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聚丙烯高性能化怎么走?如何应对3年后自给率近90%

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着国内大炼化项目、PDH项目陆续上马,国内聚丙烯(PP)市场成为群雄角力之地。新建项目投产,PP产能仍将快速增长,预计到2023年我国PP产能将超过3500万吨,自给率将近90%。届时,高性能产品将成为企业突出重围的杀手锏。
聚丙烯的价格
 

高性能PP成投资热土

 

最近一个月,聚烯烃行业掀起了新一波高性能PP投资热潮:

4月22日,总投资约100亿美元的埃克森美孚广东惠州乙烯项目正式动工,项目包括乙烯装置和高端PE、PP等生产装置,采用已经成功应用、先进的专有工艺和催化剂技术生产高性能聚合物。

5月17日,总投资约56亿美元的中海壳牌惠州三期乙烯项目合作框架协议签约,项目产品包括聚α烯烃、高碳合成醇、茂金属PE、共聚PP等,共14套世界级规模生产装置。

5月18日,徐州海天石化集团年产10万吨高性能PP树脂项目“云签约”,落户大庆龙凤区。

 

高性能产品研发能力不足

 

我国已投入生产的高端聚丙烯专用树脂有:

 

三元共聚聚丙烯薄膜专用料F5606、管材专用料、薄壁注塑料M50T、高熔体强度薄膜专用料、丙丁共聚膜料、低温抗冲注塑专用料、氢调法高流动注塑料、高透明注塑专用料、抗菌系列专用料、低灰分PP、快速成型PP、透明PP专用料等。

 

但由于我国高端聚丙烯产品研发能力不足,且同质化严重,一些高性能和特殊性能产品,如茂金属PP(mPP)、特种双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜、流延聚丙烯(CPP)膜等仍需大量进口来满足国内市场需求。

我国mPP年消费量约10万吨,除燕山石化少量供应市场,基本依赖进口,主要用于生产医用或食品用高透明PP制品、食品包装薄膜、无纺布、超细旦丙纶纤维等领域。

具有高拉伸速度与幅宽、超薄、超透及更好低温热封性能的特种BOPP薄膜、电工膜、电容器膜、镀铝膜等PP薄膜料以及汽车和家电用PP注塑料的年进口量均超百万吨。PP管材料的年进口量约50万吨。

 

高性能PP开发方向

 

1抗菌PP

此次新冠肺炎疫情的肆虐,推动汽车生产商聚焦抗菌PP在内饰件中的应用,这或将成为车用PP下一个热点应用领域。

 

2长玻纤增强PP

长玻纤增强PP材料因具备更高的强度、刚度、韧度、尺寸稳定性,广泛应用于仪表骨架板、车门组合件、前端组件、车身门板模块、车顶面板、座椅骨架等汽车部件上。

长玻纤增强PP材料在120℃时的高温疲劳强度是普通玻纤增强PP材料的2倍,甚至比以耐热性著称的玻纤增强尼龙材料高10%,具有作为结构件所需的耐久性和可靠性。

 

3低气味散发耐刮擦PP

随着人们对汽车品质的追求,车用PP材料需要满足的已不仅仅是力学性能,还有对外观、环保等方面的高要求。

目前市场上低气味散发PP材料多被Basell、北欧化工等公司产品垄断,国产替代进口任务艰巨。制造高抗刮擦汽车内饰件材料一方面要采用国外表面硬度较高的PP原料,另一方面需要添加助剂提升材料表面的爽滑度。

但助剂在体系内受热会有小分子散发影响车内空气质量,同时又会出现表面迁移现象,影响内饰件外观。因此,问题核心仍取决于PP基材的性能。

 

4 “三高”PP

“三高”PP材质一般是多相共聚HCPP。多相共聚聚丙烯,即首先通过丙烯均聚生成聚丙烯颗粒,然后进行乙丙气相共聚在多孔聚丙烯颗粒内部间隙中形成乙丙无规共聚物(即乙丙橡胶,EPR),由此实现 PP 基体相和 EPR 分散相的各自形成,使材料具备了高抗冲性能。

HC-是高结晶的意思,一般通过增加聚丙烯等规度或者外加增刚成核剂实现。而高流动一般通过精确氢调法来调节聚合物链的长度,从而控制聚丙烯的熔融指数。

近年来,塑料制品越来越向大型薄壁化,轻量化方向发展。例如汽车的一些大型零部件,采用PP注塑成型可以减轻车体重量,达到节能降耗的目的,物流行业中使用的可折叠包装箱和周转箱也需要高冲击强度和高弯曲模量的塑料。

同理,家电行业中也需要此类型的产品。国内市场对这种高流动性、高结晶、高抗冲击PP专用料的需求越来越大,市场份额逐渐升高,年需求量在在25万~30万吨/年且年增长幅度达10%以上。

 

5发泡PP

PP发泡材料是通过提高PP的熔体强度,提高发泡倍率制成的低密度物质,具有质轻、耐热等优点。

车用PP发泡材料主要为化学微孔发泡,包括注塑微发泡、吹塑微发泡和挤出微发泡等。其中注塑微发泡适用于各种汽车内外饰件,如车身门板、尾门、风道等;挤出微发泡适用于密封条、顶棚等;吹塑微发泡适用于汽车风管等。

 

6透明PP

 

PP的结晶是造成不透明的主要原因,利用急冷冻结PP的结晶趋向,可以得到透明的薄膜,但有一定壁厚的制品,因热传导需要时间,芯层不可能迅速被冷却冻结,因此对于有一定厚度的制品不能指望用急冷的办法提高透明度,必须从PP的结晶规律和影响因素入手。

经一定技术手段得到的改性PP,可具有优良的透明性和表面光泽度,甚至可以和典型的透明塑料(如PET、PVC、PS等)相媲美。

透明PP更为优越的是热变形温度高,一般可高于110℃,有的甚至可达135℃,而上述三种透明塑料的热变形温度都低于90℃。由于透明PP的性能优势明显,近年来在全球都得以迅速发展,应用领域从家庭日用品到医疗器械,从包装用品到耐热器皿(微波炉加热用),都在大量使用。

 

PP的透明性提高可通过以下三种途径:

(1)采用茂金属催化剂聚合出透明性PP;
(2)通过无规共聚得到透明性PP;
(3)在普通PP中加入透明改性剂(主要是成核剂)提高其透明性

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