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信息与动态

2020-01-12

合成材料老化与应用 2020年2期
关键词:聚丙烯专用碳纤维

晓星将建世界最大碳纤维生产基地

2019 年10 月14 日,韩国七大综合商社之一的晓星集团举行了碳纤维新投资签约仪式,宣布到2028 年拟投资1 万亿韩元(约合58 亿元人民币),建设世界最大规模的碳素纤维生产基地。韩国总统文在寅出席了当天的仪式,并表示将把碳纤维培育成国家战略产业。

晓星集团董事长赵显俊宣布了晓星集团未来的9 年计划:在位于全罗北道全州的工厂新建9 条碳纤维生产线,到2028 年将现在年产2000 吨(1 条生产线)的工厂产能扩大12 倍,达到年产2.4 万吨(10 条生产线),将创造约2300 个就业岗位。预计在1 万亿韩元投资完成后,晓星在国际市场的份额将提高至10%,跃居第三大供应商之列。

晓星从2000 年代初期着手自主研发碳素纤维,迄今共投入了3200 亿韩元左右的资金。2011 年,晓星与全罗北道、全州市、韩国碳素融合技术院等研究机构合作,在韩国国内率先开发出了TANSOME 碳纤维,成为继日本、美国和德国之后,世界上第四个开发出碳纤维、韩国第一家通过自主技术开发碳纤维材料的公司。

碳纤维质地轻盈,比铁轻4 倍,强度却是铁的10 倍以上,普遍用于汽车内外装材料、建筑增强材料、飞机等尖端技术产业以及体育、休闲等消费品产业,可以应用到所有需要用到铁材料的产品和产业,是一种取代铁材料的未来尖端材料。

截至2018 年底,在全球碳纤维需求为9.3 万吨的情况下,全球碳纤维产能为13.5 万吨。日本企业产能超过一半,合计产能7.6 万吨,其中东丽4.9 万吨、三菱1.5万吨、帝人1.2 万吨。其余的产能分布为:美国1.5 万吨,其中赫氏1 万吨、氰特0.5 万吨; 德国西格里(SGL)产能1.3 万吨;中国台湾台塑产能0.9 万吨;中国大陆产能2.6 万吨,其中最大三家为中复神鹰0.6 万吨、江苏恒神0.46 万吨、光威复材0.31 万吨。

2018 年,国产碳纤维实际产出0.9 万吨,但产能高达2.6 万吨,产能利用率仅为35%,所以当前国内碳纤维大部分产线均处于亏损中。在国产产品技术水平上,江苏恒神与光威复材已经量产T300,江苏恒神、光威复材与中简科技已经量产T700,江苏恒神与光威复材已经基本具备量产T800 的能力。

全球碳纤维市场总规模为26 亿美元(约合180 亿元人民币),但从碳纤维到碳纤维制品提供了巨大的增值空间,碳纤维领域的前五大领先厂商东丽、赫氏、西格里、三菱、帝人都进行了从碳纤维到碳纤维制品的纵向布局。

2018 年,在碳纤维领域的收入方面,东丽为20 亿美元,赫氏为18 亿美元,西格里为5 亿美元。国内碳纤维龙头光威复材收入已经达到2 亿美元。

阳光降解聚苯乙烯速度远快于科学家预期

美国伍兹霍尔海洋学研究所一项研究表明,聚苯乙烯暴露于阳光下,可能会在几十年到几百年内降解,而不是像以前科学家设想的能在环境中持续存在数千年。

聚苯乙烯是一种无色透明的热塑性塑料,广泛用于许多消费品和工业产品中,是世界上使用最广泛的塑料之一。聚苯乙烯的化学结构复杂,普通微生物无法降解,因此科学家估计其可在环境中持续存在数千年甚至更长时间。早在上世纪70 年代,科学家就在海洋中检测到了聚苯乙烯,因其使用广泛,难于降解,这种聚合物如今已成为全球生态环境中的一个重要污染源。

为了验证聚苯乙烯是否真的可以存续数千年甚至永久存在,伍兹霍尔海洋学研究所研究人员进行了一个专项实验。他们将5 个市售的聚苯乙烯样品放在水中,然后将它们暴露在比赤道阳光强烈3 倍的模拟阳光下,结果发现,模拟阳光将所有5 个样品部分氧化成了溶解的有机碳。研究人员计算后得出结论,在北纬0°—50°范围的自然环境中,也就是从赤道延伸到加拿大南部边界这一广阔区域内,完成此部分氧化过程只需要数十年;而要将聚苯乙烯完全氧化为二氧化碳,则需要几百年的时间。也就是说,阳光可将聚苯乙烯在几十至数百年间部分或完全降解,其速度远快于此前科学家的预期。

此外,研究人员还发现,添加剂会改变聚苯乙烯光化学氧化的相对敏感性,影响其降解的速度;而相对于日光暴露来说,温度对聚苯乙烯光化学氧化的影响有限,并非其氧化速率的主要驱动因素。

研究人员指出,许多国际机构都认为,聚苯乙烯在环境中可持续存在数千年,并以此为依据制定相关政策。他们的研究成果对这一政策依据提出了挑战,将有助于完善塑料环境寿命估算方法,增进对陆地和海洋中塑料数量的了解,提高与塑料污染相关的风险评估的准确性,进而帮助有关机构制定更科学的应对策略。

相关论文于2019 年10 月10 日发表在《环境科学与技术快报》上。

索尔维公司在印度投产聚醚砜装置

索尔维公司于2019 年10 月17 日宣布,已经在该公司位于印度帕诺里(Panoli)的生产地投产了一条聚醚砜(PESU)生产线。

该公司表示,它已经提高了产能,以满足主要来自医疗保健和水处理行业的需求。

该聚醚砜项目是索尔维公司计划的一部分,该计划于2017 年宣布,将在五年内将其砜聚合物产能提高35%。

该计划还包括在美国俄亥俄州Marietta 和乔治亚州Augusta 的聚合物和单体装置进行投资和过程优化。

索尔维以Veradel 品牌销售聚醚砜(PESU)。

该公司的其他砜聚合物包括Radel 聚苯砜和Udel 聚砜。

该公司在帕诺里(Panoli)生产基地为其KetaSpire聚醚醚酮和AvaSpire 聚芳醚酮,以及聚醚砜(PESU)生产基础树脂。

中国石化碳纤维及其抽油杆应用技术获工博会大奖

在2019 年10 月14 日举办的第21 届中国国际工业博览会上,由上海石化、胜利油田、胜利油田新大管业三家单位共同申报的“以碳纤维及其连续抽油杆研制为核心的新型高效机采系统”获首次设立的中国国际工业博览会大奖(CIFF 大奖)。

“以碳纤维及其连续抽油杆研制为核心的新型高效机采系统”是一个包含技术和装备的系统,由上海石化研发生产碳纤维先进材料,胜利油田新大管业研发生产碳纤维抽油杆、专用接头及起下井作业车,胜利油田研制碳纤维抽油杆在线质量监测仪并开发采油系统设计技术软件。

该系统的碳纤维增强复合材料连续抽油杆长度可达5000 米,克服以往运行时耗电量较大、易腐蚀、使用寿命短、工作所需时间长等难题,目前已在国内94 个油田区块545 口井实现产业化应用,有效提升经济效益。其中,在深抽增油、节能降耗、防腐延寿等3 个方向应用效果显著,具有良好的推广应用前景。

(以上信息由钱伯章作者提供)

中石油首产β-PPH 管材专用料

8 月29 日,中国石油对外宣布,其首个β-PPH 聚丙烯管材专用料产品HT03B 在呼和浩特石化15 万吨/年聚丙烯装置上成功下线,共生产产品750 吨。

测试结果表明:HT03B 产品弯曲模量大于1350MPa,冲击强度大于110kJ/m2,热变形温度大于108℃,性能指标优于市场同类产品。同时,试验解决了工业生产装置低氢聚合、不同晶型聚丙烯产品切换以及低熔指聚合物挤压造粒等难题,试验过程安全平稳,装置连续稳定生产60 小时,取得的工业数据和中试数据完全一致,实现一次性工业转化成功。

β-PPH 产品开发和生产难度较大,国产料市场占有率较低,其核心指标为低熔指不大于0.5g/10min、高抗冲不小于70kJ/m2 以及高热变形温度不小于95℃,要求催化剂体系具有较高活性和立构规整性,成核剂可高效诱导形成β 晶且保持稳定,造粒工艺精准控制等。

该项目采用了由中国石油石油化工研究院开发的β-PPH 聚丙烯管材专用料技术。课题组在2015 年年初开始了β-PPH 管材专用料的市场调研,随后展开课题攻关,从催化剂筛选、模试聚合研究到加工助剂配方试验,从中试方案制订、中试聚合工艺探索到中试产品助剂配方优化,从中试稳定生产、挤压造粒放大研究到厂家试用,开发的中试产品最终获得用户认可。期间,课题组开展β-PPH 专用料配方实验几百次,挤压造粒条件探索百余次,各项性能测试近千次。最后,该研究院课题组终于攻克了β-PPH 管材专用料低熔指聚合、高效助剂配方以及挤压造粒等技术难题,形成了一整套β-PPH专用料中试技术包。

在此基础上,呼和浩特石化制定了可操作性强的工业试验方案,包括低氢聚合工艺切换、不同晶型聚丙烯产品切换、挤压造粒、过渡料牌号设计及分析检测等生产全过程,最终成功开发出中国石油首个β-PPH 专用料产品HT03B。

β-PPH 是一种高相对分子质量、低熔指的均聚聚丙烯,吨产品较普通聚丙烯增效1500 元以上。与普通聚丙烯相比,β-PPH 具有良好的抗冲击性、耐高温热老化性和耐压性,可用于承压管材管件、片材、板材、化工工程配件(大型阀门)、过滤板及实心棒的生产制造。

我国研制新型聚合物可拉伸13000 倍

人们生活中常常见到的、具有良好可拉伸性的皮筋、弹力丝、胶膜材料,其拉伸倍数不超过数十倍。然而,中国科学家创造了一个奇迹:研制出了一种可以拉伸13000 倍的聚合物。相关文章于近日刊登在材料领域国际顶级学术期刊《先进材料》上。

材料究竟能够拉伸多长?这个饶有兴趣的问题对材料研究人员却是巨大的挑战。陶瓷材料的拉伸倍数通常较小,金属材料的拉伸倍数通常不超过10 倍(在某些特殊条件下超塑拉伸也可达到千倍),而迄今为止,聚合物本体可拉伸倍数最高纪录约为180 倍,凝胶材料拉伸倍数也不过210 倍。

现在,中国科学院的科研人员创出了一个新纪录:首次使聚合物材料的最大拉伸倍数提升至13000 倍。中国科学院化学研究所赵宁研究员/徐坚研究员课题组设计和制备出一种聚合物网络结构,通过强、弱动态键的协同作用,成功地把聚丁二烯(PB)材料的可拉伸倍数提高到了1 万倍以上。这种聚合物材料含有离子型氢键和亚胺键交联网络,在特定条件下,网络中动态交联点通过可逆断裂或者动态交换耗散能量,有效防止材料发生不可逆破坏,因此,在拉伸过程中少量的亚胺键用于维持网络结构,大量的离子型氢键则耗散能量,两种机制之间的协同作用使聚合物材料成功地获得超级拉伸性能。

良好的可拉伸性能是聚合物材料能够用在柔性电子器件、驱动器以及能量存储等领域的必备条件。

此项工作是与西南交通大学崔树勋教授、中国科学院化学研究所王建平研究员、向俊锋研究员及加拿大麦克马斯特大学史安昌教授合作完成的。

新型防老剂推进国内橡胶产业绿色发展

9 月2 日,新批次环保型防老剂经检验合格入厂后,兰州石化5 万吨/年丁腈橡胶装置生产主任高志兴立即安排岗位员工对防老剂进行取样,并将取样样品放置观察室进行静止观察,在规定时间内防老剂不发生分层现象后方可进行稀释配置。这已成为环保型防老剂使用前的一个规定动作,保证了环保型丁腈橡胶产品的质量。

作为共和国第一块合成橡胶诞生地,兰州石化一直致力于推动共和国合成橡胶产业的高质量发展,坚持引进消化吸收再创新的原则,在消化吸收原有国外丁苯和丁腈橡胶生产技术后,依托内外部科研力量,形成了兰州石化丁苯和丁腈橡胶两大自有成套技术。

近年来,随着国内装备制造、航空航天、汽车、建材、运动器材等快速发展,市场对合成橡胶的环保性能提出了更高的要求。兰州石化主动作为,率先完成了丁苯和丁腈橡胶的环保化,依靠科技驱动了国内合成橡胶产业的绿色发展。

国产丁腈橡胶制品因壬基酚等有害物质含量超出欧盟REACH 法规要求,产品无法进入欧美市场,生产技术及产品长期被朗盛、瑞翁等国际巨头垄断,严重制约国内相关行业的健康发展。

兰州石化乳聚丁腈橡胶研发团队和兰州化工研究中心强强联合,对丁腈橡胶所用十几种生产助剂进行逐一排查,确定壬基酚等有害物质的来源,在确定了防老剂为重点影响因素后,他们查找防老剂的可替代品。在一次又一次反复的筛选排查,一遍又一遍地小试试验后,最终找到了防老剂的替代品。

研发团队在成百上千次地调整防老剂的加料配比、加料顺序、配置温度和搅拌速度等关键参数后,最终确定了替代防老剂的种类,也攻克了替代防老剂配置过程中出现的变色、分层等技术难题,替代了原有壬基酚等有害物质超标的防老剂,成功开发了兰州石化系列环保化丁腈橡胶产品。

防老剂替换成功后,兰州石化丁腈橡胶产品不仅满足了用户生产高端化制品需求,下游产品已出口欧、美、日等国家和地区,打破了国际贸易壁垒对国内橡塑制品行业的限制。与此同时,环保化丁腈橡胶产品进入无环保要求的传统加工企业,推动了丁腈橡胶生产和加工企业的转型升级,为我国合成橡胶产品进入欧美市场打下了坚实基础。目前,兰州石化丁腈橡胶产品国内市场占有率超40%。

“在丁苯橡胶产品上,我们坚持环保化、定制化和提产上量三步走的原则。”兰州石化橡胶厂副总工程师张守汉介绍。

在丁苯橡胶产品环保化之路上,兰州石化乳聚丁苯橡胶研发团队按丁苯橡胶用途和欧盟标准,联合科研单位和高校力量共同开展橡胶产品的环保化攻关,历经三年上千次的工业化实验,攻克了丁苯橡胶环保化技术的难题,产品达到欧盟环保法规要求,成为普利司通、固特异、米其林以及倍耐力等高端用户的供应商。环保型丁苯橡胶生产技术也被直接应用于10 万吨/年丁苯橡胶装置,装置自投产以来一直生产环保型丁苯橡胶,走在了国内前列。

目前,兰州石化以丁腈和丁苯橡胶两大品牌橡胶环保化、高端化和定制化为契机,加大研发投入,实施品牌战略,用多品牌、多性能和优质专用品牌扩大市场占有,提升科技创新与新产品对企业效益的贡献率,持续推动国内合成橡胶产业绿色发展。

扬子石化大力推动塑料新品研发

8 月底,扬子石化首次工业化生产的高强度氯化聚乙烯(CPE)专用树脂YEC-5002 全部售罄,9 月继续排产。YEC-5002 新产品由扬子石化研究院自主研发,是国内首个高强度氯化聚乙烯专用树脂产品,不仅能有效提高下游客户的生产效率,还能提高其产品性能,受到客户青睐。

扬子石化坚持市场导向,不断加大研发力度,推动体制机制改革,产品逐步向个性化、差异化、高端化方向发展,满足用户多维度需求。前8 个月,生产塑料新产品和专用料共计40.95 万吨,新产品和专用料比例由51%增加到64%,增效约3000 万元。

今年以来,在与客户进行技术交流时,客户透露,受原料和工艺限制,公司产品性能进一步提升遇到瓶颈。扬子石化研究院敏锐地察觉到客户的需求,果断确定新产品研究方向,随后历时5 个多月的科研攻关,确定了此新产品的关键性能指标。在论证了工业化可行性的基础上,研究院编制上报试生产建议方案,并与扬子塑料厂就生产过程中的重点和难点进行技术交流,就可能存在的问题准备了详细方案。6 月中旬,YEC-5002 新产品在塑料厂聚乙烯装置实现首次工业化生产,产品各项指标达到预期目标。

高强度氯化聚乙烯专用树脂YEC-5002 具有两大突出优势:一是在下游客户使用过程中,可节省15%~20% 时间,大幅提高客户的产品生产效率;二是该产品的力学性能明显提高。客户主要生产塑钢门窗、氯化聚乙烯管材料等产品,利用该新产品做原料,力学性能提高后,能够大幅提高客户产品的耐低温性能,特别是在严寒天气下,不容易发脆受损,产品寿命大大延长。

该产品的研发,标志着扬子石化氯化聚乙烯专用树脂又增添一个新成员,也进一步扩大了公司在氯化聚乙烯行业的影响力和品牌号召力。

扬子石化还着力推动体制机制改革,在塑料厂成立新产品市场开发科,将塑料新产品的生产和销售全部集中到塑料厂,由塑料厂负责新产品的市场调研、推广和销售工作,进一步密切产销研用衔接,建立产销研快速响应机制,有效推动技术创新,客户满意度显著提升。“体制机制改革后,管理流程缩短,市场信息快速反馈到生产厂。我们离客户更近,新产品计划排产也更加容易,市场需求能很快得到转化。”扬子石化塑料厂新产品市场开发科科长笪文忠介绍。

上半年,扬子石化开发4 个牌号的新产品,其中茂金属聚乙烯产品是扬子石化完全依托自主研发技术开发的新产品。成功生产实现茂金属膜料产品领域重大突破,具有行业示范作用。

扬子石化不断推出聚烯烃新品

塑料是当前应用最广泛的合成材料之一,深刻影响着人们的生活。

扬子石化自投产以来,一直坚持“生产一代、储备一代、开发一代”的聚烯烃新品战略,依托人才和技术优势,不断面向市场推出塑料新品。近10 年来,他们成功研发了51 个塑料新品,其中35 个目前正在生产,填补了多项国内空白,广受客户欢迎。

该公司持续加大管材料生产研发力度。2000 年至今,他们累计生产管材料100 多万吨,波纹管、排水管、冷热给水管、地暖管、燃气管等主打产品已实现工业化生产,大口径聚乙烯双壁波纹管材料广泛应用于市政工程等领域。他们成功研发了PE112 级管材料YEM-4902T,是国内首家生产出该等级管材料的企业,截至目前,已形成PE112、PE100、PE80 系列产品。据统计,该公司塑料管材料市场占有率达50%。

扬子石化结合市场需求,推出多种定制化管材料。该公司是国内最早研发无规共聚丙烯管材料(PPR)的企业。这种民用建筑给水专用料,可有效避免传统镀锌管造成的水质二次污染,国家相关机构曾大力推广这种材质的塑料给水管,淘汰镀锌管。此外,他们还联手客户成功开发地热管,实现顶替进口;在青海盐湖相关输送作业中,工业输送管成功经受住了严酷的自然条件考验,受到客户好评。

该公司10 万吨/年氯化聚乙烯装置生产的产品助力“海景房”建设。与传统铝合金门窗型材相比,扬子石化将氯化聚乙烯基础料与聚氯乙烯混合生产的新型建筑材料,具有良好的刚性、韧性、阻燃性,被广泛应用于房屋建设。该产品还具有良好密封性和抗腐蚀性,能够很好应对海边潮湿环境,成为海景房建设首选产品。目前,扬子石化已拥有电缆料、输送带料、抗老化胶管料等12个牌号氯化聚乙烯相关产品,成为与国际某大公司并列的氯化聚乙烯相关产品全球供应商,企业综合创效能力大幅提升。

扬子石化是最早研发汽车专用料的企业之一。2005年,他们成功研发出被誉为“顶级汽车保险杠专用料”的共聚聚丙烯专用料K9015,实现顶替进口,并成功研发高抗冲YPJ1215C 等新产品,形成了抗冲击性由中到超高的系列牌号。其中,K9015 被多家国内知名生产企业看中,应用到产品核心零部件制造中。

该公司汽车专用料研发还被集团公司列为“环保型轻量化汽车内饰件用材料的开发”重大项目。2015 年,他们成功研发出结构稳定、易于加工的汽车内饰件专用料YPJ-560H,这是国内首个同时满足“高结晶、高抗冲、高流动”性能要求的产品。目前,他们已拥有3 个牌号该系列产品,是多家国内知名厂家的合作伙伴。

中石化研发聚丙烯新品

中国石化化工产品的结构优化工作稳步推进,合成树脂新产品与专用料比例持续提升,下游应用范围不断拓宽。中国石化聚丙烯专用料产品广泛应用于家电、汽车、食品等领域,具备良好的环保性能和使用性能。

2019 年8 月13 日,燕山石化成功产出茂金属聚丙烯新产品mPP1008、mPP4912 约200 吨。此次生产是国内首次在连续法聚丙烯装置上大规模生产茂金属无规共聚聚丙烯。茂金属聚丙烯具有低气味、低析出、低熔点、高透明等特点,适用于高端注塑、纤维无纺布、医用料、高端模料等领域。

中国石化在镇海炼化、茂名石化等企业布局高光泽聚丙烯开发和应用,取得新进展,引领了行业新应用。

2018 年9 月18 日,中国石化“十条龙”攻关项目之一,高光泽抗冲聚丙烯在镇海炼化首次成功试生产。该产品主要应用于注塑领域,可用作洗衣机、微波炉等家电外壳,汽车内饰部件、玩具等产品的原料,特点是光泽度指标非常优秀,大大提高产品的美观度。

2018 年10 月29 日,茂名石化成功试产出美的、格力等大型家电生产企业大量使用的高光泽抗冲聚丙烯PPB-MG22 约167 吨。该产品能替代金属和热固性塑料,还能代替其他热塑性塑料,广泛适用于吸尘器、挂烫机等家电外壳。

中国石化在洛阳石化、济南炼化、长岭炼化等企业布局无塑化剂纤维料的开发及生产。产品定位于高端市场,具有良好的环保性,亮点突出,获得国际知名品牌认可并通过评价认定,进一步拓宽了产品应用范围。

洛阳石化无塑化剂纤维料PPH-Y35X 通过了美国、日本、韩国和欧盟等国家和地区的环保健康认证,被集团公司列入重点推广培育产品,填补了国内高端无纺布应用领域的空白。该产品具有高取向、低灰分、高强度、可纺性佳等特点,被广泛应用于手术衣、可吸收缝合线、尿不湿等产品的生产。

济南炼化成功研发无塑化剂纤维料新产品PPHY40X。该产品符合欧盟标准,达到优级品级别,获得宝洁、3M 等知名公司的青睐。PPH-Y40X 与传统聚丙烯产品相比,具有不含塑化剂、等规度高、分子量分布适中等特点。该产品无塑化剂成分,避免了对人体健康造成的伤害,可用于医疗用品、食品包装及婴幼儿用品等领域。

长岭炼化及时调整企业的战略定位,进一步加强同研究院合作,使用HR 催化剂产出PPH-Y30 新产品。与传统氧化物降解法生产的纤维料相比,新产品具有无气味、不发黄、不含塑化剂的优点,广泛应用于无纺布生产。

2019 年8 月8 日,洛阳石化成功生产超高熔融指数聚丙烯专用树脂PPH-MN150。该产品具有高熔指、高刚性、低气味等特点,主要用于汽车改性材料,能提升汽车轻量化、薄型化水平,实现隔音降噪。

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