突破三大技术难题,年产3000吨的环烯烃共聚物正式投产

橡塑人家 2023-11-09
1358 字丨阅读本文需 4 分钟

11月7日上午11时许,首车环烯烃共聚物产品(SOOC®拓美特®)完成装车,在浙江拓烯光学新材料有限公司员工们的阵阵掌声里,一辆满载20吨环烯烃共聚物(SOOC®拓美特®)的大货车缓缓驶出企业。标志着一期项目3000吨/年的特种环烯烃共聚物(SOOC®拓美特®)量产装置调试已全部完成,进入到正式投产运行阶段。

SOOC (特种光学烯烃共聚物),由低碳烯烃与特种环烯烃以加成聚合方式而形成的共聚物,拥有良好的光学性能、耐候性、成型性能、生物相容性和低介电性,可广泛应用于光学镜头、医疗包装、消费品包材等领域。

COC(环烯烃共聚物)是一类性能优越的材料,这种材料依赖于C5产业链,由C5原料制备得到环烯烃单体,并在此基础上通过和α-烯烃(如乙烯)共聚制得,其中反应单体、催化剂、聚合工艺均存在较大难度,产业化壁垒极高,目前国内全部依赖进口。

COC聚合物技术壁垒深厚,开发难度高。从生产工艺来看,COC聚合物是降冰片烯单体与其他烯烃共聚的一系列高分子产品。

1、降冰片烯单体的制备

降冰片烯是工业界最常用的环烯烃单体,具有较大的环张力,在开环易位聚合中能够表现出较高的活性。此类环烯烃材料有很多优异的性能,但是也存在一些不足之处。对于环烯烃共聚物而言,随着环烯烃单体插入率的增大,聚合物材料的玻璃化转变温度呈现升高的趋势,而高的共聚单体插入率常常会带来材料韧性的下降,这一缺点使乙烯/降冰片烯共聚物的应用受到限制,因此对于不同下游应用而言,设计不同特点的共聚单体对材料的性能进行提升,是前期开发过程中重要环节。

2、茂金属催化剂的筛选开发

COC生产中,茂金属催化剂必不可少,也构成生产上的一大核心难点。传统催化剂只能开环聚合,而使用茂金属催化剂能双键加成聚合。茂金属催化剂制备难度较大,成套的茂金属催化剂包括主催化剂、助催化剂和载体,需根据反应进行完整体系的筛选。长期以来,国外对该技术进行技术封锁,我国由于产业化开展较晚,目前仍处于追赶状态,部分领域仍未实现突破。

3、环烯烃聚合物的合成过程控制

环烯烃聚合物工艺控制点较多,且国内无开发先例,合成需要长时间的试验摸索。

此外,工程上成套工艺技术国产化试验需要经验积累,以及终端产品应用开发需要上下游配合,这些均构成工艺难点所在。

由于海外技术垄断,国内尚无COC商业化产能,国内需求均由进口满足。从全球市场来看,目前COC/COP聚合物/共聚物主要产能均掌握在日本厂商手中,包括瑞翁公司、宝理塑料、三井化学和日本合成橡胶。

日本瑞翁是全球最先建设COC装置的企业,早在1990年1月份已经开始COC装置的建设,最初装置规模在数千吨,并于1998年率先推出产品。宝理塑料通过收购德国赫斯特集团的Topas业务而进入COC/COP领域,三井化学于1995年开始生产COC的Apel系列产品,而日本合成橡胶1997年在其千叶工厂开始量产COC聚合物。目前几家主要厂商的COC/COP产能合计为8.6万吨/年,其中瑞翁公司和宝理塑料产能占比较大。最新的扩产来自于三井的3000吨产线,新扩建的产能已经于2022年8月开始商业化运营。后续扩产主要来自于宝理,2万吨扩产原定于2023年中投产,目前已推迟至2024年三季度落地,主要针对的是包装及医疗领域的需求。

海外企业之间竞争呈现明显的差异化,日本宝理以医用耗材及包装类应用为主,并与医药包材全球领军企业肖特共同推广COC医疗领域市场,而三井及瑞翁则主导光学领域用途。

近两年,COC/COP国内产业化进程加速,主要原因来自于:1)国内部分企业经过多年研发积累已实现了一定的产业化突破;2)光学领域中消费电子、新能源车等下游产业链明显转移至国内,供应链安全担忧下,下游厂商的国产替代意愿加强,从而促使上下游产业化开发进程加快。

文章来源: 化工新材料,中国化工信息周刊

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