茂金属聚丙烯

茂金属聚丙烯
全球聚丙烯的消费量仅次于聚乙烯，是第二大通用塑料品种。

聚丙烯主要由传统的齐格勒纳塔催化剂生产，新兴的茂金属聚丙烯（mPP）具有传统聚丙烯所没有的一些特殊性能，2008年全球茂金属聚丙烯的需求量为19万吨，2014年全球茂金属聚丙烯需求量已超过50万吨。

目前只有为数不多的几家海外公司开发了茂金属聚丙烯产品，茂金属聚丙烯的供应商要远少于茂金属聚乙烯。

茂金属聚丙烯目前的应用主要集中在纺丝和无纺布、注塑以及各种膜等几个领域。

主要的茂金属聚丙烯牌号和应用
Basell是世界上最大的聚丙烯供应商，在茂金属聚丙烯开发方面也遥遥领先。

Basell的茂金属聚丙烯产品商品名为Metocene，共约有近20个牌号，包括均聚和无规共聚产品，熔体流动速率范围9.5g/10min-1800g/10min。

产品主要用于纺丝、无纺布、短纤、食品容器、包装、薄壁容器、医疗卫生领域等。

意大利的Aquafil公司使用Basell的茂金属聚丙烯树脂开发商品名为Dryarn的聚丙烯纤维，与其它纤维相比重量减轻20%，同聚酯和聚酰胺纤维相比旦数提高30%。

用该纤维制成的织物可以将汗液从皮肤吸走，从织物表面蒸发的速度是聚酯纤维的8倍，且不容易变形。

用该织物制成的运动服装轻便，透气性和耐磨性好。

Basell还开发了主要用于透明食品容器或包装的茂金属聚丙烯牌号ClyrellEM248U 和主要用于医疗卫生领域的Purell HM671T。

Clyrell EM248U具有高透明度、感官性能好、冲击性能好、热稳定性能好以及硬度高、耐应力发白等特点。

Purell HM671T具有感官性能好、高透明度、高流动性和硬度高等特点。

ExxonMobil公司的茂金属聚丙烯商品名为Achieve，全部是均聚产品，熔融指数范围24～34g/10min。

其中Achieve 1605溶出物含量低，相对传统聚丙烯透明性更好，主要用于注塑。

同传统聚丙烯相比，Achieve 1615有更高的热变形温度、弯曲模量和低溶出物含量，可用于同食品接触的制品。

Achieve1635E1具有更高的热变形温度和弯曲模量，具有很低的溶出物含量和雾度，可用于快速注塑生产透明制品，如薄壁硬包装产品。

Achieve3825和3854用于纺粘无纺布和细丝，在细旦丝高速纺中具有优异的连续性和均匀性，含有适用于大多数纺粘/长丝产品生产工艺的稳定剂，可用于同食品接触的制品。

Total 石化公司的茂金属聚丙烯包括MR系列和Finacene以及间规聚丙烯（sPP）产品。

MR2001和MR2002具有高流动性，用于无纺布高速纺丝，具有特殊的防烟气褪色配方，可以降低纤维的发黄。

MR2007具有良好的感官性能，优异的加工性能和耐穿刺性，高透明度，高光泽度，低溶出物，主要用于流延膜。

Finacene EOD97-07可用于同食品接触的制品以及熔融纺丝和纺粘纤维。

Total还最早进行了茂金属间规聚丙烯的工业化生产，同传统聚丙烯相比sPP的透明度更高，杨氏模量和热封温度与丙烯无规共聚物相当，热封性能比丙烯／乙烯／丁烯三元共聚物优异。

Total公司在美国得州La Porte的工厂提供1471和1571两个间规聚丙烯共聚物，1471用于挤出片材和膜，1571用于流延膜和取向膜。

这两个牌号都可用于同食品接触的包装。

日本聚丙烯公司（JPP）开发了名为Wintec的茂金属聚丙烯产品，熔体流速范围2g～30g/10min。

Wintec是丙烯无规共聚产品，透明度极高，广泛用于食品容器、杯子等，耐温性优于PET和PS。

Wintec还可以用来制备高透明流延膜和多层共挤膜。

日本三井（Mistui）公司开发了名为TAFMER XM的茂金属丙烯/烯烃共聚物，该产品具有极佳的低温热封性能，无气味，耐热性优异，透明度和光泽度好，可以用于取向聚丙烯膜的热封层和收缩膜。

Clariant 公司开发了商品名为Lincocene 的茂金属聚烯烃，包括聚乙烯蜡和聚丙烯蜡。

用茂金属催化剂生产的聚烯烃蜡结构更为均一可控。

产品的熔点、黏度和硬度等性能可以在很大的范围内调节，甚至可以实现客户订制。

同传统的聚烯烃蜡相比茂金属聚烯烃蜡的性能更为优异，可以用作聚烯烃的润滑添加剂、颜料的分散助剂和加工助剂等。

茂金属聚丙烯性能的主要优势
1.纺丝和无纺布纺丝和无纺布是茂金属聚丙烯的主要用途，约占茂金属聚丙烯消费量的50%。

与传统的聚丙烯相比，茂金属聚丙烯树脂在高速纺丝时有更好的加工性，可达到更高的生产效率。

茂金属聚丙烯纤维的主要优势有：纤维更细（细旦丝），韧性好，不易断裂，均匀性好，适于高速纺丝。

茂金属聚丙烯无纺布可以用于各种医疗卫生以及个人护理用途。

2.注塑
茂金属聚丙烯注塑制品的优势：感官性能良好，硬度好，光学性能优异（透明度和光泽度高），冲击性能好，低温性能好。

茂金属催化剂非常适于生产高流动性的树脂，如Basell的metocene MF650Y的熔融指数可以达到1800g/10min。

由于mPP树脂的分子量分布很窄，因此可以减少注塑产生的翘曲变形。

茂金属聚丙烯树脂的这两个特性使其非常适合于注塑成型薄壁制品。

3.膜制品
茂金属聚丙烯主要用来生产流延膜，茂金属聚丙烯膜的主要优势是透明度、光泽度和硬度高，用于食品包装效果非常好。

Total的MR2007生产的30μm流延膜光泽度为89%，雾度只有0.3%。

茂金属聚丙烯的发展趋势
1.弹性均聚聚丙烯（EHPP）
EHPP从结构上方面区分有两种类型：一种是立构嵌段聚丙烯，即等规和无规聚丙烯的两嵌段或多嵌段共聚物；一种是低等规度聚丙烯。

美国宝洁公司拥有后者的产品应用和催化剂技术的专利权。

通过控制聚丙烯链的立构规整度或等规、无规嵌段的长度和组成比例，只使用丙烯单体就可以在很大的范围内调节聚合物的性能，得到的聚合物可以涵盖从塑性体到弹性体的宽广范围。

2002年宝洁将EHPP的专利许可给Equistar公司，借助Equistar在聚烯烃方面的优势共同进行EHPP的商业化开发。

EHPP的潜在用途有包装、电缆、缓冲材料和汽车部件等，有可能替代一部分热塑性弹性体和软质PVC的使用。

2.茂金属和齐格勒-纳塔复合催化剂生产聚丙烯合金
茂金属和Z－N催化剂复合主要有两个目的：一是充分发挥茂金属和Z-N催化剂各自的优势，生产性能更佳的聚丙烯合金。

茂金属共聚性能优异适于制备聚丙烯合金中的弹性体，但茂金属均聚聚合物的模量不足；而Z-N催化剂的特性则正好相反，能够容易地得到高模量的均聚聚合物，但共聚性能差，因此增韧效果不好。

若将两者结合可制备出刚韧平衡性能更佳的聚丙烯合金。

复合催化剂的另一个目的是试图规避茂金属催化剂的知识产权问题。

目前国外的几个石化公司几乎垄断了所有的茂金属化合物专利，后来者几乎没有可能突破茂金属催化剂的专利限制，而复合催化剂则提供了一条突破专利限制的途径。

3.具有特殊结构和性能的丙烯聚合物茂金属催化剂结构确定，并且催化聚合的机理已研究得十分明确，得到的聚合物结构均一。

因此茂金属催化剂非常适于生产结构比较明确的具有特殊结构和性能的聚合物产品。

目前这一方面的研究还多限于基础性的研究。

4.开发茂金属聚丙烯新的应用领域
由于聚烯烃材料组成单一，易于回收，随着对环保和制品可回收的要求越来越严格，用聚烯烃材料取代其他塑料将会是一个重要的趋势。

目前已有的茂金属聚丙烯的用途也体现了这一趋势。

比如茂金属聚丙烯的透明性和耐温性好，可以替代PS或PET生产一次性杯子、餐盒、饮料瓶等。

目前茂金属聚丙烯的市场需求量还很小，因此应该充分发挥自身的优势开发出更多的应用领域，不断扩大市场需求量，促进茂金属聚丙烯的发展。

从现有的茂金属产品开发和研究来看，对茂金属催化剂本身的基础性研究的高峰已经过去，现在的研究更集中于茂金属聚合物的结构和性能（主要是茂金属聚丙烯及其共聚物）。

这表明茂金属催化剂的研究已经非常成熟，今后的研究将更注重茂金属聚合物产品的开发和应用。

近年来很多国外公司都进行了茂金属催化剂的技术转让。

以上迹象表明，经过20多年的研究开发，今后茂金属技术将转向产品的开发，除了现在已有的商业化产品，随着市场需求的扩大和技术的不断成熟，
会有越来越多的茂金属聚丙烯产品进入市场。

国内公司也应尽早着手准备，首先是解决茂金属催化剂的知识产权问题，然后进行相关工艺和产品的开发。

与茂金属聚乙烯不同的是，茂金属聚丙烯产品的牌号多而单个产品的市场需求小，因此不适于在大型装置上开发茂金属聚丙烯产品，而应考虑在国内众多的小本体装置上进行茂金属聚丙烯产品的开发。

目前国内有大量的聚丙烯小本体装置，产能从几千到几万吨/年不等。

这些装置由于规模小、生产运行成本高，同大型装置相比在经济效益上处于劣势。

如果能够开发合适的茂金属催化剂技术用于这些装置生产高性能、高附加值的茂金属聚丙烯产品，无疑会给这些小本体装置找到一条更好的出路。