從“跟跑”“并跑”到“領跑”上化院聚烯烴國家重點實驗室攀登催化劑技術高峰

目前我國唯一以聚烯烴命名的上?；ぱ芯吭河邢薰揪巯N催化技術與高性能材料國家重點實驗室，依托以催化劑結構構建為切入點，開發(fā)出1 000多個品種的茂金屬基礎催化劑及其核心組分產(chǎn)品體系，實現(xiàn)了聚乙烯催化劑研發(fā)從“跟跑”“并跑”到“領跑”的角色轉(zhuǎn)變，為聚烯烴材料的高端化貢獻了中國智慧和中國力量。

聚烯烴是國民經(jīng)濟戰(zhàn)略性基礎材料，而催化劑則是聚烯烴工業(yè)發(fā)展的關鍵。中國作為聚烯烴生產(chǎn)和消費大國，聚烯烴工業(yè)的結構性矛盾十分突出，通用產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，專用產(chǎn)品和高端產(chǎn)品嚴重匱乏，每年需進口聚烯烴約1600萬t，超過整體表觀消費量的30%，其中聚乙烯進口依存度長期保持在40%以上。但是，專用產(chǎn)品和高端產(chǎn)品則需要大量進口，尤其是聚烯烴彈性體(POE)、茂金屬聚丙烯 (mPP)、茂金屬聚α-烯烴(mPAO)、聚環(huán)烯烴(COC)、嵌段聚烯烴(OBC)等精品聚烯烴在我國基本處于空白，全部依賴國外進口。尤其在以茂金屬催化劑為代表的單活性中心催化劑領域，我國尚處于發(fā)展的初級階段，與國外的先進水平尚有很大差距。

該實驗室副主任曹育才博士將聚烯烴催化劑形象地比喻為生命體中的DNA，而科研人員則是操控DNA編輯和表達的工程師。這些專用、高端和精品聚烯烴產(chǎn)品若想取得從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的突破，催化劑的開發(fā)必須先行一步。據(jù)崔育才介紹，該實驗室在國家重點實驗室主任、上海市領軍人才、侯德榜化工科技成就獎獲得者葉曉峰的帶領下，先后開發(fā)出五大系列共40多個品種的聚乙烯催化劑。這些催化劑具有轉(zhuǎn)化率高、催化體系完善、工藝適用性廣泛等特點，填補了國內(nèi)空白。他們開發(fā)出的多項具有自主知識產(chǎn)權的高性能聚烯烴材料成套生產(chǎn)技術，成功替代進口產(chǎn)品并已實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

近年來，該國家重點實驗室在以茂金屬催化劑為代表的前沿聚烯烴催化劑領域取得長足進展。他們根據(jù)高端聚烯烴材料的發(fā)展需要，以催化劑的結構構建為切入點，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的催化劑化合物結構和結構構建方法，大幅降低催化劑成本，顯著提升產(chǎn)品質(zhì)量，建成涵蓋1000多個品種的茂金屬基礎催化劑及其核心組分產(chǎn)品體系，為國際、國內(nèi)聚烯烴企業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的技術和產(chǎn)品服務。主要產(chǎn)品在國際大型聚烯烴裝置上得到了持續(xù)穩(wěn)定的應用。

截至目前，該實驗室已先后完成了系列氣相法聚乙烯催化劑的產(chǎn)業(yè)化，品種國內(nèi)最全，實現(xiàn)了從“跟跑”“并跑”，再到嘗試“領跑”的跨越；建成了國內(nèi)領先的超高相對分子質(zhì)量聚烯烴材料生產(chǎn)體系，涵蓋催化劑、樹脂生產(chǎn)和產(chǎn)品應用等上下游領域；建成了國內(nèi)領先、具有國際影響力的面向全球聚烯烴產(chǎn)業(yè)的單活性中心聚烯烴基礎催化劑產(chǎn)品體系，涵蓋眾多相關結構性組分化合物和有機金屬化合物產(chǎn)品，并具備工業(yè)級的供應能力。

目前，上化院的氣相法聚乙烯催化劑占據(jù)國內(nèi)70%市場份額，三分之一以上產(chǎn)品出口，獲得國內(nèi)外專利授權34項，并榮獲國家科技進步二等獎、中國發(fā)明專利優(yōu)秀獎和上海市科技進步一等獎等獎項。

發(fā)展高端聚烯烴材料需要“三駕馬車”的牽引，即裝置工藝、核心催化劑、聚合物單體。作為國內(nèi)聚烯烴催化領域的核心創(chuàng)新平臺，聚烯烴催化技術與高性能材料國家重點實驗室目前正在這三方面積極部署，開展相應的研究開發(fā)，比如開發(fā)獨具特色的自主茂金屬催化劑等，以逐步扭轉(zhuǎn)依賴進口局面，實現(xiàn)高性能催化劑的自給自足。