子封裝的特定需求,結(jié)合品種選擇、固化技術(shù)、配合技術(shù)等開發(fā)定制化產(chǎn)品。電子級酚醛樹脂主要用于覆銅板和集成電路封裝領(lǐng)域,隨著終端應(yīng)用產(chǎn)品朝著輕薄、多功能化、高頻高速化、綠色環(huán)?;较虬l(fā)展,開發(fā)高性能、多樣化的材料產(chǎn)品成為重點(diǎn);采用無機(jī)元素改性、結(jié)構(gòu)改性和共混改性等手段提升酚醛樹脂性能,還可開發(fā)苯并噁嗪樹脂等新子類。硅樹脂具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性、電絕緣性能、耐潮、防水、防銹、耐寒、耐臭氧等性能,在絕緣漆浸漬H級電機(jī)及變壓器線圈、半導(dǎo)體封裝材料、電器零部件絕緣材料等方面應(yīng)用**;未來重點(diǎn)開展硅樹脂結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能關(guān)系研究,開發(fā)結(jié)構(gòu)可控的硅樹脂以及用于芯片、電路板等特種硅樹脂。
2.3膜級合成樹脂
膜級PVB由PVB樹脂(含量約為70%)經(jīng)增塑劑塑化后擠壓成型,主要用于夾層安全玻璃、航天器、精密儀器等技術(shù)領(lǐng)域,關(guān)鍵在于原料質(zhì)量、生產(chǎn)工藝、膜制備工藝。當(dāng)前***的PVB膜生產(chǎn)技術(shù)是擠出流涎法;也可利用多層共擠技術(shù),在兩層或多層PVB薄膜中間復(fù)合某種特定新材料來構(gòu)成復(fù)合型PVB薄膜,具有高效隔熱/隔音功能以滿足特殊領(lǐng)域應(yīng)用需求。
PVDF膜具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐化學(xué)性強(qiáng)、耐水性高等優(yōu)點(diǎn),用作水處理過濾膜、醫(yī)用透析膜、高性能鋰電池隔膜等。由于疏水性強(qiáng),PVDF膜進(jìn)行親水改性具有實(shí)用價值。綜合考慮改性方法與制膜工藝,簡化改性步驟并降低改性成本以適應(yīng)工業(yè)化應(yīng)用,也將是重要研究方向。
2.4其他小類
增材制造用丙烯腈–丁二烯–苯乙烯(ABS)樹脂主要以絲材形式用于熔融擠出成型技術(shù)。增材制造個性化定制消費(fèi)成為全球性趨勢,開發(fā)耐候型丙烯酸酯–苯乙烯–丙烯腈(ASA)樹脂、高耐熱ABS、透明ABS、低收縮ABS等**料是重要的研發(fā)方向。采用合金化、復(fù)合化、化學(xué)改性等技術(shù)手段提高ABS樹脂材料的機(jī)械性能和加工性能,更好適應(yīng)**應(yīng)用需求。
高速鐵路用聚氨酯憑借優(yōu)異的耐磨性,較高的強(qiáng)度和彈性,良好的抗沖擊性、耐疲勞性和低溫柔順性,在無砟軌道灌封填充、道碴膠、彈性墊板、防水涂料等領(lǐng)域應(yīng)用**。推廣固定道床技術(shù),開發(fā)節(jié)能與環(huán)境友好型聚氨酯生產(chǎn)技術(shù),掌握**聚醚多元醇、***聚酯多元醇、新型關(guān)鍵助劑等關(guān)鍵原料生產(chǎn)技術(shù),滿足高速鐵路建設(shè)對高性能材料的需求。
在聚氯乙烯(PVC)樹脂****料方面,目前主要通過改變聚合方法、共聚改性等手段對PVC進(jìn)行改性,提高熱穩(wěn)定性和加工性能。針對應(yīng)用需求和塑料產(chǎn)品性能要求,優(yōu)化PVC加工工藝和設(shè)備來進(jìn)一步拓寬材料應(yīng)用范圍,主要有管道/管件用氯化聚氯乙烯**料、人造革/墻紙用糊狀聚氯乙烯樹脂、醫(yī)用高聚合度聚氯乙烯熱塑性彈性體樹脂,氣管插管用環(huán)己烷–1,2–二羧酸二異辛酯增塑PVC**料、高交聯(lián)度PVC建筑用密封條**料等**系列產(chǎn)品。
來源:網(wǎng)絡(luò)