透明聚丙烯生产及投资分析.docx

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透明聚丙烯生产及投资分析

透明聚丙烯生产及投资分析

1、前言

利用共混、共聚、添加透明剂的方法制得的透明聚丙烯，改善了聚丙烯的透明性，扩展了其应用范围，并在许多领域凭借性能/价格比的优势，取代了PVC、PET、PC无机玻璃等透明材料。

透明PP已经成为PP的一个新品种，越来越受到人们的重视。

透明聚丙烯成为近年来研究的一个热点，许多国家进行了透明聚丙烯的研究开发，并有产品投放市场，国内也有不少单位进行了研究。

国内聚丙烯的生产量和消费量呈现逐年上升趋势。

2017年中国聚丙烯总产能约2350万吨/年，产量约1980万吨，进口量约320万吨，表观消费量约2270万吨。

中国聚丙烯已经形成了石化、煤基、丙烷脱氢（PDH）等多元化原料路线发展方向。

截至2017年底，中国已经投产了8个PDH项目，合计丙烯产能461万吨/年；其中5个项目配套有PP装置，合计PP产能170万吨/年，约占中国PP总产能7.2%。

即透明聚丙烯仅占国内对聚丙烯需求量2.8%-4.3%。

随着透明聚丙烯领域的不断拓宽，还会进一步增长。

2、透明聚丙烯的应用与市场前景

透明聚丙烯与普通聚丙烯相比，性能更加突出，特别是其优良的透明性和光泽度可与典型的透明材料（如聚碳酸酯PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS）相媲美。

因而能广泛应用于对透明性要求高的医用注射器、食品容器、文具、薄膜、家庭用品、各类包装等。

透明聚丙烯与传统的透明材料的性能优劣见表1。

表1透明pp与传统透明材料的性能对比

材料PETPSPVCHDPEPC玻璃

透明度及光泽度相当相当相当极优相当相当

成本/单位体积极优优优相当极优优

湿、气阻隔性优极优优相当极优劣

低密度极优优极优相当极优极优

气味传递性优相当优优相当劣

下落冲击强度优极优劣劣劣极优

柔韧性相当极优相当相当相当极优

硬度劣劣劣优劣劣

抗化学性优优极优相当相当极优

氧气阻隔性劣相当劣劣相当劣

透明聚丙烯还具有较高的热变形温度（一般高于110℃，有的可高达135℃以上），而PET、PVC、PS等的热变形温度则低于80-90℃，因此透明聚丙烯比PET、PVC、PS等具有更广阔的应用范围，尤其适用于透明性要求高、须高温下使用或消毒的器具方面，如透明热饮杯、微波炉炊具、婴儿奶瓶、一次性快餐盒等。

此外，透明聚丙烯在价格上比PET、PVC、PS等要低。

国外透明聚丙烯及其应用开发较早，发展较快。

韩国LGCaltex公司将透明聚丙烯作为PET的替代品推向市场，应用于水瓶、米酒瓶、香皂盒、洗涤剂瓶、个人护理用品的包装等方面。

Epsilon公司的包装部经理预计，透明聚丙烯会进入以前采用PVC、PET的挤出吹塑制品（主要是瓶类）市场。

Fina公司市场部经理声称，他们的透明聚丙烯新产品将打入具有300kt/a市场容量的聚苯乙烯食品包装市场。

德国Landscheid的Schneider和Klein公司已用透明聚丙烯替代聚氯乙烯用于透明硬外包装。

Amoco公司已生产了一些牌号的透明聚丙烯替代PET用于注射拉伸吹塑制品，该公司的市场开发部经理认为，由于透明聚丙烯价格上的优势，注射拉伸制品正由PET转向采用透明聚丙烯。

透明聚丙烯注射拉伸吹塑制品在饮料及啤酒瓶市场具有巨大的市场潜力，其关键在于提高透明聚丙烯制品的承载强度和模具及设备改造上的投资。

近几年来美国透明聚丙烯制品的增长速度高出普通聚丙烯制品7%-9%。

据美国Milliken化学公司介绍，在美国透明聚丙烯已广泛应用于各类透明瓶、果盘、饮料杯、薄膜、注射器、微波炊具、硬包装盒、文件夹等方面。

日本近几年聚丙烯成核透明剂的用量至少在1000t/a，以平均添加量0.25%（质量分数）推算，透明聚丙烯的产量应在400kt/a以上。

据新日本理化株式会社介绍，日本透明聚丙烯市场，以微波炉炊具及家具两方面的消耗量最大。

总之，国外透明聚丙烯的市场需求量较大，市场容量总计可达2,500-2,600kt/a，并仍在以较快的速度增长，预计到2025年，市场需求量可达3,000-3,500kt/a。

目前，国内透明聚丙烯的研制及其开发较为滞后，但发展却非常迅速。

据初步调查，目前国内透明聚丙烯的应用仅局限于片材、塑料杯、微波炉炊具及其他少量的注塑制品（如日用商品、薄壁容器、一次性注射针筒、各种吹塑瓶等）和薄膜制品（如BOPP膜和用于高档食品的复合包装及热收缩包装薄膜）等几方面。

使用透明PP的厂家主要集中在东南沿海城市。

透明PP需求量的不断扩大刺激了国内PP生产厂家的开发热情。

有几家公司相继推出了透明PP产品。

扬子石油化工股份有限公司研究院以PPF401及其相近牌号的PP为基料，采用DBS系列成核剂进行了透明PP制备技术开发和市场推广应用工作，取得了较好的进展，相关产品已进入市场。

上海石化推出透明PP，产品开发瞄准世界先进水平，主选透明性更佳的无规共聚级透明PP，产品透明度高、光泽性好，冲击韧性好，无气味，由于抗氧体系的优化配合，克服了色泽发黄的缺陷，使产品达到国内外先进水平。

中国石油天然气股份公司兰州石化公司石化厂PP装置采用兰州石化公司研究院303所开发的新技术，使用国产透明剂DTS（山梨糖醇的衍生物），试生产透明PP。

其产品在兰州包装材料厂、兰州辐射中心进行了应用试验，结果表明，该材料性能稳定、成型容易、制得的产品透明度高，可与韩国等进口料相媲美。

另外，燕山石化公司、洛阳石油化工总厂也都进行了透明PP的研制开发工作，并取得了一定的成果。

从总体上看，国内PP透明制品的产品质量在不断提高，但普通的中低档产品相对过剩，高档次、高质量的薄膜仍依靠进口，如国内烟草行业所用的烟膜大多数是从美国和英国进口的。

这样，提高产品档次、保证质量、增强企业竞争力就成为国内PP制品企业所面临的主要问题。

而解决这些问题的关键是开发并工业化各种高性能的成核剂。

3PP的透明化原理和生产方法

3.1PP透明化原理

聚烯烃（包括聚乙烯、聚丙烯等）属于半结晶树脂，其结晶行为、结晶形态、球晶尺寸直接影响着制品的加工和应用性能。

而结晶行为和性能与树脂的规整程度、相对分子质量的大小、异相晶核的存在与否以及加工条件密切相关。

由于聚丙烯的透明性主要受散射和折射的影响，即一般聚丙烯的球晶尺寸大，对光产生折射，而且其结构均匀性差，如分子量的不均匀性和结晶相与无序相共存等，使聚丙烯雾度增大，透明性降低。

其中聚丙烯的晶区和非晶区的折光指数无法改变，因此提高透明度，主要是降低球晶尺寸，以及改善结构的均匀性。

一般认为，聚丙烯树脂的结晶形态包括α、β和γ等晶型。

其中α晶型最为稳定；β晶型次之，只有在特定的结晶条件下或在β晶型成核剂诱发下才能获得；γ晶型最不稳定，目前尚无有效的获得方法和明确的实用价值。

而更普遍的情况是常规的聚丙烯树脂由α晶型和β晶型共混构成，只是α晶型含量相对较高而已。

这一点在聚丙烯树脂的等温结晶DSC曲线中表现的比较明显。

就结晶形态而言，α晶型聚丙烯为单斜晶系，β晶型聚丙烯属六方晶系。

在不同的晶型结构中，聚丙烯的分子链构象基本上都成三重螺旋结构，但球晶形态及其晶片结构之间的相互排列却有很大差异，所以不同晶型的聚丙烯将具有不同的结晶参数和加工与应用性能。

不仅如此，聚丙烯树脂的结晶率、球晶尺寸、结晶速度也是影响制品加工应用性能的重要因素。

球晶尺寸越小，分布越均匀，结晶速度越快，对制品的加工和改性就越有利。

和其它的结晶聚合物一样，聚丙烯的结晶过程包括成核和晶核生长两个阶段。

在成核阶段，高分子链段规则排列生成一个足够大的、热力学上稳定的晶核，随后晶核生长形成球晶，结晶过程进入了晶核生长阶段。

成核的方式根据结晶过程是否存在异相晶核而分为均相成核和异相成核。

均相成核是指处于无形态的聚丙烯熔体由于温度的变化自发形成晶核的过程。

这种成核方式往往获得的晶核数量少，结晶速度慢，球晶尺寸大，结晶率低，制品的加工和应用性能较差；相反，异相成核是指聚丙烯熔体中存在固相“杂质”（如成核剂）或未被破坏的聚丙烯晶核，通过在其表面吸附聚丙烯分子形成晶核的过程。

显而易见，异相成核能够提供更多的晶核，在球晶生长速度不变的情况下加快结晶速度，降低球晶尺寸，提高制品的结晶度和结晶温度。

这些结晶参数的改变将赋予聚丙烯材料许多新的性能，因此，异相成核实际上是聚丙烯结晶改性的理论基础。

3.2提高PP透明性的方法

根据上述原理，可通过以下方法来控制PP的形态结构，达到降低结晶度、控制结晶质量（包括晶型、球晶含量、晶体尺寸、晶体规整性等）、降低光散射作用等目的。

3.2.1添加透明剂

添加透明改性剂就是在PP中加入某些小分子物质以提高其透光率、折光指数。

实验证明，改性剂的加入量与透光率成抛物线变化，这主要是因为，改性剂太多时，对结晶度增长的影响程度大于降低晶体尺寸的影响程度，反而使透光率降低。

3.2.2聚合物共混透明改性

聚合物共混透明改性是在PP中混入其它树脂而达到增透的目的。

其原理同成核剂相似，共混物也起到一种异相成核的作用而降低晶体的尺寸。

3.2.3双向拉伸透明改性

对PP薄膜进行双向拉伸可通过强制性的拉伸力破坏制品中原有的结晶颗粒，而使制品中的晶体尺寸变小，从而提高透光率。

3.2.4控制加工工艺条件提高透光性

工艺条件控制也是一种非常有效的透明改性方法。

其中，加工温度和冷却温度是影响较大的两个工艺条件。

在保证聚合物为熔融状态的情况下，加工温度越低，残留于熔体内的原有晶核会越多，起到成核剂的作用，使结晶尺寸变小，提高透明性。

而冷却温度越低，冷却越快，熔体迅速通过结晶区，结晶度越低，球晶尺寸越小，越有利于透明性的提高。

此外，成型过程中的取向会增大制品的双折射，因此必须加以克服。

在上述几种方法中，添加透明剂是最有效的一种方法，这是因为其技术难度较低，灵活性好，简单易行，该方法已经成为目前提高PP透明性最常用、最活跃的使用方法。

自上世纪70年代中期，日本人Hamad发现在PP中添加透明剂可以提高其透明性和光泽度，而且经增透的PP热变形温度、刚性及屈服强度高，结晶速度快，加工周期短。

从此，这一技术在世界范围内得到普遍采用，并于上世纪80年代初实现透明PP的商业化，随后许多国家采用加入高效透明剂的方法生产出了高透明、高光泽、刚性、韧性优良的PP树脂。

据资料统计，2010年至2016年间，透明PP制品的增长速度高出常规PP制品7%-9%。

目前，美国几乎所有的PP生产厂至少生产一个牌号的透明聚丙烯树脂。

近年，虽有报道德国BASF公司和Hoechst公司的联合公司Targor公司采用茂金属催化剂生产高透明PP树脂（MetoceneX50081），透明度与PS相当，但大多数厂家仍以采用透明剂生产透明PP为主，如AmocoPolymer公司开发的高透明PP系列（Acclear），就是采用Milliken化学品公司的透明包装技术（使用透明剂）。

4成核透明添加剂的生产现状

据文献报道，近年来国内外许多企业对PP成核剂的研究和开发相当活跃，已经商品化的品种也很多。

可分为无机物和有机物两大类，无机成核剂为滑石粉、碳酸钙等一类物质；有机类成核剂一般是指低分子量的有机化合物，主要有脂肪羧酸金属皂、山梨醇衍生物、芳香族羧酸金属皂和有机磷酸盐等。

无机类成核剂价廉实用，但对PP的透明性、表面光泽等改善效果很差，不适合用于高档制品的生产；有机类成核剂中，芳香族羧酸金属皂的价格也较低，对PP的透明性有一定的改善作用，但与PP的相容性差，容易在塑料加工设备中结垢。

山梨醇衍生物类与有机磷酸盐类等成核剂对PP的透明性有显著的改进作用，因此将这些成核剂称为成核透明剂或透明剂。

通过比较，山梨醇衍生物类对PP透明性的改进性能优于有机磷酸盐类，而且与PP相容性好，有机磷酸盐类价格较高，并且在PP中的分散性较差，在实际应用中有一定的局限性。

因此，山梨醇类衍生物已成为