новые химические технологии
АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ПОИСК    

НА ГЛАВНУЮ 

СОДЕРЖАНИЕ:

НАУКА и ТЕХНОЛОГИИ

Базовая химия и нефтехимия

Продукты оргсинтеза ............

Альтернативные топлива, энергетика ...........................

Полимеры ...........................

ТЕНДЕНЦИИ РЫНКА

Мнения, оценки ...................

Законы и практика ...............

Отраслевая статистика .........

ЭКОЛОГИЯ

Промышленная безопасность

Экоиндустрия .......................

Рециклинг ............................

СОТРУДНИЧЕСТВО

Для авторов .........................

Реклама на сайте ................

Контакты .............................

Справочная .........................

Партнеры ............................

СОБЫТИЯ ОТРАСЛИ

Прошедшие мероприятия .....

Будущие мероприятия ...........

ТЕНДЕРЫ

ОБЗОРЫ РЫНКОВ

Анализ рынка сывороточных белков в России
Рынок кормовых отходов кукурузы в России
Рынок рынка крахмала из восковидной кукурузы в России
Рынок восковидной кукурузы в России
Рынок силиконовых герметиков в России
Рынок синтетических каучуков в России
Рынок силиконовых ЛКМ в России
Рынок силиконовых эмульсий в России
Рынок цитрата кальция в России
Анализ рынка трис (гидроксиметил) аминометана в России

>> Все отчеты

ОТЧЕТЫ ПО ТЕМАМ

Базовая химия и нефтехимия
Продукты оргсинтеза
Синтетические смолы и ЛКМ
Нефтепереработка
Минеральные удобрения
Полимеры и синтетические каучуки
Продукция из пластмасс
Биохимия
Автохимия и автокосметика
Смежная продукция
Исследования «Ad Hoc»
Строительство
In English
  Экспорт статей (rss)

Полимеры

ПОЛИМЕРЫ НА МЕТАЛЛОЦЕНОВЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ


Появившиеся в последние годы новые катализаторы полимеризации, называемые металлоценовыми (мц), создали возможность получения пластмасс с новыми физическими свойствами.


В настоящее время исследуется и применяется достаточно много типов таких катализаторов, поэтому термин “металлоцен” часто заменяется на более широкий – “Single-site”, т.е. катализаторы с единым центром полимеризации на металле, в отличие от традиционно применяемых (Циглера-Натта, хромовых, ванадиевых), имеющих несколько центров полимеризации.

При этом атом металла, являющийся каталитически активным центром, обычно находится в закрытом объеме и доступ к нему мономеров происходит по единственному пути, что способствует образованию полимеров однородной структуры, отличающихся повышенной прочностью, жесткостью, прозрачностью и легкостью. Кроме того, появляется возможность получения пластмасс с заданными свойствами, в том числе конструкционных, при более дешевой технологии производства.

В состав металлоценовых катализаторов, как правило, входит три компонента: металлоорганический комплекс, сокатализатор и носитель; последний отсутствует при использовании схемы полимеризации в растворе. Металлоорганический комплекс, включающий переходные металлы в сочетании с различными органическими заместителями, занимает всего 1–2% от веса катализатора. По сравнению с этим сокатализаторы, призванные усиливать действие переходно-металлических систем, часто используются в избытке; обычно сокатализаторами являются окислы алюминия и фторированные органо-боратные смеси. Активность таких катализаторов в 2–5 раз превышает активность типичных катализаторов Циглера-Натта. Их стоимостная составляющая в затратах на производство полимеров в настоящее время оценивается в 0,4–0,6 центов на фунт (10–13долл/т) продукта. Выход полимеров с единицы катализатора можно существенно менять в зависимости от условий проведения процесса (1).

Лидерами в области разработки, производства и применения металлоценовых катализаторов являются “Exxon Chemical” и “Dow Chemical”, впервые выпустившие коммерческие партии катализаторов под названием “Exxpol” и “Insite”.

Exxpol”, запатентованный фирмой Exxon основан на дициклопентадиениловой кольцевой системе, которая используется в большинстве металлоценовых технологий. В отличие от “Exxpol” в состав катализатора “Insite”, разработанного ф.Dow, входит одно органическое кольцо (циклопентадиенил), а второе – неорганическое. К концу 90-х годов был создан ряд других модификаций подобных катализаторов, более совершенных, позволяющих значительно расширить круг мономеров, применяемых для полимеризации, в частности появилась возможность использовать для этих целей полярные мономеры. Кроме того новое поколение катализаторов отличается устойчивостью к примесям эфиров и кетонов, являющихся ядами для применяемых ранее катализаторов.

До 1995 года только компании Exxon и Dow производили пластмассы с использованием металлоценовых катализаторов. В настоящее время по этой технологии уже около 20 компаний получают крупнотоннажные полимеры (линейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности и полипропилен), в том числе “Phillips”, “Mobil”, “Fina” – в США , “BASF”, “Elenac”, “Borealis”, “ BP Chemicals”, “Targor”– в Западной Европе, “Mitsui Chemicals”, “Sumitomo”, “Ube”, “Asachi”– в Японии.

В настоящее время производится около 1 млн.т металлоценового полиэтилена и 85 тыс.т полипропилена; полиэтилен используется в основном для производства пленки, а полипропилен – волокна (Рис.1). Мощности по производству этих пластмасс, составляющие примерно 1,5 млн.т/год, не соответствуют потенциальной емкости рынка; спрос на эти продукты примерно втрое превышает современный объем их производства. На 2001 год мировая потребность в полипропилене оценивается на уровне 220–250 тыс.т, а в полиэтилене – свыше 3 млн.т; в основном это линейный полиэтилен низкой плотности. Самый высокий спрос на полиэтилен ожидается в США, где он составит около 2 млн.т, в том числе на линейный полиэтилен низкой плотности – 1,7 млн.т и полиэтилен высокой плотности – 0,2 млн.т (Рис.2).

http://www.newchemistry.ru/images/img/letters4/225.jpg
 

Рис.1. Направления использования металлоценовых полиолефинов: а) полиэтилена; б) полипропилена

Согласно данным консультативной фирмы Chem Sistems (Лондон) мировое потребление металлоценового линейного полиэтилена низкой плотности будет расти на 20–30% ежегодно, в то время как для стандартного линейного полиэтилена низной плотности этот показатель не превысит 7%. Это объясняется тем, что полиэтилен, получаемый на металлоценовых катализаторах, вытесняет обычный линейный полиэтилен низкой плотности на рынке пленок уже в течение последних пяти лет, после того, как фирмой Exxon Chemical была выпущена первая коммерческая партия пленочного материала под торговой маркой “Exceed”, изготовленного из металлоценового полиэтилена. По своим свойствам, в частности, по стойкости к проколу и прочности на растяжение он существенно превосходит пленочный материал из обычного линейного полиэтилена низкой плотности. Кроме того мц-пленки отличаются высокой газопроницаемостью по отношению к кислороду и двуокиси углерода, что делает их идеально пригодными для упаковки пищевых продуктов, в частности, овощей. Важным преимуществом является также устойчивость к низким температурам, позволяющая их использовать в медицине, т.к. многие медицинские препараты сохраняются в сухом льду, перевозятся замороженными, или смешиваются при низких температурах.

Рис.2. Мировой спрос на металлоценовый полиэтилен, млн.т.

По оценке компании Exxon Mobil Chemical в перспективе 2010 года мировое использование линейного полиэтилена низкой плотности, получаемого на мц-катализаторах, увеличится до 11 млн.т и достигнет примерно половины общего объема потребления этого вида пластмасс (Рис.3). Ожидаемое потребление металлоценового полипропилена в этот период составит, по разным оценкам, от 6 до 15 млн.т. Около половины предполагаемого прироста потребления будет происходить за счет замены полипропиленом более дорогих конструкционных пластмасс, применяемых в автомобильной промышленности. Кроме того, по оценке рыночных обозревателей, мц-полипропилен с улучшенными барьерными свойствами и прозрачностью может заменить полиэтилентерефталат в области бутылочной тары и полистирол в некоторых видах упаковки [1, 3, 4, 6].

 Как считают эксперты, в ближайшее время мощности по производству металлоценовых полимеров значительно увеличатся, как за счет расширения уже существующих и строительства новых установок, так и перевода ряда действующих производств с традиционных катализаторов на металлоценовые. Exxon Mobil удваивает производство линейного полиэтилена низкой плотности на установке в Mont Belvieu, Техас, после чего ее мощности по производству этого полимера с использованием мц-катализаторов достигнут 2 млрд.фунт/год (~910 тыс.т/год). Эта же компания намерена запустить к концу 2000 г. четвертую линию по выпуску металлоценового линейного полиэтилена низкой плотности в Jorong Island (Сингапур). Exxon Mobil также продолжает наращивать производство полипропилена “Achive”; в 2000–2001 гг. будет пущена установка в Северной Америке, на которой этот продукт будет получаться с использованием новой металлоценовой каталитической системы.

Рис. 3. Потребление линейного полиэтилена низкой плотности в 1999–2010 гг., млн.т

Определенные успехи в реализации полипропиленовой технологии “Unipol” (на мц-катализаторах) имеет Union Carbide Corporation. В 1999 г. компания начала продавать новый сорт ударопрочного полипропилена под маркой “IMPPAX”, имеющий лучший баланс жесткости и прочности, а также более высокую текучесть расплава. По этой же технологии Union Carbide совместно с Tosco Corporation строит установку мощностью 350 тыс.т/год полипропилена на нефтеперерабатывающем заводе Bay Way в Linden, New Jersey, на которой будет производиться несколько сортов полипропилена, в т.ч. гомополимеры, случайные и ударопрочные сополимеры; пуск предполагается в 2001 году. Chevron Chemical приобрела лицензию на получение полиэтилена по технологии, включающей газофазный процесс “Innovene” компании BP Amoco и катализатор “Insite” компании Dow. Предполагается начать производство металлоценового пластика в начале 2001 года на установках в Cedar Bayou и Orange, Техас. Fina и Solvay строят в Бельгии две установки (250 тыс.т/год) по выпуску полиэтилена высокой плотности по лицензионной технологии, использующей мц-катализаторы.

О намерении запустить в ближайшее время аналогичное производство с применением собственного single-site катализатора “Star” в Clinton, IA заявила компания Eguistar [4, 6, 9].

Перевод действующих установок на single-site катализаторы не требует больших затрат времени и финансовых средств поэтому многие мощности, намеченные в последние годы к расширению, ориентируются на производство металлоценовых полимеров.

 В частности, в Японии переводят на использование мц-катализаторов компании Japan Polyolefins – установку по производству линейного полиэтилена низкой плотности (50 тыс.т/год) в Kavasaki и Japan Polychem – одной линии по производству полипропилена (технология Unipol) в Kashima; Mitsui перепрофилирует производство линейного полиэтилена низкой плотности в Ichihara (20–30 тыс.т/год) на выпуск эластомеров (4).

 Single-site катализаторы все шире используются не только для производства полиолефинов, но и целого ряда других продуктов, производимых в настоящее время многими известными фирмами. Так, Dow Plastics выпускает этилен-стироловый сополимер под торговой маркой “Index”, который может заменить блоксополимеры этилвинилацетата и гибкий поливинилхлорид (ПВХ). Новый пластик имеет контролируемый индекс расплава и узкое молекулярно-весовое распределение, совместим с наполнителями, не содержит пластификаторов, на 40% легче ПВХ, рециклируется. Процесс осуществлен на собственном single-site кализаторе с использованием повышенной доли стирола (25–80%), что на прежнем катализаторе было невозмоно, т.к. допускалось не более 10% стирола. “Dow” получает этот пластик на пилотной установке мощностью 1 млн.фунтов в год (454 т/год), до 2001 года планирует пуск двух промышленных установок производительностью 50 и 400 млн.фунт./год. Эта же компания получает на металлоценовом катализаторе синдиотактический полистирол “Questra”, который используется в электронике, автомобилестроении, в производстве медицинских изделий, вытесняя более дорогостоящие конструкционные пластмассы, такие как полифениленсульфид и жидкокристаллические полимеры. В настоящее время этот полимер производится в Германии на установке 80 млн.фунт./год и Японии (11 млн.фунт./год); спрос на него, оцениваемый в размере 120 млн.фунт./год, в последующем может значительно возрасти [2, 5].

Полимеры, получаемые с использованием металлоценовых (single-site) катализаторов

Вид полимераКомпании-производителиНазвание продукта
ПолиэтиленDow ChemicalElite
Exxon MobilExcеed
BorealisBorecene
Evolue JapanEvolue
Total FinaFinathene
ElenacLuflexen
Japan PolyolefinsHarmorex
PhillipsmPact
Ube IndustriesUmerit
ПолипропиленExxon MobilAchieve
Total FinaFinapro
TargorMetocene
ChissoChisso Hspp
Циклоолефиновые полимеры и сополимерыMitsui ChemicalsApel
BF GoodrichAppear
Avatrel
Duvcor
TiconaTopas
ПластомерыDow ChemicalAffinity
Evolue JapanEvolue-P
Exxon MobilExact
ЭластомерыDu Pont Dow ElastomersEngage
Nordel lp
CK WitcoTrilene
Royalene
Алифатические поликетоныShellCarilon
BP Amoco-GE PlasticsKetonex
ИнтерполимерDow ChemicalIndex
ПолистиролDow ChemicalQuestra
Idemitsu PetrochemicalZarec Ichi

 Фирмы “Hoechst AG” и “Mitsui Petrochemical” сообщают о намерении пустить в эксплуатацию в 2000 году промышленную установку по производству сополимеров циклических олефинов под торговой маркой “Топаз” в Германии (г.Оберхаузен). Это бесцветный, прозрачный полимер, один из самых легких оптических пластиков, имеющихся в настоящее время. Он имеет высокую теплостойкость и устойчив к полярным растворителям (спирты, кетоны, растворы кислот и оснований), Полагают, что сополимеры будут реализоваться по более низким ценам нежели ранее выпускаемые (5,5–6,5 долл./кг, вместо 26–44 долл./кг), что позволит значительно расширить их использование, т.к. из-за высокой стоимости этот вид продукции до последнего времени имел ограниченный рынок сбыта. Они могут использоваться в качестве заменителей стекла для изготовления медицинских изделий, оптических дисков, конкурируя с такими прозрачными пластмассами как поликарбонаты и акрилаты [5–8].

 Dow Chemical производит на собственном металлоценовом катализаторе “Insite” эластомеры под названием “Engage”, применяемые в автомобилестроении, для производства изоляции проводов и кабеля. После появления “Engage” на рынке (в 1994 г.) спрос на него ежегодно удваивается. В текущем году венчурная компания Du Pont Dow Elastomers заявила об утроении мощности по производству этого продукта к 2002 году (до 500 млн.фунт/год) в г. Freport , шт.Техас и о строительстве установки 300 млн.фунт/год в Gulf Coast [3, 4, 6].

Исследователи компании Exxon Mobil Chemical и университета Миннесоты недавно сообщили о новом преимуществе металлоценовой химии – возможности производства композитов из полиэтилена и полипропилена. Благодаря наличия кристаллической структуры полиолефинов, получаемых с использованием мц-катализаторов обеспечивается простой и эффективный путь для “точечного склеивания” полимерных слоев. В результате образуются высокопрочные соединения, которые невозможно получить при использовании полиолефинов, произведенных на обычных катализаторах Циглера-Натта [9].

 Развитие производства и применения single-site катализаторов сопряженное с необходимостью мощного научного обеспечения, в т.ч. специалистами высокой квалификации, с использованием специального дорогостоящего оборудования, требует значительных финансовых средств. Затраты крупных компаний на проведение научных иссследований оцениваются в 3 млрд.долларов, а в будущем потребуется вкладывать не менее 500 млн.долларов ежегодно. Кроме того, существующая жесткая конкуренция на рынке крупнотоннажных пластмасс вынуждает направлять дополнительные средства в улучшение сервиса. Для этих целей, в частности, используется интернет (E-commerce), что может обеспечить сокращение торговых издержек и снижение цены продукции на 10–20%. В связи с этим многие компании-производители катализаторов и полимеров создают специальные венчурные компании, объединения, или лицензионные соглашения, ориентированные на решение проблем в области металлоценовой технологии. Подобные предприятия, имеющие доступ к информации и исследовательским мощностям основавших их компаний, способствуют усилению интеллектуального потенциала, сокращению сроков разработки катализаторов, снижению производственных затрат и более быстрому проникновению новой продукции на сложившиеся рынки. Так, BASF и Hoechst cоздали венчурную компанию Targor для организации производства и реализации мц-полипропилена, а Mitsui и Sumitomo – венчур Evolue, ориентированный на мц-полиэтилен. Известны такие мощные объединения как Exxon Mobil, занимающее ведущие позиции в развитии производства продуктов на основе металлоценов, или созданное компаниями Exxon и Union Carbide объединение под названием Univation Technologies являющееся самым крупным патентодержателем (18%) в области single-site катализаторов для полиолефинов.

Для ускорения процесса создания катализаторов некоторые компании пользуются “комбинаторным” методом, более известном в области разработки новых медикаментов. Суть его состоит в одновременном использовании нескольких реакторов синтеза, что дает возможность исследовать до 50–70 смесей в неделю, вместо 10–12 традиционно; изготавливаемые в настоящее время компанией Symyx Technologies секции из 48 полимеризационных реакторов, позволяют изучать до 100 опытов в день [1, 3, 4].

Литература
1. Chemical and Engineering News-1998, v.76, №27, p.11–13; №49, p.25–28
2. Chemical and Engineering News – 1998, v.76, №40,p.18–21; №51, p.11
3. European Plastics News– 1998, v.25, №4, p.14; 1995, v.22, №6, p.24, 26.
4. Chemical Week– 2000, v.162, №6, p.16,18,35–37; №12, p.24; №24,p.42
5. Моdern Plastics International –1997, v.27, №7, p.22–23; 1995, v.25, №12, p.93; 1996, v.26, №1, p.48–49
6. Chemical Week – 1999, v.161, №21, p.30–32; №24, p.40; №25, p.32; №33, p.5; 2000, v.160, №26, p.46–47
7. European Plastics News – 1998, v.25, №5, p.51; №7, p.21; №8,p.89
8. Коринф – 1997, №28, с.10
9. Chemical Week – 2000, v.162, №20, p.7; №25, p.47; №32, p.18

В.Т. Пономарева, Н.Н. Лихачева, Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева

Источник: Пластические массы

Версия для печати | Отправить |  Сделать стартовой |  Добавить в избранное

Куплю

19.04.2011 Белорусские рубли в Москве  Москва

18.04.2011 Индустриальные масла: И-8А, ИГНЕ-68, ИГНЕ-32, ИС-20, ИГС-68,И-5А, И-40А, И-50А, ИЛС-5, ИЛС-10, ИЛС-220(Мо), ИГП, ИТД  Москва

04.04.2011 Куплю Биг-Бэги, МКР на переработку.  Москва

Продам

19.04.2011 Продаем скипидар  Нижний Новгород

19.04.2011 Продаем растворители  Нижний Новгород

19.04.2011 Продаем бочки новые и б/у.  Нижний Новгород

Материалы раздела

БИОПРОИЗВОДНОЕ ПОЛИЭФИРНОЕ ВОЛОКНО ECO CIRCLE PLANTFIBER
СЭНДВИЧ-ПАНЕЛИ INDUSTRIUM
ПОЛИМЕРЫ ИЗ CO2
DUPONT CORIAN В ОТДЕЛКЕ МЕТРО В НЕАПОЛЕ
ЖЕЛЕЗООКИСНЫЕ ПИГМЕНТЫ для ЛИТИЙ-ИОНЫХ БАТАРЕЙ
ШЛЕМЫ ИЗ СКРАПА
МАТЕРИАЛЫ DUPONT CORIAN в ИНТЕРЬЕРАХ «АЭРОЭКСПРЕСС»
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ СТОЙКОСТЬ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ?
КАБЕЛЬНЫЕ ЛОТКИ CABLOFIL
ОБЛЕГЧЁННЫЕ ПЛИТЫ SUPERPAN STAR
ПЕРВЫЕ КАРБОНОВЫЕ ДИСКИ
БУДУЩЕЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СВЕТОДИОДОВ
НОВЫЕ ПЛЕНКИ для ОПК
БРОНЯ НА ОСНОВЕ САПФИРА
ПОСЛЕДНИЕ РАЗРАБОТКИ BASF ДЛЯ АВТОПРОМА
НОВЫЕ ПОЛИМЕРЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ
ОРГАНИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
ПОЛИМЕРЫ из ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА
ГИБКИЕ СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ
ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ ФОТОВОЛЬТАИКА
ПОЛИМЕРЫ из ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
КОМПОЗИТЫ, АРМИРОВАННЫЕ УГЛЕВОЛОКНОМ
НОВЫЕ ПРОДУКТЫ ИЗ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
НОВЫЕ РАСТВОРНЫЕ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫХ КАУЧУКИ (S-SBR) «LANXESS»
НАНОПОКРЫТИЯ для ТЕПЛИЦ
НОВЫЕ АДГЕЗИВЫ 3M для ЭЛЕКТРОНИКИ
ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ
БОЛЬШЕ ГРУЗОВ МОЖНО ПЕРЕВОЗИТЬ В БИГ-БЕГАХ
БИОИЗОПРЕН – БУДУЩЕЕ ШИННОЙ ОТРАСЛИ
«БЕЛКОВЫЕ» МИКРОСХЕМЫ
НОВЫЙ КОАЛЕСЦЕНТНЫЙ ФИЛЬТР GE
АВТОМАТИЗАЦИЯ на «ГАЛОПОЛИМЕРЕ»
НОВАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ BASF
ПОЛИЭФИРНЫЕ ТКАНИ ECO STORM
ОПАСНОСТЬ ДЕТСКОЙ БИЖУТЕРИИ
ПОЛУЧЕНИЕ ТОНКОСЛОЙНОГО ФТОРОПЛАСТОВОГО ПОКРЫТИЯ
УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА В АВТОПРОМЕ
«УМНАЯ» СИСТЕМА RFID КОНТРОЛЯ
«ХОЛЛОФАЙБЕР» как МЕЖВЕНЦОВЫЙ УТЕПЛИТЕЛЬ
НОВЫЙ ПРОТЕКТОРНЫЙ АГРЕГАТ «НИЖНЕКАМСКШИНА»
ЗАЩИТНЫЕ МАТЫ NEOPOLEN НА СПОРТИВНЫХ ТРАССАХ
НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
МАТЕРИАЛЫ DUPONT НА ЕВРО-2012
ПЕРЕРАБОТКА БИОМАССЫ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЦБК
KELLOGG BROWN: технология получения пропилена из нафты

>>Все статьи

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Copyright © Newchemistry.ru 2006. All Rights Reserved