聚烯烃弹性体(POE)是采用茂金属催化剂的乙烯和α-烯烃实现原位聚合的热塑性弹性体,其中聚乙烯链结晶区(树脂相)起物理交联点的作用,具有典型的塑料性能,加入一定量的α-烯烃(1-丁烯、 1-己烯、1-辛烯等)后,削弱了聚乙烯链的结晶区,形成了呈现橡胶弹性的无定型区(橡胶相),使产品又具有弹性体的性质。
POE的基本概念
聚烯烃弹性体(POE)是采用茂金属催化剂的乙烯和α-烯烃实现原位聚合的热塑性弹性体,其中聚乙烯链结晶区(树脂相)起物理交联点的作用,具有典型的塑料性能,加入一定量的α-烯烃(1-丁烯、 1-己烯、1-辛烯等)后,削弱了聚乙烯链的结晶区,形成了呈现橡胶弹性的无定型区(橡胶相),使产品又具有弹性体的性质。
POE具有塑料和橡胶的双重特性综合性能优异,因此POE可以看作是塑料与橡胶的桥梁产品。
POE在光伏行业应用
POE薄膜封装的光伏组件,水汽透过率低,排除使用EVA封装膜所会产生的腐蚀问题,能够拥有更长的产品生命周期以及更佳的耐用性。提高光伏组件的发电量,发电效率,可靠性及使用寿命,提高对电位诱发衰减PID的耐受性,并降低组件过早发生故障和需更换的可能性。
另外,双面发电组件,PERC电池组件为了解决PID,背面更加倾向于采用POE。N型TOPCon是正面容易PID,正面用POE。
相对于透明EVA胶膜而言,多层共挤POE胶膜具有更大的优势。多层共挤POE胶膜透水率低,接近同等厚度EVA胶膜的1/5,可大幅度提升组件耐候性能。与之同时,共挤POE胶膜在生产工艺上又兼有EVA胶膜的优势,即组件生产成品率高、生产效率高、胶膜本身保存容易。
POE应用方向
PP改性、改善PP/PE回料性能、PA尼龙等工程塑料增韧,相容剂、与EVA并用发泡、EVA挤出软管改性用POE、色母或填充母粒、热熔胶、电缆料、膜类产品、无纺布。
POE获得弹性所需的成本更低、质量更轻、能耗更低、对环境更友好,目前已广泛应用于汽车零部件、光伏胶膜、电线电缆、机械工具、家居用品、玩具、娱乐和运动用品、鞋底、密封件、热熔胶等领域。
POE的主要生产厂商
POE综合性能优良,目前,全球POE表观消费量已超过120万吨,产能超100万吨,只有几家国外公司掌握了生产POE的核心技术和知识产权,处于供不应求的状态。
数据来源:聚烯烃弹性体的现状及研究进展
1.埃克森美孚
埃克森美孚化工是世界最大的化工公司之一,在全球各大主要地区均拥有生产能力。
1991年埃克森美孚(ExxonMobil)公司利用Exxpol工艺,在其生产乙丙橡胶(EPDM)的装置上利用乙烯和丁烯共聚得到新型聚烯烃弹性体材料POE,其牌号为Exact,后来利用该工艺生产了乙烯和丙烯、己烯共聚聚烯烃弹性体,牌号为Vistamaxx、Exceed,于2001/2004年投产。
产能:约年产20万吨
官网:www.exxonmobilchemical.com.cn/zh-cn/
2.陶氏( Dow)化学
陶氏公司在大中华区18个地点(其中包括8个制造基地)运营,员工约3,200名,为消费者护理、基础设施、包装等行业客户提供服务。陶氏化学公司是世界排名第一的POE供应商,其产能最大,产品品质高,牌号齐全,适用范围广。
1993年陶氏( Dow)化学公司采用限定几何构型催化技术(CGCT) 和INSITE 工艺制成的新型聚烯烃弹性体材料POE,该产品是乙烯和1-辛烯共聚而得,牌号为Engage,后来陶氏( Dow)化学公司还开发了乙烯和丙烯、丁烯共聚聚烯烃弹性体POE,牌号为Versify、Affinity等。该工艺可以在乙丙橡胶(EPDM)设备上生产得到产品。DOW在光伏领域牌号主要是ENGAGE™ PV。
ENGAGE™ POE充当橡胶与塑料产品之间的桥梁,激发全新设计可能。ENGAGE™ POE是最早采用陶氏INSITE™技术的聚合物之一,产品性能卓越平衡.
陶氏化学在2016年POE产能达到45.5万吨/年,其Engage牌号产品能够生产的牌号有30多种
产能:约年产46万吨
官网:https://cn.dow.com/zh-cn.html
3.三井(Mitsui)化学
三井化学公司是1997年由日本三井石油化学工业公司和三井东压化学公司合并成立的,主要从事基本石化原料、合纤原料、基础化学品、合成树脂、化学品、功能性产品,精细化学品、许可证等业务。
三井(Mitsui)化学公司2005年在新加坡建设一套10万t/a的POE生产装置,该公司技术来自陶氏( Dow)化学,生产乙烯和1-辛烯、丁烯共聚聚烯烃弹性体POE,牌号为Tafmer,于2003/2005投产。
产能:约年产20万吨
官网:https://www.mitsuichemicals.cn/index.htm
4.LG化学
LG化学成立于1947年,属于LG集团旗下子公司。公司总部位于韩国首尔,是韩国最具代表性的化学企业。
LG采用自主研发的茂金属催化剂,以乙烯和1-辛烯或 1-丁烯为原料,生产的聚烯烃弹性体(POE),其牌号为Lucene,于2007年投产。
韩国LG化学首席执行官辛学喆在2022年2月8日的网上直播投资者研讨会上表示,LG化学实施蓝海转移战略。公司将把用于太阳能电池板的聚烯烃弹性体薄膜的年产能提高10万吨。该项目将于2023年投产,将使LG化学成为POE材料的全球第二大生产商,年产能为38万吨。
产能:约年产1万吨
官网:http://www.lgchem.com/cn/
5. SABIC-SK
沙特基础工业公司(SABIC)与韩国石化公司SK综合化学等额合资控股公司SABIC SK Nexlene Company(SSNC),于2014年7月在新加坡成立,并大力开发聚烯烃弹性体POE,该产品采用Nexlene™溶液聚合技术,并于2015年开始投放市场,牌号为Smart、Solumer,大力推进,2015年投产。
在2021年橡塑展上,SABIC主推的POE树脂FORTIFYTM C5075DP和C13075DP作为光伏组件封装材料,可为光伏组件提供出色的保护,并确保高效、可靠的能源输出。
产能:约年产17万吨
6.北欧化工
北欧化工(Borealis AG)是一家奥地利化学公司,是世界上第八大聚乙烯和聚丙烯生产商,总部位于奥地利维也纳。
商品包括POE、POP,商标名Queo,坐落于荷兰赫仑,2013年投产
产能:约年产3万吨
官网:https://www.borealisgroup.com/
目前,国内一些企业已经在积极布局POE项目。
7.万华化学
万华化学是一家全球化运营的化工新材料公司,依托不断创新的核心技术、产业化装置及高效的运营模式,为客户提供更具竞争力的产品及解决方案。
万华化学几年前开始研发POE,1000吨/年POE装置于2021年一季度中试,预计在2025年前有20万吨产能。
万华化学于2020年4月申请发明专利 《一种烯烃聚合催化剂、烯烃聚合催化剂组合物及制备聚烯烃的方法》,其自主研发的催化剂活性高、热稳定性好,适用于高温溶液聚合制备聚烯烃,尤其是聚乙烯、乙烯/1-辛烯共聚物。
官网:https://www.whchem.com/
8.中国石化天津
中国石化天津南港乙烯工程以120万吨/年乙烯装置为龙头,瞄准世界领先、填补国内空白、顶替进口,产业链延伸建设超高分子量、α-烯烃、ALL-PE、ABS、POE、HDPE等12套高端新材料装置。其中P0E聚烯烃类热塑性弹性体装置为10万吨/年,是属于C4型POE。
天津石化二期10万吨/年POE项目计划2023年投产。
官网:http://tjsh.sinopec.com/tjsh/
9.惠生
惠生集团是以能源化工服务为主的多元化集团公司,主营业务为工程服务、海洋工程及化工新材料。
惠生集团1000吨/年POE装置已于2021年一季度中试,据业内人士透露,惠生10万吨POE装置,将于2023年投产。
官网: https://www.wison.com/
10.京博石化
山东京博石油化工有限公司产业涉及高效能燃料、高端化工品、高性能材料三大板块。
京博石化1000吨/年POE装置于2021年6、7月中试,京博石化POE装置初步规划5万吨/年,初步计划2025年投产。
官网:https://www.jbshihua.com/
此外大庆石化、燕山石化等均有POE建设计划,具体产能尚未确定。预计短期内,国内POE粒子供应仍会延续高度进口依赖。
随着POE在光伏等领域的需求日益增长,越来越多有实力的中国化工企业加入POE的研发和生产中,未来几年将成为POE市场中重要的参与者。
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