催化劑催的革命—訪揚子石化研究院李傳峰博士

○ 文/本刊特約記者 蔣連家

新型非茂金屬催化劑將使聚烯烴實現由仿制到創造的跨越，對解決塑料產能過剩具有重大意義。

有這樣一種塑料纖維，用手扯不斷，能制成高韌性警用手套、高強度降落傘、超級抗磨損塑料管道。這種神奇的材料是用一種新的催化劑開發和生產的。它就是非茂金屬催化劑，我國自主研發的第一種新型催化劑。

上世紀90年代中期，因為受制于西方催化劑核心技術制約，中國科學院5名院士聯名上書，倡議中國與國外同步開發新型非茂金屬催化劑，引起了業界共鳴。在這樣的背景下，揚子石化在李傳峰博士主持下開始研究和開發非茂金屬催化劑。這被列為“十五”、“十一五”、“十二五”國家科技支撐計劃。日前，記者就這一催化劑的開發采訪了李傳峰博士。

石化發展需核心技術

本刊特約記者：李博士您好！目前非茂金屬催化劑開發進展如何？

李傳峰：中國石油化工的快速發展起步于引進技術，包括催化劑。這些催化劑包含著高額專利費，使我們的產品成本居高不下。我國的煉化企業從建成投產相當一段時間都靠進口催化劑生產，深切感受到核心技術對石化企業新產品開發的制約。

在得到國際上開始開發非茂金屬催化劑的信息后，因為院士呼吁，我們開始與國外同步介入這一課題研究。該課題被列為國家“863”計劃和十五”、“十一五”、“十二五”國家科技支撐計劃。十余年后，我們自主設計和建成了國內首套2噸/年負載型非茂金屬催化劑制備中試裝置，并成功制備和生產出滿足指標要求的百公斤級催化劑樣品。同時，參與建成300L乙烯淤漿聚合模試裝置和15kg/h連續法乙烯氣相聚合中試裝置。應用中試裝置批量制備的催化劑在淤漿聚合工業裝置上進行了應用試驗，成功地開發出交聯聚乙烯專用料（PEX）和超高分子量聚乙烯專用料（UHMWPE）。PEX及其過氧化交聯后管材性能優良，經多個廠家多次應用試驗表明，PEX基本性能與進口料相當，耐環境應力開裂性能更為優良。

●新型催化劑的成功研發,承載著科研人員的心血與汗水。 供圖/揚子石化宣傳部

本刊特約記者：與國外同行相比，我國的非茂金屬催化劑研發處于什么水平？

李傳峰：十年磨一劍。這一課題我們與國外同時起步，也一直跟蹤國際同行的研究進展，大家都在探索中前進。目前，我們這一科研項目與國際最新技術相比處于同步水平，在國內領先。截至目前，科研團隊已經申請國家發明專利105項、涉外專利9項，已授權國內發明專利43項、國外專利12項。

助力新品開發

本刊特約記者：目前我國塑料市場產能過剩嚴重，但每年還要大量進口高端塑料。研發非茂金屬催化劑對解決這種困局有什么意義？

李傳峰：產能爆發式增長使國內聚烯烴產品市場漸顯飽和之態，并在西方國家經濟衰退、出口增速回落之后迅速顯現。聚烯烴這種從前的效益支柱，2012年開始全行業虧損。國內聚烯烴市場出現了通用產品過剩、高性能產品短缺的新常態。美國頁巖氣、中東石油伴生氣、國內煤制乙烯等低成本資源形成產能，將使目前以石油為原料的聚烯烴產品生存更加艱難。

國內塑料市場結構比較復雜，一方面通用塑料嚴重過剩，另一方面高端產品依賴進口。過剩最主要原因是同質化，也就是同類產品國內有多個廠家生產。比如管材料國內很多廠家在生產，已經能滿足需要，但產品質量認證不如國外大公司規范，消費者還是更容易接受進口產品。

可以說，開發塑料新功能，生產高附加值高精尖產品，是克服虧損局面的最佳選擇。

本刊特約記者：據我所知，生產高端塑料的關鍵是催化劑。

李傳峰：對，開發塑料新產品的關鍵是催化劑。目前國內使用的絕大部分高端催化劑已經被國外公司專利全部覆蓋，生產高端產品的催化劑制備技術被視作核心技術從不輕易向外轉讓。這成為進口高端塑料壟斷國內市場的根本原因。這也是我們同國外同步開發新型非茂金屬催化劑的原因。

本刊特約記者：新型催化劑對國內聚烯烴產業會有什么影響？

李傳峰：我們對新型催化劑技術抱有很高期望，非茂金屬催化劑研究成果已顯示出多種應用潛力。如以非茂金屬催化劑技術做平臺，可有效改善國內聚烯烴產業中低端化和同質化格局，形成包括催化劑、聚合工藝及高性能聚烯烴樹脂產品開發在內的一系列非茂金屬聚烯烴催化劑技術，提高我國聚烯烴品種檔次，改善國內聚烯烴產品結構，使之向多樣化、系列化、專用化、高性能化的方向發展。新的催化劑體系將使我國聚烯烴產品實現由仿制產品到創造產品的跨越。這一創新形成了國內聚烯烴產品由仿造到創造新時代的潛力。

本刊特約記者：新型催化劑是否形成了實用能力？

李傳峰：我們應用非茂金屬催化劑已經有多個產品形成了工業生產。其中，超高分子量聚乙烯新產品成功開發顯示了這一技術平臺的活力，是這一新型催化劑的頭胎子。

超高分子量聚乙烯是一種線型結構的熱塑性工程塑料，具有韌性、高耐磨性、抗應力開裂性、耐沖擊性等優異綜合性能，應用于抗沖、減振、防彈、抗疲勞、耐磨、減磨、減阻、防黏等場合。我國是世界上第四個掌握超高分子量纖維產業技術的國家。這種纖維在防彈、吸能、高強力繩纜、安保紡織品、工程加固、信息、新能源、醫療、體育休閑等領域得到廣泛應用。據統計，目前全球生產超高分子量聚乙烯的廠家約20家，總產能約22萬噸/年。國內生產能力已位于世界第三位，但仍有3萬噸的需求需通過進口來滿足。

政府在推動

本刊特約記者：新型聚烯烴材料前景怎么樣？

李傳峰：國家對新型材料一直采取政策鼓勵。這方面在民用建筑推行塑料管是一個成功的例證。10年前，建設部一個民用建筑淘汰鍍鋅管的法令，讓無規共聚聚丙烯（PPRPPB）迅速產業化，造就了今天數百萬噸管材料大市場。民用建筑、市政工程、輸氣、輸煤，都用上了多種形態、多種規格的塑料管材。

本刊特約記者：也就是說，非茂金屬催化劑延生產品受到國家鼓勵嗎？

李傳峰：是的。

2013年2月16日國家發改委公布的《國家發展改革委關于修改<產業結構調整指導目錄（2011年本）>有關條款的決定》修正（第 21 號令），鼓勵新型塑料建材（高氣密性節能塑料窗、大口徑排水排污管道、抗沖擊改性聚氯乙烯管、地源熱泵系統用聚乙烯管、非開挖用塑料管材、復合塑料管材、塑料檢查井)；防滲土工膜；塑木復合材料和分子量≥200萬的超高分子量聚乙烯管材及板材生產。這道政府令為超高分子量聚乙烯開出了一張嶄新的市場通行證。

政府令明顯顯示，國家和行業支持的重點是具有技術優勢、能夠影響到產業調整和升級的高技術產品。我們非茂金屬催化劑具有生產包括超高分子量聚乙烯等特異性聚烯烴產品的潛力，延生的高性能材料受到國家政策鼓勵，擁有技術優勢的企業將擁有先機，首先形成批量能力，滿足市場需求，推動包括在紡織產業等升級技術改造，展現中國從塑料生產大國向強國轉型的光明前景。