目前我國唯一以聚烯烴命名的上?;ぱ芯吭河邢薰揪巯N催化技術(shù)與高性能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,依托以催化劑結(jié)構(gòu)構(gòu)建為切入點(diǎn),開發(fā)出1 000多個(gè)品種的茂金屬基礎(chǔ)催化劑及其核心組分產(chǎn)品體系,實(shí)現(xiàn)了聚乙烯催化劑研發(fā)從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”的角色轉(zhuǎn)變,為聚烯烴材料的高端化貢獻(xiàn)了中國智慧和中國力量。
聚烯烴是國民經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性基礎(chǔ)材料,而催化劑則是聚烯烴工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。中國作為聚烯烴生產(chǎn)和消費(fèi)大國,聚烯烴工業(yè)的結(jié)構(gòu)性矛盾十分突出,通用產(chǎn)品產(chǎn)能過剩,專用產(chǎn)品和高端產(chǎn)品嚴(yán)重匱乏,每年需進(jìn)口聚烯烴約1600萬t,超過整體表觀消費(fèi)量的30%,其中聚乙烯進(jìn)口依存度長期保持在40%以上。但是,專用產(chǎn)品和高端產(chǎn)品則需要大量進(jìn)口,尤其是聚烯烴彈性體(POE)、茂金屬聚丙烯 (mPP)、茂金屬聚α-烯烴(mPAO)、聚環(huán)烯烴(COC)、嵌段聚烯烴(OBC)等精品聚烯烴在我國基本處于空白,全部依賴國外進(jìn)口。尤其在以茂金屬催化劑為代表的單活性中心催化劑領(lǐng)域,我國尚處于發(fā)展的初級(jí)階段,與國外的先進(jìn)水平尚有很大差距。
該實(shí)驗(yàn)室副主任曹育才博士將聚烯烴催化劑形象地比喻為生命體中的DNA,而科研人員則是操控DNA編輯和表達(dá)的工程師。這些專用、高端和精品聚烯烴產(chǎn)品若想取得從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的突破,催化劑的開發(fā)必須先行一步。據(jù)崔育才介紹,該實(shí)驗(yàn)室在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、上海市領(lǐng)軍人才、侯德榜化工科技成就獎(jiǎng)獲得者葉曉峰的帶領(lǐng)下,先后開發(fā)出五大系列共40多個(gè)品種的聚乙烯催化劑。這些催化劑具有轉(zhuǎn)化率高、催化體系完善、工藝適用性廣泛等特點(diǎn),填補(bǔ)了國內(nèi)空白。他們開發(fā)出的多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能聚烯烴材料成套生產(chǎn)技術(shù),成功替代進(jìn)口產(chǎn)品并已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
近年來,該國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在以茂金屬催化劑為代表的前沿聚烯烴催化劑領(lǐng)域取得長足進(jìn)展。他們根據(jù)高端聚烯烴材料的發(fā)展需要,以催化劑的結(jié)構(gòu)構(gòu)建為切入點(diǎn),開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的催化劑化合物結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法,大幅降低催化劑成本,顯著提升產(chǎn)品質(zhì)量,建成涵蓋1000多個(gè)品種的茂金屬基礎(chǔ)催化劑及其核心組分產(chǎn)品體系,為國際、國內(nèi)聚烯烴企業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的技術(shù)和產(chǎn)品服務(wù)。主要產(chǎn)品在國際大型聚烯烴裝置上得到了持續(xù)穩(wěn)定的應(yīng)用。
截至目前,該實(shí)驗(yàn)室已先后完成了系列氣相法聚乙烯催化劑的產(chǎn)業(yè)化,品種國內(nèi)最全,實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”“并跑”,再到嘗試“領(lǐng)跑”的跨越;建成了國內(nèi)領(lǐng)先的超高相對分子質(zhì)量聚烯烴材料生產(chǎn)體系,涵蓋催化劑、樹脂生產(chǎn)和產(chǎn)品應(yīng)用等上下游領(lǐng)域;建成了國內(nèi)領(lǐng)先、具有國際影響力的面向全球聚烯烴產(chǎn)業(yè)的單活性中心聚烯烴基礎(chǔ)催化劑產(chǎn)品體系,涵蓋眾多相關(guān)結(jié)構(gòu)性組分化合物和有機(jī)金屬化合物產(chǎn)品,并具備工業(yè)級(jí)的供應(yīng)能力。
目前,上化院的氣相法聚乙烯催化劑占據(jù)國內(nèi)70%市場份額,三分之一以上產(chǎn)品出口,獲得國內(nèi)外專利授權(quán)34項(xiàng),并榮獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國發(fā)明專利優(yōu)秀獎(jiǎng)和上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。
發(fā)展高端聚烯烴材料需要“三駕馬車”的牽引,即裝置工藝、核心催化劑、聚合物單體。作為國內(nèi)聚烯烴催化領(lǐng)域的核心創(chuàng)新平臺(tái),聚烯烴催化技術(shù)與高性能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室目前正在這三方面積極部署,開展相應(yīng)的研究開發(fā),比如開發(fā)獨(dú)具特色的自主茂金屬催化劑等,以逐步扭轉(zhuǎn)依賴進(jìn)口局面,實(shí)現(xiàn)高性能催化劑的自給自足。