近日，浙江傳化化學(xué)集團(tuán)和杭州星傳新材料科技共同開(kāi)發(fā)的超支化聚烯烴彈性體中試裝置在浙江上虞經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，中試實(shí)驗(yàn)成功，并于2024年8月通過(guò)專家鑒定。
中試裝置情況
據(jù)悉，該中試裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)到1000噸/年，采用先進(jìn)的溶液法乙烯均聚工藝，整個(gè)中試項(xiàng)目的催化體系與生產(chǎn)工藝均為自主開(kāi)發(fā)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)90%以上。
此次中試的成功，標(biāo)志著全球首個(gè)擁有成套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超支化聚烯烴彈性體項(xiàng)目，在催化體系、工藝技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備方面均取得了重大技術(shù)突破。
據(jù)介紹，該中試產(chǎn)品在光伏膠膜和增韌改性兩大應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，已順利通過(guò)多家頭部企業(yè)的嚴(yán)格測(cè)試，物性指標(biāo)全面達(dá)標(biāo)。這一創(chuàng)新成果有望大幅替代傳統(tǒng)的乙烯與α-烯烴共聚路線的POE產(chǎn)品，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
傳化化學(xué)戰(zhàn)略投資的星傳新材料已確定作為本項(xiàng)目萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化的實(shí)施主體。目前，并且已完成萬(wàn)噸級(jí)裝置的工藝包編制工作，為該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)量產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
聚烯烴彈性體和超支化聚烯烴彈性體的區(qū)別
常規(guī)聚烯烴彈性體通常至少需要2種單體共聚得到，如乙丙橡膠、乙烯/α-烯烴無(wú)規(guī)共聚物、乙烯/α-烯烴多嵌段共聚物具有優(yōu)異的力學(xué)性能和加工性能。
如聚烯烴彈性體POE的生產(chǎn)采用了茂金屬催化體系，以乙烯為原料，高碳α-烯烴（1-辛烯等）為共聚單體，在均相金屬催化劑作用下聚合形成的無(wú)規(guī)共聚彈性體。
超支化聚烯烴彈性體通過(guò)烯烴特別是乙烯均聚的方式直接制備聚烯烴彈性體，具有超支化結(jié)構(gòu)的一種特殊聚烯烴彈性體，這種特殊的結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的力學(xué)和流變特征。
這種均聚的合成工藝方式不僅可以大幅度簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)聚乙烯的高附加值化，還可以制備出新型結(jié)構(gòu)的聚烯烴材料，賦予聚烯烴材料新的功能和用途。
工業(yè)化面臨的主要問(wèn)題
聚烯烴彈性體通常需要昂貴的長(zhǎng)鏈α-烯烴作為共聚單體或多步生產(chǎn)過(guò)程，而超支化聚烯烴彈性體直接均聚合成。
以超支化聚乙烯（HBPE）為例，其彈性體不需要共聚單體，生產(chǎn)工藝更簡(jiǎn)單。對(duì)于聚烯烴潤(rùn)滑油，HBPE的優(yōu)勢(shì)更明顯，因?yàn)樗苯訌囊蚁┲苽洌∪チ藘刹竭x擇性合成工藝，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)并提高了產(chǎn)量。
但HBPE在工業(yè)化應(yīng)用前也面臨著一些問(wèn)題：
HBPE的合成主要是采用α-二亞胺鎳鈀催化劑通過(guò)乙烯聚合得到，這種技術(shù)能以單一的乙烯原料出發(fā)，通過(guò)鏈行走均聚的方式，制備出具有傳統(tǒng)乙烯/α-烯烴共聚物結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。
1. 催化劑的性能及價(jià)格
現(xiàn)有合成HBPE的催化劑主要是α-二亞胺鎳鈀配合物，但其中鈀催化劑價(jià)格昂貴、催化活性低且熱穩(wěn)定性差。
鎳基催化劑（特別是α-二亞胺鎳）因其潛在的低成本和較高的催化活性，被認(rèn)為是更有希望的工業(yè)化催化劑。
2. 生產(chǎn)工藝：催化劑合成工藝及HBPE的生產(chǎn)工藝
催化劑的合成工藝復(fù)雜。為了得到性能優(yōu)異且可控的HBPE材料，需要對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜的分子設(shè)計(jì)，增加了生產(chǎn)成本。
HBPE的生產(chǎn)工藝需要優(yōu)化。鏈行走聚合產(chǎn)物的生產(chǎn)工藝（特別是油狀HBPE）與傳統(tǒng)聚合工藝有顯著差異，需要重新設(shè)計(jì)并優(yōu)化。
3. 材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系
對(duì)于傳統(tǒng)聚乙烯材料（如LDPE、HDPE、LLDPE），其鏈結(jié)構(gòu)與材料性能、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與制品性能的關(guān)系已有成熟理論。
但HBPE型彈性體和潤(rùn)滑油的微觀結(jié)構(gòu)，特別是凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)與其使用性能之間的關(guān)系幾乎一片空白。
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