摘要：茂金屬聚乙烯（mPE）具有良好的力學(xué)韌性以及減薄性能，在薄膜生產(chǎn)中具有重要作用，為工業(yè)包裝、食品行業(yè)、個(gè)人護(hù)理等領(lǐng)域提供了高性能、易加工、輕量化的解決方案。本文結(jié)合茂金屬聚乙烯的發(fā)展歷程，重點(diǎn)分析了我國茂金屬聚乙烯行業(yè)生產(chǎn)工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)難點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

茂金屬催化劑始于20世紀(jì)50年代初期，美國學(xué)者首次發(fā)現(xiàn)茂金屬配合物——二茂鐵，隨后相繼制備了茂鈦、茂鋯等茂金屬，用于乙烯聚合，但是發(fā)展速度較為緩慢。直至20世紀(jì)80年代，德國漢堡大學(xué)相關(guān)學(xué)者運(yùn)用茂金屬催化劑體系制備聚乙烯，發(fā)現(xiàn)活性較高，比普通催化劑的高十幾倍。隨著茂金屬催化劑的合成，一批具有新型結(jié)構(gòu)的聚合物應(yīng)運(yùn)而生。

全球茂金屬聚乙烯市場(chǎng)熱度不減，到2025年預(yù)計(jì)我國m-LLDPE市場(chǎng)需求量將達(dá)到500萬噸

茂金屬聚乙烯是一種高性能聚合物材料，是推動(dòng)高分子工業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。全球范圍來看，茂金屬聚乙烯?shí)體化發(fā)展較快，在茂金屬聚乙烯產(chǎn)品消費(fèi)中，下游需求集中在工業(yè)包裝材料以及食品包裝膜上，制品包括纏繞拉伸薄膜、固體包裝袋、液體包裝袋、農(nóng)膜等，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，市場(chǎng)占比分別是47%、28%、15%、3%，詳情請(qǐng)見圖1。隨著工業(yè)科技水平的不斷進(jìn)步，茂金屬聚乙烯消費(fèi)領(lǐng)域不斷拓展，導(dǎo)致茂金屬聚乙烯消費(fèi)量不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，全球茂金屬聚乙烯消費(fèi)量從2012年的1318.7萬噸增長(zhǎng)到2017年的1452.1萬噸，年度復(fù)合增長(zhǎng)率為1.95%。其中，歐洲以及北美是主要消費(fèi)區(qū)，我國m-LLDPE的市場(chǎng)需求也不斷增多，年度增長(zhǎng)率為30%，到2025年，預(yù)計(jì)我國m-LLDPE市場(chǎng)需求量將達(dá)到500萬噸。隨著薄膜市場(chǎng)的增長(zhǎng)，下游將需要更多的茂金屬聚乙烯，在未來，我國茂金屬聚乙烯行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)潛力。

圖1 茂金屬聚乙烯市場(chǎng)應(yīng)用占比情況

（資料來源：公開數(shù)據(jù)整理）

我國茂金屬聚乙烯主要生產(chǎn)工藝是Unipol氣相流化床工藝和茂金屬加合催化劑技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有千秋

目前，我國茂金屬聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)的主要工藝有美國Univation公司的Unipol氣相流化床工藝和中國石化北京化工研究院研制的茂金屬加合催化劑技術(shù)。其中，氣相流化床工藝產(chǎn)品主要運(yùn)用于注塑、拉絲、吹膜、管材等，該工藝具備操作彈性大、安全性高、可靠性高、環(huán)境友好等特點(diǎn)。具體工藝流程:以乙烯作為單體，可使用Cr系催化劑、茂金屬催化劑、PRODIGY系列雙峰催化劑等。乙烯、共聚單體在流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行陰離子配位聚合，生成聚乙烯。載體型鈦、雙峰、茂金屬或鉻催化劑不斷加到反應(yīng)器中，由循環(huán)氣提供反應(yīng)熱，同時(shí)粉料產(chǎn)品不斷撤出反應(yīng)器，而后產(chǎn)品經(jīng)過脫氣后進(jìn)行造粒，具體流程請(qǐng)見圖2。中國石化北京化工研究院研制的茂金屬加合催化劑技術(shù)簡(jiǎn)便，產(chǎn)品收率高，無需分離提純。該技術(shù)的獨(dú)到之處在于催化劑具有新穎的結(jié)構(gòu)組成，三組分通過相互作用有機(jī)的結(jié)合，而不是簡(jiǎn)單的混合，產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的催化性能。

圖2 Unipol氣相流化床工藝流程

（資料來源：中國知網(wǎng)）

加強(qiáng)茂金屬催化劑活性、降低成本、開發(fā)新型聚合設(shè)備及工藝等均是我國茂金屬聚乙烯行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)亟待解決的問題

目前，我國茂金屬聚乙烯已經(jīng)具備一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但是在提升市場(chǎng)規(guī)模、提高自給率等方面仍存在發(fā)展空間。我國茂金屬聚乙烯行業(yè)發(fā)展起步較晚，工業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，行業(yè)化核心技術(shù)較發(fā)達(dá)國家相比存在差異。隨著茂金屬聚乙烯需求的不斷增多，我國茂金屬聚乙烯行業(yè)供應(yīng)仍然存在缺口。在茂金屬聚乙烯領(lǐng)域，仍需要通過催化劑以及關(guān)鍵原料技術(shù)的突破，降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)行業(yè)批量生產(chǎn)。我國茂金屬聚乙烯行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，為促使茂金屬聚乙烯成為取代其他產(chǎn)品的市場(chǎng)主力，不僅需要在現(xiàn)有工業(yè)裝置上加以改進(jìn)，還需要降低成本。茂金屬聚乙烯由于其具有特殊的分子量分布以及組成分布，導(dǎo)致其加工工藝以及設(shè)備與其他傳統(tǒng)材料有所不同。茂金屬聚乙烯產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)壁壘高、技術(shù)密集型行業(yè)，在生產(chǎn)過程中，需要嚴(yán)格控制工藝條件以及設(shè)備的正常運(yùn)行，以達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的效果。近年來，我國在茂金屬聚乙烯領(lǐng)域的投入力度不斷加大，國內(nèi)企業(yè)在茂金屬研發(fā)以及茂金屬聚乙烯產(chǎn)品新牌號(hào)的生產(chǎn)方面取得了較大的進(jìn)步。現(xiàn)階段為實(shí)現(xiàn)我國茂金屬聚乙烯產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)，仍需提高催化劑活性和降低成本等方面做出努力，一方面，需要圍繞茂金屬催化劑的催化劑負(fù)載化、主/助催化劑、催化劑載體等方面開展大量研發(fā)工作。另一方面，還需要促使茂金屬聚乙烯在性能優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過降低成本提高產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。此外，在仍需加強(qiáng)聚合反應(yīng)工程的研究，如何在現(xiàn)有的聚乙烯生產(chǎn)裝置上制備合格的茂金屬聚乙烯，開發(fā)新型聚合設(shè)備及工藝等，都是亟待解決的問題。

結(jié)語

茂金屬聚乙烯一種高性能聚合物材料，在薄膜生產(chǎn)中具有重要作用。隨著薄膜市場(chǎng)的增長(zhǎng)，下游將需要更多的茂金屬聚乙烯，在未來，我國茂金屬聚乙烯行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)潛力。盡管下游需求巨大，我國茂金屬聚乙烯產(chǎn)品自給率不高。近年來，隨著我國在茂金屬聚乙烯領(lǐng)域的投入力度不斷加大，國內(nèi)企業(yè)在茂金屬研發(fā)以及茂金屬聚乙烯產(chǎn)品新牌號(hào)的生產(chǎn)方面取得了較大的進(jìn)步。茂金屬聚乙烯國內(nèi)企業(yè)主流生產(chǎn)工藝有引進(jìn)國外先進(jìn)的Unipol氣相流化床工藝和國內(nèi)中國石化北京化工研究院研制的茂金屬加合催化劑技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有不同。雖然茂金屬聚乙烯行業(yè)具備一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但是現(xiàn)階段仍需為實(shí)現(xiàn)我國茂金屬聚乙烯產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)而努力。近年來，隨著國家相關(guān)部門、石化企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)對(duì)茂金屬聚乙烯研發(fā)的重視，相信在未來，高端茂金屬聚乙烯產(chǎn)品打破技術(shù)壁壘，早日實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代指日可待。