背 景
近年來，聚丙烯（PP）業迅速發展，2017年，我國聚丙烯的產能達到了2192萬噸，比2016年增長7。1%； 2017年國內聚丙烯產量總計1930。64萬噸，同比增長7。8%，進口量達到470萬噸左右。據隆眾統計，聚丙烯下游結構中拉絲佔到39%，均聚注塑佔到10%，共聚注塑佔到17%，纖維佔到10%，薄膜料佔到11%，BOPP佔比10%，其他PP原料所佔比例較少。目前我國聚丙烯通用料市場相對飽和，而專用料市場則缺口較大，進口產品中70％以上為專用料。因此，未來在汽車、家電、PP注塑料市場將有很大的發展潛力。
國內生產聚丙烯粉料的裝置產能大約為400多萬噸，主要產品為拉絲類PP-H-GD-045，主要用途編織袋、（遮陽或覆蓋用）彩條布、地毯背襯和集裝袋；注塑類的PP-H-GD-085、PP-H-GD-150，主要用途容器、家庭日用品、玩具、一次性塑膠製品；塗覆與紡絲類PP-H-GD-230、PP-H-GD-320、PP-H-GD-450，主要用途複合編織袋、紡絲、無紡布、安全帶、捆紮材料、地毯、安全網等。近年來，由於煤化工和PDH專案產能的急劇釋放，並且兩種工藝主要以拉絲料、紡絲、低端注塑等普通低附加值聚丙烯粒料產品為主，造成市場上粒料與粉料的價格差距急劇縮小，部分時間價格出現倒掛現象。聚丙烯粒料在效能穩定性上優於粉料，並且價格同粉料相近，因此部分下游使用者選擇粒料產品，部分粉料裝置由於市場和經營的原因，降低負荷或停產。
綜上所述，在市場競爭越來越激烈的情況下，間歇式小本體聚丙烯粉料裝置為了提升自己的產品競爭能力，紛紛選擇將間歇式裝置升級為連續法裝置，同時尋求產品結構調整，增加產品的附加值。
高流動聚丙烯市場及工藝情況
高流動聚丙烯市場情況
在注塑加工中，採用高流動性（MFR≥50g/10min）PP，可使製品易成型，減少注射缺陷和廢品率，而且在製品加工生產過程中可降低加工溫度、注射壓力、合模力等，從而降低能耗，縮短製品的成型週期，提高製品產量。同時，由於樹脂的流動性提高，可進行薄壁製品的生產，用於快速成型，減少原材料的使用。此外，在改性塑膠中採用高流動PP作為基礎樹脂，在最大限度保持機械效能的同時，可顯著提高產品的流動效能，有利於下游企業的加工應用，高流動聚丙烯主要應用於以下幾個方面：
01
家電領域
聚丙烯在冰箱、洗衣機和空調等家用電器產品中有著廣泛的應用，其中又以洗衣機中的用量最大。洗衣機內桶、蓋板、底座、渦輪、後蓋等十幾種部件均可採用高流動抗衝共聚聚丙烯注塑成型生產。其應用分佈見下圖。
▲ 洗衣機中聚丙烯零部件分佈圖
02
食品包裝
聚丙烯在食品包裝領域的應用非常廣泛，可以透過吹塑、流延等方式生產用於食品包裝的膜，袋類製品，也可以經熱成型或注塑生產食品包裝容器。其中注塑類食品包裝容器因其製品美觀，外形多變，可反覆使用等特點，受到了市場的歡迎和消費者的喜愛，近年來發展迅速。
快速注塑作為一種新的加工方式，主要用於生產小型、薄壁塑膠製品。快速注塑是指注射速度極快，即在3～8秒的時間裡完成一個迴圈注塑週期，生產的薄壁品壁厚很薄。快速注塑薄壁製品可大大縮短加工週期，提高生產效率，同時在加工過程中注塑溫度低、壓力小，能耗、物耗下降，從而進一步減少了生產成本。因此在近幾年得到了塑膠製品生產企業的重視和快速發展，生產的塑膠品種和應用領域逐步擴大，由最先生產的一些高精密超薄注塑件如手機電池後蓋、VCD（DVD）包裝盒等擴大到一次性薄壁快餐盒、水杯等日常消費品。
▲ 快速薄壁製品
03
汽車領域
聚丙烯在汽車領域有著廣泛的應用，汽車上以聚丙烯為材料的零部件數量依車型不同而有所差異，涉及品種達六、七十種。汽車中的聚丙烯零部件如圖3所示：
▲ 汽車中的聚丙烯零部件
高流動聚丙烯因其出色的流動效能和機械效能，可以用於生產汽車儀表盤、門內板以及作為基礎樹脂經改性造粒後成型汽車保險槓等製件，在汽車領域有著廣泛的應用。在過去的十年間，汽車行業對聚丙烯材料的要求越來越高，要求降低成本、環保、製件高效能、薄壁化；在材料環保方面要求，國家環保總局已於2007年底出臺了《車內揮發性有機物和醛酮類物質取樣測定方法》，並於2008年3月1日起實施。
高流動聚丙烯工藝進展
01
可控流變法工藝進展
化學降解工藝開發透過在聚合裝置造粒單元新增過氧化物，使聚丙烯發生斷鏈，從而達到調節最終產品的熔體流動速率的目的。化學降解法開發應用較早，具有操作相對簡單靈活，實現成本較低的優勢。因此降解法在高流動聚丙烯產品的生產中廣泛應用。DOW化學公司透過對反應器生產的MFR為35g/min的共聚物進行化學降解，獲得MFR為70和100g/min的超高流動及剛性和韌性平衡的產品。應用少量的降解劑可使韌性降低達到最小。過氧化物降解產品，尤其是叔丁基醇降解，注塑製品中會有難聞的氣味。
02
氫調法工藝進展
另一種生產高流動聚丙烯的方法是透過新的催化劑體系，改進聚合工藝來實現，即通常所說的氫調法。氫調法是在聚合反應中加入大量氫氣來終止反應，從而降低聚丙烯的分子量，提高產品的流動性。氫調法相對於可控流變法具有的一定的優勢。相對於降解法，氫調法生產的聚丙烯產品分子量分佈較寬，有利於加工成型。由於生產過程中沒有過氧化物，所以在塑膠製品中不存在氣味的問題。同時產品的白度大大提高且能長時間保持。在需多次受熱的加工過程中能夠保持相對穩定的熔體流動速率，有利於下游產品質量的控制。氫調法的劣勢是聚合技術要求高，需要對原有催化劑體系進行改進，增加了產品的生產成本。
國外許多聚烯烴供應商均已開發出相關的專利技術，能夠在反應器內直接生產高流動抗衝共聚聚丙烯產品。Solvay公司透過一種專利催化劑技術，在UCC的Unipol工藝技術裝置上從反應器中直接生產出了MFR為55g/10min的共聚PP。Basell公司Spheripol工藝操作壓力由3。5MPa提高到4。5MPa。用新催化劑生產的抗衝共聚PP，可使PP段具有較高的立構規整度，因而結晶度提高，即使MFR很高時，PP的剛性也很好。並且新催化劑對氫氣非常敏感，可在反應器中生產MFR更高的產品（MFR大於1000g/10min）。Basell公司現在利用該技術可在反應器中直接生產MFR為35，55和100g/10min的共聚PP樹脂，不需要再使用過氧化物裂解法使聚合物斷鏈，不僅提高了樹脂的加工效能，且加工時沒有氣味
03
不同工藝高流動聚丙烯產品效能特點
從產品效能角度看，兩種工藝生產的聚丙烯產品機械效能相當，都可滿足對流動性和機械效能有一定要求的領域。但在對顏色及氣味有特殊要求的應用領域，氫調法產品更具優勢。兩種工藝生產的高流動聚丙烯產品特點如下：
① 傳統的降解法工藝由於存在過氧化物殘留，產品有易發黃的問題。氫調法聚丙烯避免了過氧化物的使用，產品顏色更為穩定，有利於家電企業對最終制品外觀品質的控制
② 可控流變法生產的聚丙烯產品，由於存在過氧化物殘留，有機揮發物的量要高於氫調法產品，而氫調法生產的高流動聚丙烯產品，由於生產環節沒有使用過氧化物，最終制品的氣味大大降低。隨著國家相關標準法規的健全完善，氫調法高流動抗衝共聚聚丙烯在汽車內飾的應用中必將更具優勢。
③ 採用氫調法生產的用於高流動快速注塑用聚丙烯，因在生產過程中沒有使用過氧化物，因為產品在加工和使用中無異味，食品包裝領域應用中具有優勢。
說明：
* 部分資料來源於隆眾
* 圖片來源於網路
作者簡介
王建軍
高階工程師 / 煉化專家
具有豐富的聚丙烯生產、技術、科研管理經驗
作者簡介
孫立科
高階工程師 / 煉化專家
長期從事煉化一體化最佳化、塑膠後加工改性，煉化產品的銷售與採購工作，具有豐富的計劃最佳化，技術管理，銷售採購經驗，煉化專業知識紮實。
KOL集結令來襲
壹油網·專家智庫
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