聚丁烯:塑料中的软黄金

2019-05-20  来源:中国化工报
 聚丁烯产品
 
  现如今,很多家庭房屋装修都喜欢铺设地暖。市场上地暖管材种类多样,有交联聚乙烯管(PEX)、耐热聚乙烯管(PE-RT)、无规共聚聚丙烯管(PPR)、聚丁烯管(PB),究竟选择哪一样最高大上呢?
 
  这些塑料管材性能上各有千秋,要说非得一分高下,那么最“高大上”的要数聚丁烯了。它被誉为“塑料中的软黄金”,散热性好,耐高温高压,并且易于弯曲,便于铺设,有着诸多优点,欧美等许多高档小区地暖铺设常用聚丁烯管材。
 
  性能优异被誉为软黄金
 
  聚丁烯(PB),顾名思义,是由纯的丁烯-1单体在反应器中聚合所得的高分子材料。工业化的聚丁烯主要是合成高全同结构(高于90%)、高结晶度(结晶度为50%~70%)的均聚材料。
 
  与其他聚烯烃材料相比,聚丁烯具有突出的抗热蠕变性、耐环境应力开裂性和良好的韧性;较高的抗张强度;良好的抗化学腐蚀性;不会像其他塑料一样产生脆化,只有在浓硫酸、发烟硝酸等强氧化剂的作用下才会发生开裂;具有优良的抗蠕变性,可反复缠绕而不断;还具有较强的耐磨性等等。
 
  与交联聚乙烯(PEX)、耐热聚乙烯(PE-RT)和无规共聚聚丙烯(PPR)等塑料相比,聚丁烯有“七宗最”:卫生性能最好、耐静液压性能最好、耐化学稳定性能最佳、抗紫外线和搞冻裂性能最好、抗冲击性能最优、最耐腐蚀、不结垢、使用寿命最长。
 
  因此,优异的性能和3000~4000美元/吨的高昂价格使聚丁烯被冠以“塑料中的软黄金”的称号。
 
  管材领域应用占60%
 
  作为一种塑料产品,聚丁烯与我们的日常生活息息相关。
 
  目前,市场上应用最多的聚丁烯树脂为全同含量高于96%的高等规度均聚聚丁烯材料。聚丁烯最主要的应用领域是高端管材,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、医药及食品包装,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,聚丁烯在管材领域的消费量占总消费量的60%。与金属管材相比,聚丁烯管具有质韧、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%。
 
  从地区来看,聚丁烯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管材的供应。在亚洲地区,管材是聚丁烯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。
 
  聚合技术实施困难
 
  虽然聚丁烯早在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,限制了聚丁烯的工业化大规模生产,聚丁烯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产品。目前,该公司仍是全球最大的聚丁烯生产企业,其产品是调配好颜色的混配料。
 
  三井化学公司是全球第二大的聚丁烯生产厂家,产能约为1.7万吨。其供应的聚丁烯材料是本色料,需要添加专用色母料使用。
 
  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吨聚丁烯生产线,同年该公司被韩国爱康公司收购。成为第三家能够生产聚丁烯的公司。
 
  国产化质量有待提高
 
  目前,我国地暖领域正处于快速发展的上升阶段,同时由于目前我国快速发展的乙烯行业的快速发展以及方兴未艾的DMTO(煤化工)产业会带来大量的丁烯-1等副产资源,急需进行合理利用以进一步提高装置的经济效益、扩展下游产品链。发展丁烯-1聚合技术,生产高附加值的聚丁烯产品,应用到市场前景广阔的地暖管等领域,是大有可为的。
 
  那么,中国的聚丁烯发展之路又是如何呢?
 
  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,试生产聚丁烯树脂并取得了较好的效果。
 
  目前中国有聚丁烯产品生产的企业只有东方宏业一家,产能为5万吨。
 
  位于山东滕州的山东瑞达化工的聚丁烯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,投产后我国聚丁烯总产能将大幅提升。
 
  近几年,中国大陆的聚丁烯管材市场总量需求稳定,主要由于我国所用聚丁烯大部分来自于进口,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。
 
  同时,近年来,中国石化集团公司也大力推进科技创新,实现高端化、差异化、精细化发展,发展高附加值的石油化工产品,加快向价值链高端迈进。中石化前期已开展了相关领域的市场调研和生产技术和工艺路线的基础研究等工作,并计划建设一套聚丁烯工业化装置,以填补在该领域的空白。
 
 
聚丁烯管

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