高端聚烯烃包括茂金属聚乙烯、EVA、EVOH、POE等多种产品。根据《化工新材料补短板路径研究》,高端聚烯烃主要包括两大类:一是大宗品种的高端牌号,如多峰及茂金属聚乙烯、聚丙烯,高碳α-烯烃共聚聚乙烯等;二是特殊品种的聚烯烃,如乙烯-辛烯共聚(POE)弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚(EVA)树脂、聚丁烯-1(PB-1)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、乙烯-乙烯醇共聚树脂(EVOH)、环烯烃共聚物(COC/COP)等。
聚烯烃弹性体(POE)呈白色颗粒状,是一种高性能聚烯烃,在常温下成橡胶弹性,具有密度小、分子量分布窄、弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、玻璃催化温度低、可重复使用等特点。这些特点使得其对无机填充物有着良好的包容性,并具有良好的回弹性和柔韧性等,且其硬度很低,在改性塑料领域有着广泛的应用。
聚烯烃弹性体(POE)在电线电缆生产中的应用及优点:
由于PVC质优价廉,因此电缆护套料大多用PVC生产,但它的热稳定性差,易降解,所以要加入热稳定剂。这种助剂一般都是含铅镉的重金属盐,这样的电缆料在燃烧后会产生有毒物质。考虑到环保和火灾的原因,世界各国都在积极开发低烟无卤阻燃料。目前无卤料在研发中大多存在强度,伸长率和阻燃性三者之不能达到最佳平衡的问题,而利用弹性体的特性,替代LLDPE,可以很好地解决这个问题。
POE弹性体从本质上来说,就是在支化聚乙烯,这一点类似于EVA、EEA、EBA等。聚烯烃弹性体POE分子结构中没有不饱和双键,具有很窄的分子量分布和短支链结构(短支链分布均匀),因而具有高弹性、高强度、高伸长率等优异的物理机械性能和的优异的耐低温性能。窄的分子量分布使材料在注射和挤出加工过程中不易产生挠曲,因而POE材料的加工性能优异。由于POE大分子链的饱和结构,分子结构中所含叔碳原子相对较少,因而具有优异的耐热老化和抗紫外线性能。POE可代替EVA、EEA或EPDM用于非PVC电缆护套料绝缘;另外POE硬度和强度的变化率低可代替EVA或者与EVA并用来生产无卤阻燃电缆料。
高性能材料包装大规模使用有两大难点
利用高性能材料替代普通塑料,更有利于环保。比如采用水性油墨对包装进行印刷,减少后期包装清洗和污水处理成本。利用FFS(成型、装料、热封)重包膜代替拉丝编织袋,有利于减少塑料破碎后微粒污染,而且FFS重包膜也在逐渐减薄。利用PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)替代含卤素的PVC(聚氯乙烯)包装,利于物理回收和化学回收。PETG热收缩膜是一种高性能收缩膜,有大于80%的最终收缩率,可制成复杂外形容器的包装,具有高吸塑力、高透明度、高光泽、低雾度、易于印刷、不易脱落、存储时自然收缩率低的优点,应用于饮料瓶、食品和化妆品的收缩包装及电子产品等的收缩标签。2022年我国PETG需求超过10万吨,主要替代PVC应用于饮品标签。利用EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)作为高阻隔包装材料。EVOH是一种无毒的环保型材料,在具体加工环节不会产生有毒有害物质,是我国政策支持推动的高阻隔性能材料之一。EVOH具有优异的阻隔性,对氧的阻隔性是PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)的10000倍;耐油性佳,适用于包装油脂类液体,以及有毒及挥发性产品,如工业溶剂、农药、杀虫剂等;透明性和光泽好,可用作高质量透明包装,保证包装产品的外观;具备良好的耐化学腐蚀性及较强的抗静电性能,容易加工,可用传统聚烯烃加工设备挤出、共挤出,被广泛用于复合膜中间阻隔层,应用于食品行业的奶制品、肉类、果汁罐头和调味品包装,以及非食品行业的溶剂、化学药品、空调结构件、汽油桶内衬、电子元件包装等。
COC/COP产品是由烯烃与环烯烃共聚或环烯烃单聚形成的具有一系列优良性能的光学级材料,具有透明性高、双折射率小、生物相容性好、绝缘性强以及可以提高乙烯的耐热性等优良特性,被广泛应用于光学、包装、医疗等领域。目前,COC/COP的生产主要由瑞翁公司、宝理塑料、三井化学、JSR等日本公司垄断,中国COC/COP依赖进口。
以COC(环烯烃共聚物)和COP(环氧-聚丙烯共聚物)为例,COC/COP是由烯烃与环烯烃共聚或环烯烃单聚而成的一类新型无定型热塑性工程塑料,具有高透明性、低双折射率、低吸湿性、低收缩率、低介电常数,以及良好的耐热性、耐化学性、耐光性等一系列优异性能,被广泛应用在包装、光学和医疗等领域。COC/COP生产工艺复杂,环烯烃单体合成难度大,目前全球仅有日本瑞翁公司、日本宝理塑料、日本合成橡胶及日本三井化学等企业的技术和生产工艺能实现大规模量产。目前,全球COC/COP产能约8.3万吨/年,日本是COC/COP主要供应地。2021年,中国COC/COP消费量约2.1万吨,是全球COC/COP主要消费市场,主要应用于光学、包装和医疗等领域,日本、欧美已出现COC/COP材质替代中硼硅玻璃瓶作为预灌封包装材料。我国医疗包装领域COC/COP年需求量约5000吨。由于产品的技术垄断性,我国从原料单体降冰片烯到催化剂等整条产业链尚未实现完全产业化,我国市场中的COC/COP产品大部分来源于进口。预计到2025年,我国COC/COP的年消费量将提高到2.9万吨。此外,EAA(乙烯丙烯酸共聚物)可有效黏合金属与塑料、纸张与塑料等各类物质,耐久性、透明性、黏结性优异,在食品药品等软包装领域应用广泛。EAA还可用于制作电动汽车电池电极和隔膜,能够提高电池稳定性;用于光伏时可以提高密封性和耐久性。EAA也可用作肉类等的真空包装,延长食品保存时间。国内企业还未掌握EAA自主生产技术,EAA全部依赖进口,年进口量为2万~3万吨。2023年6月,卫星石化与SK致新合资共建的中韩科锐EAA项目在连云港开工建设,建成后将缓解我国该产品进口压力。
另外,COC/COP 预充注射器包装的mRNA疫苗获批,这是目前唯一一种采用预充式注射器接种的RSV疫苗,目的是方便给药,节省接种人员时间,降低配药失误风险。
在最近的一次财报电话会议上,Stéphane Bancel 指出,mResvia的配药和给药方式是其竞争优势,因为与竞争对手复杂的注射方式相比,该疫苗采用 PFS 包装,可以减轻“使用人员的工作负担”。
众所周知,mRNA 疫苗对药品内包材要求严苛,需要满足超低温存储和冷链运输条件下,确保无菌保障,即使是采用传统西林瓶包装也要精挑细选,何况采用 PFS,这对于容器密封完整性 (CCI)、PFS 功能性、稳定性都提出了高要求。
对于制药行业,新冠以外的mRNA疫苗获批上市,在当下对于 mRNA疫苗未来的发展充满疑虑的背景下,无异于是给行业打了一针强心剂。
对于医药包装的创新应用,同样也是一针强心剂:据现有信息,这是全球首个采用PFS包装的 mRNA 药品,并且是COC/COP材质。mResvia的药品说明书中提到,PFS是塑料材质,可推测出能满足要求的材料,不是COC就是COP。
随着我国经济的快速增长,必然会对以POE、COC、EVA、EVOH为代表的高端聚烯烃材料提出更高的要求。综合来看,这些材料虽然取得了一定进展,但仍然存在较大的发展空间。
未来我国合成树脂行业需要持续提升技术,突出高端化、功能化发展方向,进一步拓展市场规模。
上一篇: LDPE供应面依旧偏紧,价格持续高位运行