聚烯烃弹性体(POE)的市场分析及国内外技术现状

魏 浩， 伊 帆

(阳煤集团太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer)，简称POE，是指乙烯与高碳α-烯烃(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)的无规共聚物弹性体。通常所说的POE主要是指辛烯质量分数大于20%的乙烯-辛烯共聚弹性体，这种弹性体具有一定的结晶度，相对分子量非常窄，密度较低。

因特殊的分子结构，POE具有良好的流变性能、力学性能、抗紫外线性能，低温韧性好，还和聚烯烃具有较好的亲和性，用途广泛。POE能够用于PP的增韧改性，PP/PE回料性能的改善，PA尼龙等的增韧及相容剂，EVA挤出软管改性及并用发泡，色母或填充母粒，生产热熔胶、电缆护套料、膜类等。目前，在汽车零部件、电线电缆、家居用品、玩具、机械工具、娱乐和运动用品、鞋底、热熔胶、密封件等领域被广泛应用。POE的应用极大冲击了传统的橡胶、塑料材料形成了，因此受到了学术界与工业界的广泛关注。

1 POE的市场发展潜力

当前POE在国内的售价为15 700元/t～18 800元/t之间，附加值高，国内在售的有美国陶氏化学(DOW)和埃克森美孚(ExxonMobil)，日本三井化学(MITSUI)、韩国LG化学和SK集团，沙特阿拉伯沙比克公司的产品，包括17种牌号。其中美国陶氏化学的8150、8200、8003、7464四种牌号，埃克森美孚的9061、9071、9371三种牌号，日本三井化学的610、740、840三种牌号，韩国LG化学的LC-170、LC-175、LC-565三种牌号，SK集团的875、971两种牌号，以及沙特阿拉伯沙比克1070、5070两种牌号。

1.1 全球POE的市场发展潜力

2007年POE全球消费量为40万t左右，2011年增长至60万t，2015年又进一步增至约75.0万t。目前，POE全球年产量已经超过了100万t，并且需求量仍然保持快速增长。POE的主要消费区是北美、西欧和日本，其中，日本消费力最大约为33%，其次是北美约32%，然后为西欧25%，其他地区10%[1]。

2017年全球消费最多的是用于TPO终端的POE，占据51%；用于聚合物改性的POE占据29%，用于生产电线电缆的POE占据10%，其他用途占据10%。最早用于制造共混型TPO是EPDM，因EPDM对聚丙烯(PP)有良好的增韧效果，但是EPDM的价格相对较高，流动性不是特别理想，碎胶也有一定程度的困难。而采用POE作为PP的抗冲击改性剂，其机械性能都有了很大程度的提高。目前，在全球范围内用于制造共混型TPO的EPDM，70%已经被POE替代，而且也部分替代了TPV中的EPDM。POE作为PP的增韧改性具有长期的发展潜力[2]。

1.2 国内POE的市场发展潜力

目前，中国的POE需求量处于快速增长阶段，但由于国内石化企业未能实现商业化生产，所需产品主要依赖于进口。

2017年国内对POE年需求量在15万t～18万t，仍有较大发展潜力。不同于全球的消费结构，在国内，2017年POE消费最多的是用于汽车行业，占据68%；用于聚合物改性的为19%，用于生产电线电缆的为9%，其他用途为4%。在国外，外汽车保险杠领域大部分已经采用POE弹性体进行共混改性；而在国内，只有20%左右的保险杠材料采用POE弹性体。由此可见POE的应用率在国内汽车制造、塑料制造生产领域仍然相对较低，POE在中国市场有较大的发展潜力去挖掘。

2 POE国内外的技术现状和相关产业

目前全球POE产能已经超过100万t，全球产能分布,如图1所示。其中，陶氏化学能够生产的牌号有30多种，共计产能45.5万t，占全球产能的42%；其次是三井化学和埃克森美孚；2014年SK投产了20万t的POE和POP装置，近年来LG也开发POE技术并进行小量生产。

图1 POE全球的产能分布

2.1 POE国外的技术现状和相关产业

由图1我们可以看出，全球多家石化公司已经成功实现了POE的产业化。POE的制备采用茂金属催化剂，生产技术以陶氏化学开发的Insite溶液法聚合工艺和埃克森美孚开发的Exxpol高压聚合技术为主[3]。

最早的POE产品是由美国陶氏化学采用自有钛催化剂技术在1993年生产成功的Engage系列，后来其采用先进的Insite工艺技术生产POE弹性体。2003年Engage系列POE又增添了用于模制和挤出的新牌号，主要用来改性非汽车应用中较宽范围的聚烯烃。2004年其采用单中心催化剂技术Insite工艺又成功地生产出2个聚烯烃改性专用Affinity牌号，主要用于热熔黏接剂市场。2005年美国埃克森美孚采用茂金属催化剂和高压离子生产工艺也开发了POE共聚物，商品名称Exact，该塑性体主要用作汽车热塑性聚烯烃(TPO)配方中的抗冲击改性剂。2008年陶氏化学与泰国暹罗水泥公司的合资企业SCG-DOW集团宣布，将在该合资企业位于泰国马塔府的生产基地建设生产世界上最新型的塑性体和弹性体。日本三井化学于2005年建成并投产了POE装置，商品名为Tafmer，其主要对陶氏化学的POE进行来料加工。韩国LG公司将独特的茂金属催化剂与溶液法聚合工艺相结合，生产乙烯基聚烯烃弹性体，以LUSENE作为品牌名，应用于汽车部件、鞋材、线缆、片材和薄膜等领域。

2.2 POE国内的技术现状和相关产业

目前，国内还没有厂家生产聚烯烃弹性体，所用的聚烯烃弹性体产品全部依赖进口。国外拥有POE生产技术的石化公司对生产所需的催化剂进行了专利保护，并且严密封锁了生产作为POE重要原料的高碳α烯烃的生产工艺技术，限制其转让。

在POE生产技术的研究方面，国内主要集中于对其进行改性以及应用，但也有包括浙江大学、中科院化学所、中国石化北京化工研究院等在内的不少科研院所和高校对α-烯烃共聚物(包括乙烯与1-己烯及1-辛烯共聚物)的合成技术进行过相关研究，开发了具有高共聚性能的茂金属催化剂和非茂有机金属催化剂，并开展了乙烯与α-烯烃共聚技术研究，为国内POE生产的工业化提供了技术支撑[4]。

对于茂金属催化的乙烯/α-烯烃的溶液聚合，聚合温度需要在聚乙烯链段的熔点以上，因此催化剂需要耐高温、高活性、高共聚力。中国石化北京化工研究院研制了一种能高温溶液聚合的桥连双茂茂金属催化剂。浙江大学深入评价了该催化剂高温高压下的催化聚合特性和动力学。在140 ℃下，该催化剂对乙烯/1-辛烯和乙烯/1-己烯的聚合活性可达107 g/mol·h～108 g/(mol·h)数量级，表明该催化剂与国外的CGC催化剂相当，在高温下仍有良好的催化乙烯/高碳α-烯烃共聚的活性和共聚能力。

但以上研究目前均处于小试阶段，尚无中试示范装置报道。因此加大POE生产相关工艺技术和催化剂的开发，实现知识产权的自主化具有重要的意义。

3 结语

POE聚烯烃弹性体品种丰富、用途广泛，具有良好的市场发展潜力。目前，全球多家石化公司已经成功实现了POE的产业化。国内还还没有POE的生产能力，只能依靠进口才能满足市场的需求。因此，我国应加大POE生产工艺及催化剂的研发力度，加强政策引导和资金投入，只有实现POE的产业化，才能填补国内技术空白，增强我聚烯烃产品的竞争力，实现新的经济增长亮点。