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聚丁烯-1:高品质产品供应不足, 限制大规模发展

2018-10-01

■ 中国化工信息中心咨询事业部  肖书筠

“塑料中的黄金”用途广

聚丁烯-1被誉为“塑料中的黄金”,不同等规度的均聚聚丁烯-1相应的结晶度和力学性能都有规律性的变化,应用领域也相差甚远。

目前市场上应用最多的聚丁烯-1树脂为全同含量高于96%的高等规度均聚聚丁烯-1材料。聚丁烯-1的耐化学性、耐老化性和电绝缘性均与聚丙烯相近。因此,聚丁烯-1的突出优点是抗蠕变性、耐环境应力开裂和抗冲击性能十分突出,优于聚乙烯。其最主要的应用领域是管材,如供水管、热水管、工业用管和建筑物用管等。

同时,由于其具有优异的耐热性、耐沸水蒸煮性、透明性及无毒等特性,故可广泛用作医疗器具,如注射器、三通阀、血液分离槽、紫外线血液分析用管槽,理化器具,如量筒、器皿、烧杯等。此外其还可用于医药及食品包装,如牛奶容器、餐具、电子炉、食品包装薄膜、透明包装材料,代替热固性树脂、光学塑料;也可以制作剥离纸、耐热透镜等;在航空和宇航方面的用途也很广泛。

从全球范围来看,聚丁烯-1在管材领域的消费量占总消费量的60%(详见图1)。与金属管材相比,聚丁烯-1管具有质韧、不生锈、耐磨损、不结垢、耐高温、无毒、抗冲击性能优良等特点,特别适应于饮用水、热水输送。另一个主要消费领域是薄膜,占30%。

图1  2017年世界聚丁烯-1下游消费情况

从地区来看,聚丁烯-1的消费结构略有不同。在北美地区的主要用途是塑料改性和易撕膜。尽管美国政府并没有官方的禁令,但是由于20世纪90年代北美地区的一起相关诉讼的判决影响,北美地区一直都没有聚丁烯-1管材的供应。在亚洲地区,管材是聚丁烯-1最主要的下游消费领域,是家庭供水和装修的优良选择。在欧洲,聚丁烯-1材料的管材市场占有率估计能够达到50%以上,甚至在一些国家,如瑞士,可以达到80%的市场占有率。2017年不同国家和地区的消费占比见表1。


                   塑料(iPE)

高强塑料                  韧性塑料

热塑性弹性体


粘弹体或弹性体


全同含量,%

≥96

95-85

85-50

<50

结晶度,%

>55

55-40

40-10

<10

主要用途

冷热水管及其配件

一般塑料制品,PP增韧材料和薄膜等

防水卷材、增韧材料和绝缘材料等

类似于三元乙丙橡胶

供应商

Basell、三井、爱康

Basell

无工业化生产

无工业化生产

技术和原料限制工业化生产

虽然聚丁烯-1早在1964年就实现了工业化生产,但由于其聚合技术实施困难及原料有限,限制了聚丁烯-1的工业化大规模生产,聚丁烯-1树脂未能像同期开发的聚乙烯、聚丙烯一样得到快速发展。很长时间内,全球只有荷兰利安德巴塞尔(Lyondell Basell)公司可以生产聚丁烯-1产品,目前,该公司仍是全球最大的聚丁烯-1生产企业。

三井化学公司是全球第二大的聚丁烯-1生产厂家,产能约为1.7万吨。与前者不同,三井化学供应的聚丁烯-1材料是本色料,需要添加专用色母料使用,而Lyondell Basell的产品是调配好颜色的混配料。

2009年,韩国Ylem科技公司也成功建成并投产出具有自主知识产权的8000吨聚丁烯-1生产线,同年该公司被韩国爱康公司收购。爱康公司因此成为继Lyondell Basell公司、三井化学公司之后第三家能够生产聚丁烯-1的公司。目前世界上(除中国外)主要有上述3家公司生产聚丁烯-1材料,年产能共计约9.2万吨。由于近年来下游需求和上游供应较稳定,近五年市场波动较小,供应量和需求量均保持平稳。

目前中国有聚丁烯-1产品生产的企业只有东方宏业一家,产能为5万吨。全球产能分布情况见图2。

国内需求渐长,自给率偏低

我国聚丁烯-1材料的需求量逐年增长,但至今尚未形成与之匹配的生产规模。

2008年中国石化股份有限公司天津分公司欲以其天津大港区100万吨乙烯项目生产的聚合级1-丁烯为原料,引进Lyondell Basell公司的技术,建设生产规模为2.5万吨的等规立构聚丁烯材料装置,但未见后续报道。

2008年,青岛科技大学高分子科学与工程学院贺爱华教授和寿光天健科技有限公司联合进行了聚丁烯-1的工业试生产。随后,其与东方宏业化工有限公司联合攻关,于2013年12月在山东寿光建成我国第一套聚丁烯-1生产线,生产能力为5万吨,产品主要应用于建筑管材、地暖管材等。

2010年黑龙江齐化集团有限公司对产能为2万吨的小本体聚丙烯装置进行改造,试生产聚丁烯-1树脂并取得了较好的效果,但与进口产品相比,性能仍有待提高。

目前,位于山东滕州的山东瑞达化工的聚丁烯-1的生产装置正在建设中,产能为6万吨,为两套3万吨的聚合装置,目前装置建设已完成,尚在调试中,投产后我国聚丁烯-1总产能将大幅提升。

聚丁烯-1在中国的消费结构和国际略有差别,应用在管材上的比例达到85%。2017年中国聚丁烯-1消费结构见图3。

图3  2017年中国聚丁烯-1消费结构

近几年中国大陆的聚丁烯-1管材市场总量需求稳定,主要由于我国所用聚丁烯-1大部分来自于进口,而国外公司总产能较低,国内虽然已经有新建的聚丁烯装置,但是产品质量和稳定性仍有待进一步提高。过去5年中国的聚丁烯-1消费量在1.0万~1.5万吨,供应量是最主要的限制因素。目前国内消费仍然以进口的材料为主,Lyondell Basell和三井化学两家的市场份额占比在60%以上。



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