关于中国茂金属聚乙烯，你还有哪些不知道的？

（来源：聚烯烃人）

茂金属聚乙烯（mPE）是以茂金属配位化合物为催化剂生产的新型高端聚烯烃产品。因为茂金属催化剂具备单一的活性中心，所得聚合物立构规整，分子量分布较窄，可以准确地控制聚合物性能，使其满足更多用途要求。

一、生产工艺

茂金属聚乙烯(mPE)通常指在茂金属催化体系作用下由乙烯均聚，或者乙烯与a-烯烃(如1-丁烯、1-已烯、1-辛烯等)聚合的共聚物，是最早实现工业化生产的茂金属聚烯烃，也是目前产量最大、应用进展最快的茂金属聚合物产品。

据不完全统计，全球能够用于生产茂金属聚乙烯的工艺包括：气相法（Unipol、Innovene G 和 EVOLUE），溶液法（DOWLEX，Borceed、Nexlene 和 SCALIRTECH），淤浆法（Borstar、MarTECH SL 和 MarTECH ADL）。

总体来看，Univation 的 Unipol PE 技术是全球 mPE 生产企业使用最广泛的聚乙烯生产工艺，其次是雪佛龙菲利普斯的 MarTECH ADL 技术。

由于其他的聚乙烯技术大多需要合资甚至不转让，用于茂金属聚乙烯生产的企业少。

1、Unipol 气相工艺

Unipol 工艺具有流程简单、投资低、操作条件温和、反应压力较小等优点，并且成功开发了诱导冷凝技术，极大提升了生产负荷。该工艺乙烯单体直接聚合生成固体颗粒，省去了溶剂分离、回收等工序。国内新建全密度聚乙烯装置基本以 Unipol 工艺为主，催化剂体系分为铬系、钛系、茂金属和 BMC(双峰茂金属催化剂)四大类，由于国内 Unipol 装置均为单反应器，工艺调控手段相对有限，更多依赖催化剂种类的丰富多样性。茂金属催化剂在 Unipol 工艺中应用成熟，国内外石化企业均可稳定长周期排产 mLLDPE产品。

2、DOW 化学溶液法工艺

DOW 化学溶液法反应压力较低，反应器连接形式是两个串联的搅拌槽，共聚单体采用高碳 α 烯烃 1-辛烯，原料经过聚合、闪蒸、加热、造粒得到固体颗粒。DOW 化学茂金属催化剂共聚能力强，不仅可以生产密度在 0.905～0.918 g/cm3 的 mLLDPE 产品，其共聚单体含量最高可达 20% 以上，还可以生产 POP 聚烯烃塑性体和 POE 聚烯烃弹性体产品。

DOW 化学溶液法采用独有的 Insite 高温聚合技术，其茂金属催化剂的关键技术核心是具有特殊形状、产品分子量分布较窄、晶片厚度均匀。同时，分子链结构借鉴低密度聚乙烯设计，线性主链上接入长侧链，进而保证产品具有高透明性、低起始热封温度和高剥离强度、高落镖冲击强度以及卓越的加工性能。

3、Borstar於浆聚合工艺

淤浆聚合工艺是指聚合过程生成的聚合物悬浮于稀释剂中的工艺，生产压力、温度比较温和，乙烯单程转化率可达95%~98%，淤浆工艺主要用于生产HDPE产品。根据反应器型式可分为环管淤浆法和釜式淤浆法两种。

釜式淤浆工艺主要用于生产HDPE树脂，其典型代表有LyondellBasell公司的Hostalen工艺、Prime聚合物公司（Mitsui Chemicals）的CX工艺和Equistar-Maruzen工艺等。

环管淤浆工艺主要用于生产中高密度聚乙烯，使用高共聚性能的催化剂，也可用于LLDPE的生产。其典型代表有Chevron Phillips公司MarTECH工艺、Borealis公司的Borstar工艺和INEOS公司的Innovene S工艺。

二、性能优势

1、拉伸和抗冲击强度更优

聚乙烯聚合物模量和屈服应力通常与其结晶度密切相关，因此，密度相近的传统聚乙烯和茂金属聚乙烯一般具有相近的模量和屈服应力。但是，两者的拉伸强度却相差较大，相比传统聚乙烯，茂金属聚乙烯具有更大的断裂伸长率。

抗冲击强度取决于聚乙烯聚合物的分子结构和分子量，由于茂金属聚乙烯比传统聚乙烯的分子量大且分布较密集，因此具有更好的抗冲击强度。

2、热封温度较低，热封强度较高

聚乙烯聚合物的熔点主要由含共聚单体少的高分子量部分决定，由于传统聚乙烯具有宽分子量分布结构，在相同密度下，其熔点要高于茂金属聚乙烯的熔点，因此，茂金属聚乙烯比传统聚乙烯的热封温度低，且热封强度高。

3、透明度更好，雾度值更低

聚乙烯聚合物的透明度会随结晶度的增加而下降，当结晶度一定时，其透明度会随分子量的增大而提高。因此，在相同密度下，茂金属聚乙烯比传统聚乙烯的透明度更好，雾度值更低(密度较低时效果更好)。

三、应用领域

我国茂金属聚乙烯主要应用领域有薄膜（食品薄膜、缠绕膜、棚膜、热收缩膜、重包装膜等薄膜）、管材（PE-RT）、瓶盖、滚塑油箱、电线电缆等，广泛应用于食品、工业、农业、建筑和包装等行业。

1、茂金属聚乙烯薄膜的应用：

食品包装：茂金属聚乙烯具有优良的韧性和强度,其薄膜可实现减薄化，从而降低原料、加工和运输成本，因此茂金属经常与BOPET、BOPP、BOPA等薄膜进行复合，制作成食品包装膜，如真空包装、方便食品包装、冷冻食品包装等。

农产品包装：如农业大棚、新鲜时蔬包装，茂金属对水蒸气阻隔性能比较好，对氧气透过性高，还具有高强度、防雾化、防滴露、耐老化，所以经常应用于农业产品生产中。

重型包装袋：常见的原料、饲料、化肥、谷物、大米等产品的包装也常使用茂金属聚乙烯材料。茂金属聚乙烯可以实现包装减薄化，降低成本，还能使包装袋具有更好的密封性、防潮性以及防水、抗老化性能，具备遇高温不软化变形、遇严寒不脆断破裂特点。

2、茂金属聚乙烯薄膜：

薄膜是茂金属聚乙烯最主要的应用领域，用茂金属聚乙烯生产的薄膜具有的优点：

1）韧性优， 拉伸强度、抗冲击性能以及耐穿刺性良好；

2）光学性能好， 制品透光率高；

3） 气味低；

4） 再利用和回收率高；

5 ） 初始热封温度低， 热黏结强度高， 适用于高速包装线。

3、常用茂金属聚乙烯的商品牌号：

四、薄膜加工工艺

茂金属聚乙烯吹塑加工工艺：

1、设备配置选择

当前，多层共挤复合薄膜在包装印刷行业颇受青睐，而吹塑加工是多层共挤复合薄膜的主要加工方法。茂金属聚乙烯在多层共挤吹塑加工中，需要根据产品的不同用途，选择不同的吹塑设备和不同的设备配置。

通常选用的设备指标为：①螺杆长径比(L／D)为30：1；②模口间隙为1.5～3.0mm；③模头直径为Ф200mm或Ф250ram。

2、挤出温度控制

由于茂金属聚乙烯的分子量较大且分子分布紧密，具有熔融速度快、熔点低、熔体强度差、热融黏度高等特点，因此在多层共挤吹塑加工中，需要适当加大挤出机的功率，通过调整挤出温度，提高口模压力，保证膜泡稳定。一般，模头温度应控制在180～220℃，筒温应控制在150～200℃。

在多层共挤吹塑加工中，螺杆是挤出机的关键部件，可通过旋转和轴向移动将各料筒中的树脂挤出，然后吹塑成型。为保证茂金属聚乙烯层和传统树脂层共融，须降低传统树脂料筒中的螺杆温度，这样可使各层树脂进入模头后仍能维持熔融温度，便于模口形成稳定的泡管，减少模口熔体破裂。

3、各层树脂厚度比例控制

吹塑薄膜各层树脂的厚度除了要保证一般的功能需求之外，还要考虑到工艺条件的限制。在利用同一台挤出机挤出不同树脂的混合体时，由于各层树脂互不相同，其流量参数也不相同，因此需要按照单位时间内单台挤出物料重量，确定各层树脂之间的厚度比例，并通过不断调整直至达到满意的效果。

此外，由于茂金属聚乙烯的黏度较大，在多层共挤吹塑加工过程中应采用适量添加助剂的方法，改变其加工性能。

五、市场现状

1、供应情况

从近三年的产能增速来看，国内茂金属聚乙烯产能增速先扬后抑，2023年新企业加入生产阵营，浙江石化二期和广东石化初次尝试生产茂金属聚乙烯，2023年产能增速明显，在19.45%；2024年，暂无新企业尝试生产，叠加齐鲁石化装置停车，产能增速下降，在15.02%。

未来三年产能增速来看，产能增速走势预计先扬后抑，2026年产能增速达到峰值，在24.18%，后期随着产能增速放缓，增速有所下降，2027年预计在21.93%。

2、产销情况

由于茂金属聚乙烯具备出色的透明度、刚性、热封强度和抗应力开裂性能，它在注塑、管材、包装膜、滚塑等领域得到了广泛应用，在这些应用领域中，包装膜领域是茂金属聚乙烯最大的消费领域。

根据公开数据显示，2022年中国茂金属聚乙烯（MPE）产量20.42万吨，消费量112.7万吨。

3、企业产能

国内生产mPE的企业主要有：中国石化的齐鲁分公司、茂名分公司、扬子石化股份有限公司；中国石油的大庆石化公司、独山子石化公司；以及沈阳化工股份有限公司。

六、生产厂商

1、中国石化集团

公司概况： 中国石化集团是中国最大的石油化工企业之一，拥有多个分公司从事茂金属聚乙烯（mPE）的生产。

产品及市场： 中国石化的齐鲁分公司、茂名分公司和扬子石化股份有限公司是国内主要的mPE生产企业。这些分公司生产的mPE广泛应用于食品、工业、农业、建筑和包装等行业，特别是在薄膜（如食品薄膜、缠绕膜、棚膜、热收缩膜、重包装膜等）和管材（如PE-RT）领域1。

技术及创新： 中国石化在mPE的生产工艺方面具备先进的技术，主要采用气相法、环管淤浆法和溶液法。其产品具有刚性好、透明度高、热封强度高、耐应力开裂性优、减重明显等突出优势2。

荣誉与资质： 中国石化在国内外市场上具有较高的知名度和信誉，是中国石油化工行业的龙头企业之一。

2、中国石油天然气集团公司

公司概况： 中国石油天然气集团公司也是中国主要的石油化工企业之一，拥有大庆石化公司和独山子石化公司等分公司从事mPE的生产。

产品及市场： 大庆石化公司和独山子石化公司主要生产mLLDPE，其产品广泛应用于食品包装、工业包装、农业用膜等领域。2021年，中国石油的mPE产量约为18.2万吨，占国内总产量的80%3。

技术及创新： 中国石油在mPE的生产工艺上也采用了先进的溶液法、环管淤浆法和气相法，具备较高的技术水平。

荣誉与资质： 中国石油是中国乃至全球石油化工行业的重要参与者，拥有多项行业荣誉和资质认证。

3、沈阳化工股份有限公司

公司概况： 沈阳化工股份有限公司是中国另一家重要的mPE生产企业，拥有先进的生产设备和工艺技术。

产品及市场： 沈阳化工股份有限公司生产的mPE产品主要应用于食品包装、工业包装和农业用膜等领域，市场覆盖面广。

技术及创新： 公司在mPE的生产工艺上不断创新，采用先进的催化体系和生产技术，提升了产品的性能和质量。

荣誉与资质： 沈阳化工股份有限公司在业内享有较高的声誉，拥有多项技术专利和行业认证。

4、中科炼化

公司概况： 中科炼化是中国石油化工股份有限公司和科威特国家石油公司合资建设的大型石化项目，主要从事石油炼化和化工产品的生产。

产品及市场： 中科炼化生产的茂金属聚乙烯（mPE）主要用于生产薄膜制品，如高品质农膜、自立袋、热收缩膜等。其产品在食品、工业、农业、建筑和包装等行业中有广泛应用。

技术及创新： 中科炼化在mPE的生产工艺上采用了先进的溶液法、环管淤浆法和气相法，具备较高的技术水平。

荣誉与资质： 中科炼化在业内享有较高的声誉，拥有多项技术专利和行业认证。

5、宁夏宝丰

公司概况： 宁夏宝丰能源集团股份有限公司是一家以煤炭、化工、新能源为主营业务的企业集团，近年来在茂金属聚乙烯领域取得了显著进展。

产品及市场： 宁夏宝丰的mPE产品主要应用于食品包装、工业包装、农业用膜等领域，市场覆盖面广。

技术及创新： 公司在mPE的生产工艺上不断创新，采用先进的催化体系和生产技术，提升了产品的性能和质量。

荣誉与资质： 宁夏宝丰在业内享有较高的声誉，拥有多项技术专利和行业认证。

七、未来发展趋势

未来我国PE整体产能将继续处于过剩阶段，国内同类产品竞争将更加激烈，尽管有较大量的PE产品进口，但进口的主要因素是国外同类产品成本更低。生产mPE的核心是催化剂，我国已经实现部分茂金属催化剂的国产化，但在茂金属化合物硅胶载体、MAO等方面还存在差距，必须加快产业化攻关。

我国在聚乙烯工艺技术方面已经取得一定的突破，可以结合自主创新的催化剂加快成套技术攻关，从产业链整体，保障我国mPE的国际竞争力。

研发方面存在的问题：

• 如何合适的主催化剂

• 如何降低助催化剂成本

• 如何寻找合适的技术路线

• 催化剂载体(硅胶)如何实现国产化

• 如何解决聚合装置与催化剂的匹配性问题

• 何解决催化剂活性剩余

市场方面存在的问题：

• 茂金属牌号切换过程中物耗能耗较大

• 茂金属产品生产及销售尚未达到经济规模

• 国产茂金属聚合物产品性能尚有待提高

• 国产茂金属催化剂尚未进入大规模市场应用

• 国产茂金属聚合物的性能尚未在国内获得广泛认同

素材来源 | 高性能树脂及应用