經(jīng)過十年的艱苦攻關(guān)，中國石油石油化工研究院聚烯烴技術(shù)創(chuàng)新團隊完成的“茂金屬聚丙烯催化劑技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”項目取得重大突破，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的茂金屬聚丙烯催化劑，并在多個裝置上完成工業(yè)化應(yīng)用，推動了我國聚烯烴行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。該項目也因此于近日獲得中國化工學(xué)會技術(shù)發(fā)明一等獎。

核心技術(shù)被國外壟斷

受全球新冠肺炎疫情等因素影響，國內(nèi)聚丙烯市場競爭日益白熱化，傳統(tǒng)聚丙烯產(chǎn)品需求增長乏力，市場價格逼近成本線。對于生產(chǎn)企業(yè)來說，唯一的出路就是開發(fā)差異化產(chǎn)品，提高產(chǎn)品附加值。

傳統(tǒng)聚丙烯產(chǎn)品采用普通催化劑生產(chǎn)，茂金屬聚丙烯則需要采用茂金屬催化劑。相比傳統(tǒng)聚丙烯產(chǎn)品，茂金屬聚丙烯具有相對分子質(zhì)量分布窄、熔點較低、不生成可溶性短鏈嵌段共聚物等特點，主要用于高端的無紡布、注塑、薄膜、纖維等領(lǐng)域。但茂金屬聚丙烯的制備技術(shù)和核心催化劑長期被國外公司所壟斷，產(chǎn)品基本依賴進口。

催化劑自主研發(fā)成功

2014年起，石油化工研究院聚烯烴技術(shù)創(chuàng)新團隊圍繞茂金屬聚丙烯產(chǎn)品進行聯(lián)合攻關(guān)。項目團隊從催化劑載體入手，開發(fā)出載體表面修飾技術(shù)，通過熱處理工藝實現(xiàn)載體的機械強度和孔徑分布的控制，通過載體的化學(xué)修飾調(diào)控載體的表面能和路易斯酸性，從而提高催化劑負載效果，促進負載的茂金屬化合物的催化聚合能力。采用該技術(shù)制備的聚合物形態(tài)好，保留了茂金屬催化劑高活性、單一活性中心的性能。

此外，針對茂金屬透明聚丙烯特殊產(chǎn)品的開發(fā)需求，項目團隊從茂金屬化合物結(jié)構(gòu)出發(fā)，自主設(shè)計了新型化合物結(jié)構(gòu)，讓橋基官能團連接混合配體環(huán)戊二烯基和芴基，限制分子骨架的轉(zhuǎn)動，形成了碳橋連的限制幾何構(gòu)型茂金屬化合物，有利于丙烯選擇性聚合，得到高間規(guī)度的催化活性中心。

工業(yè)化產(chǎn)品進軍高端

2017年，項目團隊自主開發(fā)的茂金屬聚丙烯催化劑PMP-01完成工業(yè)應(yīng)用，生產(chǎn)出高透明茂金屬聚丙烯MPP6006。這是國內(nèi)首個成功工業(yè)化應(yīng)用的茂金屬聚丙烯催化劑。此后，PMP-01催化劑在液相本體聚丙烯裝置上先后完成了2次工業(yè)應(yīng)用試驗，開發(fā)出4個透明茂金屬聚丙烯牌號。采用該催化劑生產(chǎn)出的聚丙烯顆粒形態(tài)好，具有高抗沖、高柔韌性及高透明的特點。

據(jù)了解，該茂金屬聚丙烯產(chǎn)品可應(yīng)用于流延膜和雙向拉伸聚丙烯薄膜的制備。其中，采用代表牌號MPP6006制備出的流延膜具有良好的加工性能，還可有效降低熱封溫度，比通用的三元共聚聚丙烯的熱封溫度降低約20℃。

此外，采用PMP-01催化劑生產(chǎn)的透明茂金屬聚丙烯已應(yīng)用于醫(yī)用3D打印材料，解決了傳統(tǒng)催化體系生產(chǎn)的聚丙烯材料打印溫度高、會有異味產(chǎn)生等問題。用茂金屬聚丙烯制成的3D打印線材加工溫度可降低20℃~30℃，還具有低氣味、低翹曲、較好的尺寸穩(wěn)定性及耐照輻射性能。醫(yī)用3D打印材料的成功開發(fā)，實現(xiàn)了茂金屬聚丙烯在高端產(chǎn)品上的應(yīng)用，展現(xiàn)出國產(chǎn)茂金屬聚丙烯進軍高端產(chǎn)品市場的潛力。

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