高熔体强度聚丙烯市场调研报告DOC

高熔体强度聚丙烯项目市场调研报告

聚丙烯(PP)是目前世界上应用最为广泛,产量增长最快的树脂之一。与其他热塑性树脂相比,PP具有低密度、高熔点、来源广、价格低以及机械性能优越、化学稳定性好等特点,已经成为包装、轻工、建筑、电子、电器和汽车等行业不可缺少的基本原料。但是普通商品聚丙烯(CPP) ,无论是Ziegler2Natta 还是茂金属催化剂催化生产的聚丙烯,均为线性结构的聚丙烯(linear PP ,LPP) ,其分子量分布相对较窄,导致聚丙烯的软化点与熔点较接近,熔程较短。这在热成型加工中表现为当温度高于熔点后,熔体黏度急剧下降,熔融态下拉伸时不能出现应变硬化现象,进而导致聚合物的抗熔垂性能差,热成型制品壁厚不均,挤出涂覆、压延时边缘卷曲、收缩,挤出发泡时泡孔塌陷等问题。这一缺点极大地限制了聚丙烯的应用。高熔体强度聚丙烯( high melt strength PP ,HMSPP)就是针对以上不足而开发的一种新型聚丙烯材料。由HMSPP制得的制品具有良好的热稳定性和高温下尺寸稳定性,较高的韧性和拉伸强度,优异的微波适应性,良好的环境效应和易回收等特点。作为一种新型聚丙烯材料,HMSPP的应用前景非常广阔。

一、HMSPP的应用领域

1、发泡材料

HMSPP最重要的应用是用于生产发泡材料，HMSPP的出现使聚丙烯发泡成为可能，主要的发泡产品有高低倍率的发泡片材，发泡珠粒(EPP)，自1982年JSP 公司首先开发成功PP交联泡沫塑料以来，目前在世界范围内已有JSP、BASF、GEFINEX等公司的多家工厂都在生产PP泡沫塑料，年销售量已达到数十万吨。其中EPP的需求量每年以15％的速率增加，预计目前EPP的需求量为14万t 左右。而PP发泡片材目前在国外早已用于微波食品的包装，其中密度为O．6～0．7 g／cm3的PP发泡片材用于生产餐具、饮料杯、文具用品等方面，0．5 g ／cm3以下的片材主要用于食品、电器以及易碎物品的包装，由于PP泡沫具有质量轻、缓冲性能好、优良的耐热性和保温性，能耐120℃高温，并可满足环保的要求，因此在文教、汽车、建筑、食品包装、运动器材、隔热材料等领域具有广泛的应用前景。

2、热成型

由于HMSPP有较好抗熔垂性，因此HMSPP在热成型过程中可进行深度拉伸，而其特有的流变性能会保证产品在进行深度拉伸时，具有均匀变形的自我调节能力。HMSPP能够在普通热成型设备上热成型,特别是聚丙烯具有优良的热性能,非常适合做微波食品容器和高温蒸煮杀菌容器,价格也比PS便宜,从而使HMSPP具有极为广阔的应用前景,有条件与普通使用的热成型材料(如ABS、PVC、PC、PS、丙烯酸树脂等)竞争。

3、挤出涂覆

HMSPP的应变硬化行为是其取得高拉伸比和涂覆速度快的关键因素。HMSPP的涂覆性与LDPE相似,表现出较低的颈缩(5mm)和较快的涂覆速度(250 —300mP min) ,涂覆厚度容易控制且涂层均匀性好。涂覆级HMSPP 的涂覆速度远远大于普通聚丙烯,而且颈缩小、涂层薄。这主要是由于HMSPP 在涂覆过程中,熔体所受的拉伸应力随着拉伸应变的增长呈指数级增长,不容易发生韧性断裂,并且HMSPP抗熔垂性能较好,所以HMSPP具有较高的涂覆速度和较薄的涂层厚度，生产的流延膜具有较好的柔软性和较低的热封温度。

41212 吹膜

吹膜常用的聚合物就是聚乙烯(LDPE、LLDPE、HDPE) ,但是聚丙烯用空气冷却进行吹膜加工时,由于普通PP的熔体强度低,经常会发生起皱和产品厚度不均等问题,而且产品纵向易开裂(原因是PP结构为线性) ,透明性差(原因是结晶速度慢) 。实验表明,混有HMSPP的普通聚丙烯比普通聚丙烯具有较高的加工温度和加工量,并且薄膜质量也好于普通聚丙烯。这主要是由于HMSPP 具有拉伸应变硬化的特点,具有较高的自我调节能力,能够在较高的温度下以较高的速率来生产。同时HMSPP在这里起成核剂的作用,它的长支链具有细化晶核的作用,所以用混有HMSPP的普通聚丙烯生产出的薄膜具有较好的透明性。吹膜加工中HMSPP 的添加量一般为10 —20wt %较适宜。与PE相比,PP具有高强度、低水气透过率和耐热性好等特点,所以HMSPP吹膜制品将会给PE吹膜行业巨大的冲击。HMSPP 吹膜制品潜在用途包括易撕裂薄膜、家庭卫生用薄膜、食物包装薄膜(深冷消毒) 、一般用途薄膜、易于剥离性薄膜和标签用膜等。另外HMSPP 薄膜还可进入收缩薄膜和高强度薄膜等领域。

二、市场调查概况

1、聚丙烯发泡材料的优点

本次调研的重点是聚丙烯发泡材料。PP发泡材料具有显著的隔热性。由于侧甲基的存在，PP易于发生β降解，且PP发泡材料便于回收利用，其环境友好性优于其他发泡材料；PP发泡材料的热导率比发泡PE低，其热导率不会因潮湿而受影响；PP发泡材料具有良好的回弹性，且有高冲击能吸收能力。PP发泡材料可用来承受高载荷，其对重复冲击的防护能力比PS发泡材料或聚氨酯（PU）发泡材料更优越；PP发泡材料具有尺寸形状恢复稳定性。PP发泡材料受到多次连续冲击和翘曲变形后会很快恢复原始形状，而不会产生永久变形。

正是基于上述优点，PP发泡材料在许多工业领域的应用尤其是在包装工业、汽车工业、建筑工业、体育休闲等领域的应用极具竞争力，前景非常广阔。

2、聚丙烯发泡材料的主要种类及其特点

聚丙烯发泡材料中用量最大的两类产品是：聚丙烯发泡珠粒（EPP）的模压发泡制品和聚丙烯挤出发泡片材。

2.1、聚丙烯模压发泡材料

一般而言，EPP模塑制品通常由可发性珠粒EPP采用模压成型方法制备。但是可发性珠粒EPP的制备比较困难，目前仅有日本JSP公司、德国BASF公司、日本Kaneka公司、瑞典Fagerdala可以进行商业化生产。德国Berstorff公司能够提供比较成熟的EPP珠粒生产线。

PP的模压发泡过程中，其原料可发性聚丙烯珠粒（EPP）的制备技术非常关键，是实现EPP模压熔结成型的重中之重。

2.1.1、EPP的制备技术

EPP珠粒具有均匀的粒径尺寸和稳定的发泡倍率，是制备EPP模压发泡制品的原料，对于最终制品的性能有决定性的影响。目前，EPP珠粒的制备技术主要分为两类：釜压法和挤出法。

（1）釜压法

釜压法为EPP珠粒的常规生产方法，即将PP树脂、分散介质、分散剂和发泡剂一同置于高压釜中，升温至树脂软化但不熔融的状态，同时提高压力，充分搅拌，维持压力一定时间，以确保发泡剂充分浸润基体树脂，然后在维持压力的

状态下打开阀门，将粒子置于常温、常压下，这时由于压力和温度的突然变化，诱发体系出现热力学不稳定性，从而引发粒子迅速膨胀，得到粒径尺寸均匀一致的可发性珠粒。通常反应釜的温度设定在100~160℃之间，压力在1~10MPa之间，停留时间30~180min。

（2）挤出法

除了釜压法之外，还可采用挤出法生产EPP，如图2-1所示。由于是连续性生产，挤出法的生产效率要高出釜压法30%~50%。

1—挤出机2—发泡剂注入和计量系统3—模面热切造粒系统4—干燥系统

图2-1 EPP发泡珠粒挤出设备的工艺流程和设备配置

挤出法通常采用单螺杆挤出机进行EPP珠粒的生产。这种专用挤出机出出出出出出出出注入出出出出出烃类出出出（如丁烷）出出出出出出与熔体形成均相溶液，机头安装套管式口模和模面切粒机，控制口模压力使物料在切粒后而不是在切粒前发泡，待物料进入大气后即开始发泡成型，其发泡倍率可以达到30~40倍，密度由0.90g/cm3可以降低到0.02g/cm3出随后出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出。

无论是釜压法还是挤出法，为了得到闭孔的EPP珠粒，其PP基体树脂的选择是非常关键的，不同规格和性能的EPP珠粒的获得，需要选择不同性能的基体树脂。通常选用乙烯-出出出出出出出或者长链支化聚丙烯（即高熔体强度聚丙烯）进行生产。

2.1.2 EPP珠粒的模压熔结成型

EPP珠粒与可发泡聚苯乙烯(EPS)珠粒一样，可在蒸汽加热的液压机中成型加

工，如图2-2所示。由于EPP珠粒不含发泡剂(发泡剂丁烷已渗透挥发) ，因此无需第二次膨胀。目前比较典型的一种发泡成型方法是模压熔结成型，即先将闭孔的EPP珠粒填入模具、合模、压入气体，然后通入高温水蒸气，使粒子熔融，二次膨胀并相互熔结在一起，即可得到所需形状的发泡制品。

图2-2 EPP发泡珠粒液压成型过程

EPP珠粒模压熔结成型过程包括以下5个步骤：

（1）充模。将EPP珠粒输入模腔中，通过加压使多孔粒子压缩；

（2）成型。模腔中的EPP珠粒经水蒸气加热，胀大并熔融。根据EPP珠粒的品种选择水蒸气的入口压力，一般控制在0.25—0.42MPa范围内；

（3）冷却定型。为了保证制品脱模后不至于胀大或裂开，应冷却至适当的温度方能开模。脱模时间取决于PP发泡材料的密度及制品的壁厚；

（4）脱模。制品通过机械方法或压缩空气脱模；

（5）后处理。制品在80℃的环境中放置6h以上，进行热处理并除去所吸水分。

2.2、聚丙烯挤出发泡片材

PP发泡片材采用挤出方法进行成型加工。挤出成型具有很高的生产效率，并且容易实现自动化。

早期的PP发泡片材多为采用交联工艺的两步挤出发泡成型方法所制备。即将PP树脂与发泡剂、交联剂、成核剂等进行充分混合，然后在挤出机上挤出为片材，随后将未发泡的PP片材进行交联，再在发泡炉中进行发泡成型，交联可以采用辐射交联和化学交联两种方法，树脂在发泡之前的交联可以使其熔体黏度

随着温度升高而降低的速度变慢，从而在较宽的温度范围内具有适当的熔体黏度。交联还可同时提高发泡材料的物理力学性能，PP交联发泡材料比未交联的PP发泡耐热温度提高30~50℃，抗蠕变性能提高100倍，其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度也都大幅度提高，耐油、耐磨性也获得很大改善。这种方法将混料和发泡分开进行，挤出机仅仅进行发泡组分的混合，其示意图如图2-3所示。

图2-3两步法的PP挤出交联发泡成型示意图

近年来，PP的直接挤出发泡片材成型方法受到广泛重视。直接挤出发泡法是在挤出机内直接完成发泡各个组分的混合、熔融和发泡过程。根据所采用发泡剂的不同，直接挤出发泡成型法又可以分为物理发泡和化学发泡两种方法，不管采用哪种方法，共同的控制要素是建立足够高的机头压力来抑制发泡体系在挤出口模附近提前发泡，一旦发泡体系进入口模，就会释压发泡成型，其示意图如图2-4所示。PP发泡片材在包装、汽车、建筑和工业等领域的应用非常广泛。

1—螺杆温度调节装置2—加料装置3—挤出机4—机头

5、6—冷却7—牵引装置8—切割装置9—收卷装置

图2-4PP直接挤出发泡成型示意图

3、聚丙烯发泡材料的市场现状

3.1、聚丙烯发泡材料的详细应用状况

表3-1详细列出了PP发泡材料在汽车、包装、建筑、工业、体育休闲等领域的应用的具体状况。

表3-1 聚丙烯发泡材料的详细应用状况

盘、碟、碗、盒、盆、饮料杯、瓶用密封垫、

高温蓄电池的隔热材料，

3.2国内市场现状及分析

3.2.1、市场现状

此次调查走访了两家企业：无锡会通新材料有限公司和上海众通汽车配件有限公司。

无锡会通新材料有限公司是专业从事高性能改性塑料、高性能聚合物发泡材料研发、生产和销售的国内企业之一，是EPP发泡粒子、EPP板材、EPP汽车配件、抗静电包装等产品专业生产加工的公司。该公司需要我公司提供HMSPP 的样品及其性能分析数据。

上海众通汽车配件有限公司成立于1997年9月，是汽车新材料零部件研发、制造企业。专业生产各种EPP 模压产品，公司是上海通用、福建戴姆勒、华晨宝马等客户的EPP产品供应商。该公司不生产EPP预发泡粒子，而是购买日本JSP和Kaneka公司的EPP粒子制作模压制品，主要以生产保险杠吸能块、工具盒、周转箱、床垫、板材等为主，年生产能力达900吨以上。

价格方面：HMSPP，1.6—2万元/吨；EPP粒子，3.7—4万元/吨。

3.2.2、市场分析

我国目前市场上对于PP发泡制品的需求非常旺盛，初步估计，每年仅PP 发泡片材和PP发泡珠粒的需求量达到400kt，制品市场份额大约为160亿元。但是，聚丙烯发泡材料的开发难度很大，目前掌握其相关的、可工业化的核心技术的企业相当少。就国外而言，发泡聚丙烯的核心技术也掌握在少数几个国家的少数几个大公司手上（详见表3-2），市场基本属于卖方市场，市场竞争风险相对较低。

表3-2主要的聚丙烯发泡制品生产厂家

上表中，国外公司都具备从聚丙烯原料到发泡制品一条龙生产的能力，并可以为该产业链的每一环节提供产品，如HMSPP，EPP粒子等。而国内的四大发泡制品企业（上海众通汽车配件有限公司，南海海洋包装材料厂，上海伊比伊隔热制品有限公司，天津润生包装材料有限公司）基本上都是购买国外的EPP粒子加工成模压制品，为汽车及高端领域提供聚丙烯发泡材料。

由此可见，目前国内研发生产聚丙烯发泡材料的企业（如无锡会通），所生

产的EPP发泡粒子是难以进入高端应用领域的。眼下的情形都是走中低端路线。

尽管如此，中低端领域也有着广阔地应用空间。比如快餐盒，据初步调查，上世纪末我国快餐用餐具年需求量就已经达到100亿只（约合120kt，体积约200万m3），其中京、沪、穗三市日需求量为80~100万只，国家统计局的统计数字显示，快餐用具的用量每年以大于6%的速度递增。而采用发泡PP片材制作餐盒，则可使其成本显著降低，提高隔热保温性能，从而成为PS发泡餐具的理想替代品。目前美国、日本、德国等一些发达国家大力发展发泡PP作为绿色包装材料。再者，包装材料和加工方面的最近发展以及新型包装设计都正在推行“轻量化”的概念。例如，就热成型半硬质包装托盘而言，聚酯及PP发泡片材正取代普通的实心片材，进入半硬质包装市场。目前，PP在热成型食品包装市场的占有率为20%。由于PP发泡片材比实芯片材轻50%以上，而且绝缘性能优于未发泡片材，从而比ABS、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、结晶性聚酯、聚碳酸酯（PC）、钢罐及纸更具竞争优势。市场上普通PP片材密度为0.91g/cm3，而发泡PP片材为0.63g/cm3，就德国政府前一阶段实行的塑料包装材料附加费为3马克/kg而言，如使用发泡PP取代不发泡PP，每吨可节省附加费约580美元。随着PP发泡片材制品的开发，将加强其在食品包装领域替代PET的竞争力。

随着空调、冰箱、电热水器系统的普及，发泡聚丙烯作为家电管道等的绝热保温层的应用将会越来越广泛。有数据表明，今后我国绝热材料的年增长率将在12%以上，聚丙烯发泡材料以其绝热性优、耐热性高的优势可望在该领域占据重要地位。

三、结论及建议

1、结论

1.1、HMSPP市场前景广阔

利用HMSPP特有的熔体抗拉伸性能，针对发泡、吹塑和热成型等不同应用领域，开发制备工艺简单、质量稳定、性价比高的HMSPP新产品已经成为各研究领域及工业领域的重点发展方向。由于HMSPP具有独特的拉伸性能、良好的耐热性能和较高的熔体强度，尤其在生产PP泡沫材料方面有巨大的应用前景，因此，

HMSPP的应用已获得世界范围的认同，并有逐步取代传统的聚苯乙烯和ABS，向工程塑料发展的趋势。

1.2、HMSPP国内技术居于前卫

HMSPP的分子设计主要是提高分子量,比如加宽分子量分布和引入长支化结构。具体实施方法主要有后反应器法、反应器合成法等。后反应器法均是以商品聚丙烯为原料,通过自由基反应形成长链支化结构。所以在后反应器法制备高熔体强度聚丙烯的过程中,面临着两大难题：聚丙烯的降解和凝胶问题；聚合物接枝与单体均聚的竞争、聚合物主链β断键和交联与支化的竞争。因此，后反应器法制备高熔体强度聚丙烯一般是多种产物的混合物。但是,后反应器法操作简单,实施方便,特别适合工业化生产。目前国内市场上的HMSPP大部分都是采用该方法生产的。

反应器法顾名思义即在反应器中聚合形成长链支化聚丙烯。这类方法的特点是操作简单、产物结构可控和性能稳定。而反应器法的优点在于产物结构可控,可以进行预定结构的产物合成,能够在一定范围内调节长链支化结构的含量、密度和长短等,进而可以在一定范围内调节聚合物的性能使之可以应用于不同性能要求的加工领域。反应器法面临的最大问题是如何工业化和如何降低能耗。从长远来看,反应器法合成HMSPP是一个很有竞争力的研究方向,丙烯与不对称二烯烃的共聚是目前最具工业化潜力的反应器法合成方法。中科院HMSPP小试产品就是采用此方法，但要直接在12M3的聚合反应釜里放大是一个技术飞跃。如果用这种方法制备的工业化HMSPP上市，一定比现有国内市场上的HMSPP 更具竞争力。

2、建议

2.1、开拓目标市场

要在HMSPP的市场上占有一席之地,必须从合成方法入手,加大研究力度,开发新的合成方法。通过公司与中科院的精诚合作和不懈努力，相信在不久的将来能在HMSPP生产技术方面实现突破。

制备工艺决定着产品的应用方向。反应器法可以在一定范围内调节聚合物的性能使之可以应用于不同性能要求的加工领域。因此，我们可以着眼于技术，来考虑市场的开发。发泡材料是HMSPP的重要应用领域，应加强与科研院所和发

泡材料生产实体的联系与合作，加快HMSPP至聚丙烯发泡材料的技术进步，尽早打破国外技术的封锁，使这个产业链真正实现国产化。

2.2、寻求销售合作

经初步了解，HMSPP市场参差不齐。从品质上看，居优的是Basell公司、北欧化工、Dow、Exxon Mobile、三星综合化学等公司的产品。价格也比目前国产的每吨高出5000元左右。市场方面，HMSPP的最大应用领域发泡材料中国市场，基本上被日本JSP和Kaneka所占领。虽然PP发泡项目受到地缘政治、原油价格波动的影响比较大，但近几年很难撼动这两家公司在中国发泡材料市场的霸主地位，主要原因是技术封锁。

其他应用领域也需要公司花费很大地人力和财力去摸索和开拓，其代价难以估算。如果能够与某一有实力的公司合作，在产品入市之初，选其为销售代理，也不失为明智的销售战略。