当前位置： 聚烯烃弹性体：高弹耐候还环保
集团公司年中工作会议强调，新材料方面要立足国家战略需要和市场需求，围绕重点领域选准赛道，专心致志培育具有核心竞争力的特色拳头产品。作为中国石化具有自主知识产权的“专精特新”产品之一，聚烯烃弹性体（POE）被大范围的应用于人们的日常生活中：用于汽车零部件，可以耐老化、耐磨；用于鞋材，能增加穿着舒适感；用于新能源，是非常有前景的光伏胶膜材料……本版推出专题，带您揭秘衣食住行离不开的聚烯烃弹性体。
POE是由乙烯、丙烯及其他α-烯烃共聚而成的一类聚烯烃材料，兼具聚烯烃的加工、耐候等性能，以及橡胶的柔韧性，一般会用单活性中心催化剂在溶液聚合工艺中制备。其中，乙烯基弹性体主要以乙烯为整体的结构单元，大多为乙烯-1-辛烯无规共聚产品，也有乙烯-1-己烯、乙烯-1-丁烯无规共聚产品。
POE采用以茂金属催化剂为主的单中心催化剂通过溶液聚合工艺生产。国外公司对POE催化剂结构专利覆盖严密，生产技术不对外许可，我国POE产品长期依赖进口。中国石化自2010年起，组织研究院开展实验室研究工作，随后又进行了工程化技术开发，先后突破多项技术及工程难题，形成从自主催化剂到产品加工应用的POE成套技术。2022年9月，1000吨/年POE中试装置在茂名石化顺利打通流程，产出合格产品。
POE具有独特的结构特征和优异的性能：由支链影响所形成的柔软非晶结构和作为物理交联点的结晶乙烯链段共同组成，使其具备优秀能力的韧性和良好的加工性；与聚烯烃等高分子材料的相容性良好；无不饱和双键，具备优秀能力的耐候性和耐化学性能；具有较强的剪切敏感性和高熔体强度，易于加工应用；易于回收和循环利用。因此，POE既可替代部分橡胶，又可用作热塑性弹性体被单独使用，还可用于塑料共混改性增韧、增柔。
聚烯烃弹性体产品由于性能突出，被大范围的应用于车用材料增韧改性、建筑、电子电器、日用品、医疗器材等领域，近几年还在高性能光伏膜领域被大量应用，涉及国计民生的方方面面，已成为广泛替代传统橡胶和部分塑料的极具发展前途的新型材料。
近年来，全球POE消费量迅速增加，平均每年增长速度高于8%。2021年，全球POE需求量超过140万吨。我国POE消费量近年来平均每年以高于10%的速度增长，2021年消费量将近50万吨，处于高速发展期。同时，随着全世界汽车工业对整车可回收性提出要求，我国关于汽车工业政策也明确规定积极开展轻型材料、可回收材料、环保材料等车用新材料的研究。POE拥有非常良好的可回收性，生产的基本工艺更加绿色环保，制造成本和售价与传统增韧剂相比具有优势，替代传统增韧剂成为必然。
POE是我国新材料工业发展的典型代表。POE工业的发展，在很大程度上代表着我国新材料产业的突破。在集团公司的领导下，北化院聚焦国家新材料战略需求，从2010年起集结院内各领域科研团队协同合作，持续开展POE技术开发工作。2020年，北化院联合工程建设公司、茂名石化、华东理工大学和安工院共同开发了千吨级POE中试技术，随后在茂名石化建成了装置。2022年9月，装置一次开车成功，打通全流程，产出合格粒料产品。
POE是由乙烯与丙烯或其他α-烯烃共聚而成的一类聚烯烃材料，与聚烯烃塑料相比，其分子链内共聚单体的含量更高、密度更低，在常温下拥有橡胶的高弹性和韧性，在高温下还能够塑化成型，被广泛地应用于光伏电池、汽车部件、航空航天、5G/6G通信等领域，是未来聚烯烃高端化发展的重要产品类型之一。
催化剂是POE技术的核心之一。为打破国外的技术封锁，打造具有中国石化自主知识产权的POE催化剂体系，科研团队对主催化剂和助催化剂充分调研、反复讨论，研究开发了具有自主知识产权的主催化剂和适配的助催化剂。科研团队还从POE分子结构链结构表征出发，深入挖掘该催化剂的优势，形成从催化剂到材料结构的整体性技术，最终确定了具有自主知识产权的POE催化体系。
为进一步提升催化剂的性能优势和整体自主可控性，科研团队打通并优化了从基础原料制备POE主催化剂的全流程模试工艺，实现了批量催化剂的安全、稳定、高效自主供应。此外，他们还对催化剂的应用条件进行研究，如聚合条件、原料中毒物的影响等，为中试、工业装置的设计及运行提供数据支持。
科研团队还充分的发挥高分子化学和高分子物理结合的优势，深入探索聚合工艺和聚合物结构性能的关系，着力扩大聚合物性能的调控空间，为拓展产品品种类型提供更为坚实的技术基础和理论支撑。
“POE是近30年来聚烯烃技术的前沿和难点，是聚烯烃材料高性能化的最主要方向，其技术攻关涉及方方面面。特别是工艺技术开发，对于缺乏参考项的我们而言是极具挑战的。”集团公司高级专家、POE项目技术负责人宋文波表示。面对国外公司在烯烃溶液聚合技术领域森严的专利壁垒，北化院先后建成高温动力学小试评价装置、连续溶液聚合模试装置、可视聚合小试装置，用于探索聚合反应动力学，优化聚合工艺条件，实现了公斤级POE产品的生产。
科研团队快马加鞭，持续改进装置、提升催化性能、摸索关键工艺参数，在反应控制方面取得突破性进展。他们针对已开发的催化体系及聚合特点，设计了全套原料净化流程，大大降低了毒物对聚合反应的影响，实现了催化剂活性的逐步提升。针对制约POE技术发展的溶剂分离及聚合物后处理技术难题，科研团队独辟蹊径，开发了具有自主知识产权的POE后处理技术，大大降低了能耗、物耗，以及装置的建设投资和运行成本，并在装备方面实现多项创新。
此外，科研团队还针对POE自有产品做多项应用实验，在光伏胶膜、鞋材、医卫材料等领域都实现了产品创新。
经过十余年的努力，北化院牵头的科研团队在POE成套技术开发方面取得了系列研究成果，在催化剂技术、工艺技术和产品技术方面获得了数十项专利和专有技术，最重要的包含均相催化体系及其制备技术、溶液聚合技术、熔体深度脱挥技术等。
“以单中心催化剂为基础的烯烃溶液聚合技术是系列高性能合成材料制备的必由之路，突破催化剂技术和溶液聚合技术的难点特别的重要。POE成套技术的成功开发是中国石化的重要探索，中试装置开车成功标志着该技术有效、可信。”POE项目负责人、集团公司首席科学家、北化院院长吴长江介绍。
POE中试装置的成功开车，意味着中国石化全面掌握了烯烃溶液聚合、聚合物深度脱挥等关键技术，将全速推进POE技术工业化，为解决我国“卡脖子”问题提供有力支撑。此外，该装置的投用也将推进后续系列高性能合成材料的技术攻关，实现多点突破，为下游用户更好的提供高品质、自主可控的原料供应，保障我国相关制造业的发展。
为填补国内POE生产技术的空白，加快工业化POE装置的建设，茂名石化建设1000吨/年POE中试装置。2022年9月21日，1000吨/年POE中试装置在茂名石化一次开车成功，填补了中国石化聚烯烃弹性体生产技术的空白。装置投产后，茂名石化克服没有成熟经验、没有同类装置借鉴等困难，采用技术攻关、头脑风暴等模式，创新解决技术问题20多项，中试装置实现了长周期运行，成功试产多个牌号新产品。
为确保装置安全稳定运行，茂名石化格外的重视HSE风险管理，落实科学巡检制度，发现泄漏及不正常的情况及时汇报处理，并制定“五位一体”的巡检路线，采取多种方式对巡检人员进行全方位检查，确保巡检工作落实到位；严格执行“手指口述”操作法、工作票制，确保凭票作业、唱票作业，防范误操作；发动班组开展“全员全装置查找身边泄漏隐患”活动，利用云成像等辅助高科技设备排查，以班组为单位将隐患统计后上交，并按“三定四不推”的原则逐级把关。
在安稳运行的基础上，茂名石化着力做好参数优化。一方面，优化工艺参数，稳定装置生产。每日对装置运作情况进行监控、检查，专业人员每天至少两次检查DCS报警情况，组织异常分析，解决报警设置不合理等问题。为减少生产波动，组织专业人员对重要的工艺指标、液位、流量等趋势进行固定画面监控，为装置稳定运行提供保障。另一方面，积极开展技术攻关，解决生产运行难题。针对生产运行存在的问题，成立技术攻关小组，组织专业人员、技术骨干对生产中遇到的各种难题制定攻关目标和攻关措施，其中，针对装置胶液采样难题，对采样点进行技改，不仅可减少分析误差，而且可大幅降低操作人员劳动强度。为进一步提升装置技术经济指标，他们用数据采集系统每日跟踪分析装置能耗情况，分析异常及时处理，精心优化过程控制，降低生产能耗。
POE主要是乙烯/辛烯、乙烯/丁烯的无规共聚物，其获得弹性所需的成本更低、质量更轻、能耗更低、对环境更友好，目前已广泛应用于汽车零部件、光伏胶膜、电线电缆、机械工具、家居用品、玩具、娱乐和运动用品、鞋底、密封件、热熔胶等领域。
2022年9月以来，采用中国石化自主技术的POE中试装置在茂名石化开车成功，逐渐产出多个牌号产品，并陆续供应市场。
茂名石化注重“产销研用”四方联动，营销中心联合研究院及化工分部到下游知名改性企业走访，了解客户的需求，持续提升产品质量和提供优质服务。他们精心做好市场服务，寄送样品给光伏厂家、改性厂家试用，跟踪了解POE产品试用情况，根据用户试用情况做优化，努力用好的产品赢得客户信任。
光伏胶膜是光伏组件中重要的封装材料，大范围的应用于电流组件及各种光学产品。POE胶膜透水率约为同等厚度EVA胶膜的1/5，可大幅提升组件耐候性，受到光伏企业青睐。
经过产品性能测试，茂名石化生产的POE用作光伏膜，黏结力、交联度及透光率都达到要求，可以继续调整工艺参数使各项指标更优，我们已办理入户手续进行采购，希望茂名石化加大研发力度，推进后续合作，实现双方业务共赢。
POE产品性能优异，被大范围的应用于光伏、汽车等行业。光伏领域作为POE主要消费市场，随着光伏行业加快速度进行发展，光伏装机有望持续高增长，将拉动POE胶膜材料需求量增加，并进一步加速产品国产化进程。
POE产品未来市场发展的潜力广阔，要做大商品市场，企业首先要确保POE中试装置安稳运行，组织力量及时解决生产难题，持续优化产品质量，用过硬的产品赢得客户的青睐。
要不断提升POE产品竞争力。重视国际国内经济发展形势、政策导向、行业发展的新趋势、市场供需状况，紧跟市场“风向标”强化商情研判，及时捕捉产品需求信息。同时，针对市场形势变化、经营中亟待解决的问题及销售策略，及时与下游客户做沟通交流，严控风险、深化合作，逐步的提升产品竞争力。
要不断深化POE产品开发试用。通过召开重点客户座谈会、新产品客户推介会等方式，让客户了解POE中试装置的生产情况、产品性能及工业化装置的生产计划等，促进与代表性的客户达成产品合作开发意向。
要创新与客户合作的营销模式。企业应加大市场走访力度，联合有关部门走访光伏等国内不一样行业有突出贡献的公司，加强与用户厂家的技术交流，合理的安排新产品排产计划，为用户更好的提供充足优质的产品，增加客户黏性并提升满意度。