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發(fā)的超支化聚烯烴彈性體中試裝置在浙江上虞經(jīng)過驗(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，整個中試項(xiàng)目的催化體系與生產(chǎn)工藝均為自主開發(fā)，設(shè)備國產(chǎn)化率高達(dá)90%以上。
此次中試的成功，標(biāo)志著全球首個擁有成套自主知識產(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)，已順利通過多家頭部企業(yè)的嚴(yán)格測試，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)目萬噸級產(chǎn)業(yè)化的實(shí)施主體。目前，并且已完成萬噸級裝置的工藝包編制工作，為該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)萬噸級量產(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規(guī)共聚彈性體。
超支化聚烯烴彈性體通過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)化面臨的主要問題
聚烯烴彈性體通常需要昂貴的長鏈α-烯烴作為共聚單體或多步生產(chǎn)過程，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)工藝更簡單。對于聚烯烴潤滑油，HBPE的優(yōu)勢更明顯，因?yàn)樗苯訌囊蚁┲苽洌∪チ藘刹竭x擇性合成工藝，簡化了生產(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題：
HBPE的合成主要是采用α-二亞胺鎳鈀催化劑通過乙烯聚合得到，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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