國內茂金屬催化劑需求快速增長，有望實現技術突破

• 侯賀 2023年9月26日 來源：中研網 1473 98
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茂金屬是第五代催化劑，茂金屬和非茂金屬成為新研究熱點。90年代開發的茂金屬催化劑是第五代聚丙烯催化劑，茂金屬催化劑生成聚合物具有分子量分布窄、聚合物結構可控、可對聚合物進行分子剪裁等特點，進一步擴大了聚丙烯的應用領域，現已經能進行工業化生產，但目前在市

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近年來，應用茂金屬催化劑生產的聚烯烴產品產量迅速增加并憑借其優異的材料特性占據市場。具體來看，茂金屬聚烯烴產品包括茂金屬聚乙烯（mPE）、茂金屬聚丙烯（mPP）、茂金屬間規聚苯乙烯、茂金屬環烯烴、聚烯烴彈性體（POE）、環烯烴共聚物（COC／COP）等。

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mPP有五種主要產品，處于產業鏈中游。mPP根據聚合方式分為等規聚丙烯、共聚聚丙烯、無規聚丙烯、間規聚丙烯及等規聚丙烯蠟。從產業鏈來看，mPP處于產業鏈的中游，上游主要原材料為茂金屬化合物和丙烯，其中丙烯主要通過石腦油、甲醇及丙烷制??；下游主要應用于紡絲和無紡布、注塑及膜制品領域。

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mPP有高透明度和光澤度，全球下游主要應用于醫療衛生和食品包裝。mPP的透明性和表面光澤度可與其他一些透明樹脂(聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等)相媲美，性能價格比也優于PC、PS、PET等，因此被廣泛應用于透明包裝、醫療器械、家庭用品、一般工業等領域，其中醫療衛生和食品包裝領域是茂金屬最主要應用方向。茂金屬聚丙烯由于有更高的熱變形溫度、更高的彎曲模量、更高的熱封性能、更高的透明度和極低的溶出物含量，在食品領域應用占有優勢，而在醫療衛生領域的優勢是其韌性好且不容易斷裂。

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mPP生產工藝分為本體法-氣相法和氣相法，難度和成本比傳統聚丙烯高。國際龍頭企業大多使用原有聚丙烯產線生產mPP，因此mPP的加工工藝多為在原有生產產線上的優化。mPP的加工工藝主要集中于本體法-氣相法組合工藝和氣相法聚丙烯工藝這兩種。茂金屬催化劑的控制對于技術要求非常高，同時也需要廠商擁有較為豐富的mPP生產經驗，同時茂金屬催化劑的消耗更多、對雜質、水等物質更為敏感，mPP產線對丙烯的純度要求更高。因此與傳統Z-N催化劑生產方式相比，mPP的生產難度更大、生產成本也更高。

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傳統Z-N催化劑使用最為廣泛，經歷四次更新換代。Z-N催化劑是最早使用的聚丙烯催化劑，自20世紀50年代問世以來，經過了不斷的改進和創新，目前已經發展到了第四代，催化劑的活性已從最初的幾十倍提高到幾萬倍，PP的等規指數已達到98%以上，生產工藝也大為簡化。如今Z-N催化劑的使用依舊最為普遍，且仍是研發的熱點，在高活性、高定向性的基礎上向系列化、高性能化、專用化方向發展。

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茂金屬是第五代催化劑，茂金屬和非茂金屬成為新研究熱點。90年代開發的茂金屬催化劑是第五代聚丙烯催化劑，茂金屬催化劑生成聚合物具有分子量分布窄、聚合物結構可控、可對聚合物進行分子剪裁等特點，進一步擴大了聚丙烯的應用領域，現已經能進行工業化生產，但目前在市場中的滲透率比較有限。此外，近年來非茂金屬催化劑的開發也相當活躍，它保持了茂金屬催化劑性能的同時，兼有更為突出的特點和低廉的成本。未來茂金屬和非茂金屬催化劑的研究將繼續深入，發展目標是進一步實現技術的工業化和啟動需求量較大的通用市場。

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我國茂金屬催化劑及其催化產品的研究與開發始于20世紀80年代末，從事該工作的主要有中國石油化工股份有限公司 、中國石油天然氣股份有限公司、 中國科學院化學研究所、浙江大學、華東理工大學等。2014年，中國石油石化院與哈石化以mPP催化劑為突破口，借助專項子課題新型聚丙烯催化劑的開發與工業應用，圍繞茂金屬透明聚丙烯產品進行聯合攻關。2017年中國石油石化院與哈石化成功研發出mPP催化劑（PMP-01）。2018年3月16日，燕山石化成功生產出mPP產品，這是中國工業化連續生產裝置上首次實現mPP的成功開發，標志著燕山石化成為中國首家mPP連續生產企業。2020年8月，茂名石化開展國產mPP催化劑應用試驗，在間歇本體聚合工業裝置上共生產出12.7噸mPP產品。此次試驗解決了催化劑投料堵塞、反應不受控等難題。這標志著該催化劑成為中國首個在本體聚合工業裝置上獲得應用成功的國產高等規mPP催化劑。2020年10月30日，中國石油石化院開發出2種茂金屬超高熔體質量流動速率聚丙烯，產品技術性能達到指標要求，開啟了茂金屬催化劑直接聚合制備熔噴紡絲聚丙烯材料的工業化之路。2020年12月16日，揚子石化研究院科研團隊在聚丙烯中試裝置上實現了mPP生產工藝的新突破，也實現了mPP生產的連續穩定運行。這也是中國繼燕山石化后第二家實現連續生產的企業。

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2022年4月27日，中國石油獨山子石化公司用環管技術成功生產出1000噸mPP（mPP35S）產品，徹底消除了降解法生產帶來的異味問題。利用環管技術生產mPP在國內尚屬首次，并且突破了生產技術瓶頸，首次實現裝置長周期運行。該產品是高端無紡布的理想原料，其成功生產，將有望緩解我國大量依賴進口的局面。

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國內下游主要應用于熔噴料，帶動mPP需求提升。中國進口的mPP最主要的需求端是熔噴料，此外還有醫療領域的高端衛生產品，如口罩、手術床單、手術服、高端孕嬰用品、輸液袋、高端紙尿褲、高端衛生巾等，極少量茂金屬聚丙烯被用于高端產品包裝，如高端日用品、化妝品的包裝等(代表企業如日本花王、資生堂等)。另外，mPP具有低溶出物的性質，因此可被用于食品包裝，結合其高透明度，可用于水瓶、嬰兒奶瓶等產品。由于少數牌號的mPP具有良好的熱封性，因此也被用于電子產品加工過程中電路板的包裝。

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