聚丙烯，是由丙烯聚合而制成的一種熱塑性樹脂。其缺點是耐低溫沖擊性差，易老化，但可分別通過改性加以克服。共聚改性是指采用特定催化劑，以丙烯單體為主在聚合階段進行的改性。丙烯單體與其它烯烴類單體進行共聚聚合可以提高聚丙烯的低溫韌性、沖擊性、透明性和加工流動性。

“三高兩低”聚丙烯（高熔指、高模量、高抗沖、低氣味、低VOC）是共聚聚丙烯中的重要品種，具有優(yōu)良的力學性能、化學穩(wěn)定性、抗蠕變性能等優(yōu)點，且加工成型快，可制備大型薄壁制品并節(jié)省原材料，在汽車、家電等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，其需求不斷增加，以高熔指抗沖聚丙烯洗衣機專用料為例，2019年國內(nèi)的市場容量已超過40萬噸。

“三高料”聚丙烯的開發(fā)背景

隨著汽車工業(yè)、家電產(chǎn)品、物流行業(yè)、電子電訊業(yè)等的迅速發(fā)展，結(jié)合近幾年跨國石化公司的聚丙烯新產(chǎn)品發(fā)展趨勢來看，“三高兩低”聚丙烯的市場會越來越大。

傳統(tǒng)意義上的高結(jié)晶聚丙烯是指在高立構(gòu)規(guī)整性均聚聚丙烯的基礎(chǔ)上，添加高效的成核劑所制備的高結(jié)晶度、高結(jié)晶溫度以及高剛、高耐熱的聚丙烯樹脂，在電器部件、家居等場合有著廣泛的應(yīng)用，屬于聚丙烯中的高端產(chǎn)品。

近年來，國外各大聚烯烴公司，如SK、LyondellBasell等，均在開發(fā)高結(jié)晶抗沖聚丙烯技術(shù)，其銷售的BX3900、BX3920、540V等產(chǎn)品一經(jīng)面市，即得到用戶的廣泛認可，售價高于普通抗沖聚丙烯1000元/噸以上?？梢灶A(yù)見，高結(jié)晶抗沖聚丙烯必將在很大程度取代現(xiàn)有的高結(jié)晶聚丙烯和抗沖聚丙烯，成為未來注塑類聚丙烯樹脂的主導(dǎo)牌號。

“三高料”聚丙烯的特點

1、高熔指

近年來，隨著聚丙烯生產(chǎn)工藝水平的提高，特別是新型高效催化劑及聚合工藝的改進，熔體流動速率（MFR）較高的聚丙烯(簡稱“高流動聚丙烯”)產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用迎來快速發(fā)展。高流動聚丙烯（熔融指數(shù)一般高于25g/10min，一般有30、40、50、60、100、110、120等）流動性的提高在制品加工生產(chǎn)過程中可降低加工溫度、注射壓力、合模力等，從而降低能耗，縮短制品的成型周期，大幅提高制品產(chǎn)量，可滿足大件制品和高速注塑成型需求。此外，采用高流動聚丙烯可注塑成型薄壁制品，減少原材料的用量并降低成本。

2、高模量

為了維持原有壁厚產(chǎn)品的靜剛度，要求薄壁材料具有更高的彎曲模量。

特別是新一代的聚丙烯車用材料在使用過程中需要承受較大的力，在外力作用下必須保持好形狀，所以必須有足夠的剛性，一般需要彎曲模量大于1700Mpa，國內(nèi)產(chǎn)品普遍模量偏低，小于1700Mpa，高模量可滿足薄壁化需求；

3、高抗沖

車用及家電聚丙烯材料必須具有良好的吸收、轉(zhuǎn)移能量能力，這就要求原料具有合適的沖擊強度以及較寬的分子量分布，在常溫下（通常為23℃）簡支梁缺口沖擊要求大于5KJ/m2。

模量1700對應(yīng)沖擊強度9-10kJ/m2（23℃，缺口簡支梁）；

模量1800對應(yīng)沖擊強度8-9kJ/m2（23℃，缺口簡支梁）；

模量1900對應(yīng)沖擊強度6-7kJ/m2（23℃，缺口簡支梁）。

4、低氣味

主要應(yīng)用于汽車內(nèi)飾用改性聚丙烯，是針對車內(nèi)空氣污染問題而開發(fā)的超低散發(fā)塑料顆粒。該材料需具備力學性能均衡、加工性能優(yōu)異、耐熱性能高、低氣味（聚丙烯材料氣味≤3級）。解決了氣味問題的低氣味聚丙烯將成為各大車用改性工廠首選改性原料。按大眾汽車內(nèi)飾件氣味試驗標準PV3900，氣味等級≤3.5。TVOC含量低于50。尤其是在新國標《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》2017年1月1日起強制施行后，解決HCPP氣味問題已成為各石化公司角逐的關(guān)鍵指標之一；

5、低VOC

聚丙烯材料中揮發(fā)組分的來源主要有兩個方面：一是聚丙烯本身在合成過程中添加的溶劑包括己烷、乙醇和庚烷等；二是在聚丙烯合成中催化劑等小分子也會殘留在材料中，這些低分子物質(zhì)會使得聚丙烯材料具有一定的揮發(fā)性有機化合物（VOC）。在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域，對于材料中有機物的揮發(fā)性需要嚴格控制，以確保對人體的安全。當汽車內(nèi)飾用材料有毒揮發(fā)性氣體達到一定濃度時，短時間內(nèi)人們會出現(xiàn)頭痛、惡心、甚至抽搐等癥狀，并會損傷肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，對人體健康有嚴重威脅。低VOC新國標《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》于2017年1月1日起強制施行后，聚丙烯VOC問題已成為關(guān)鍵指標。

“三高”聚丙烯的市場與應(yīng)用

目前，HCPP國內(nèi)需求量為25-30萬噸/年，且以每年10-15%的幅度增長，市場前景廣闊。

國內(nèi)HCPP需求以進口產(chǎn)品為主，大約占到總需求的70%左右。主要有韓國SK、韓華道達爾、大韓油化、LyondellBasell、Exxon等。僅韓國SK每年就有大約6-8萬噸的HCPP出口到中國市場，且售價比普通抗沖PP高2000-3000元/噸。

HCPP主要用于汽車部件，如立柱、門板、保險杠等，家電改性產(chǎn)品，大型注塑制品等。隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展和汽車的輕量化趨勢，對HCPP的需求也越來越多。

近年來，隨著科技的發(fā)展，塑料制品越來越傾向于大型薄壁化、輕量化、舒適化方向發(fā)展，汽車的一些大型零部件，采用聚丙烯注塑成型可以減輕車體重量，這不僅降低了油耗，而且減少了二氧化碳的排放量，對保護環(huán)境具有重要意義。目前，車用非金屬材料應(yīng)用比例已達50%以上。

我國汽車領(lǐng)域改性塑料材料的需求量已從2015年的352萬噸上升到2019年的466萬噸。隨著汽車產(chǎn)銷量穩(wěn)步提升以及汽車向輕量化趨勢發(fā)展，預(yù)計改性材料在汽車領(lǐng)域的需求量將保持良好的上升勢頭。我國高流動性、高結(jié)晶、高抗沖聚丙烯注塑料的年需求量約為15?25萬噸，且年增長率達10%以上。輕量化、低成本、高流動性這樣的材料加工性能好，成品生產(chǎn)周期短，同時高結(jié)晶度可提高材料的剛性，減小成品厚度，減輕材料的質(zhì)量。此外，乙丙橡膠的含量高，可增加成品的強度。研究表明：在油耗方面，汽車質(zhì)量每下降10%，油耗下降6-8%，排放降低4%；在動力經(jīng)濟性方面，每減重100kg，0～100km/h加速動力性提升7％；在常規(guī)制動性能方面，每減重100kg，低速時，制動距離縮短2～7m，每減重100kg，高速時，制動距離縮短1～2m；在電動車續(xù)航方面，電動車每減重100kg，續(xù)航里程增加15～20km。

HCPP生產(chǎn)企業(yè)及典型牌號

目前，HCPP做的的是韓國SK，其BX3800/3900/3920一枝獨秀，不論是模量/沖擊、加工性能，還是低氣味，都強于市場同類產(chǎn)品。其次為大韓油化、韓華道達爾、LyondellBasell 、Exxon等公司的HCPP產(chǎn)品。

國內(nèi)最早開發(fā)HCPP的公司為燕山石化，并已有商業(yè)化系列產(chǎn)品，代表牌號為K6730/K6760/K6100。茂名石化、鎮(zhèn)海煉化、揚子石化、中沙天津也有熔指≤60g/10min的產(chǎn)品推出，但模量普遍偏低。蘭州石化也正在開發(fā)HCPP系列產(chǎn)品，熔指30的產(chǎn)品已投放市場，熔指＞30的產(chǎn)品已完成中試，等待商業(yè)化。

HCPP生產(chǎn)技術(shù)要點

1.催化劑

a、高等規(guī)度/分子量分布寬

等規(guī)度越高，聚丙烯的結(jié)晶度就越高，其彎曲模量和熱變形溫度也越高。分子量分布越寬，彎曲模量也相應(yīng)提高，加工性好，尤其是對大型注塑件，要求分子量分布寬一些好。

b、氫調(diào)敏感性好

氫調(diào)敏感性好，能比較容易生產(chǎn)高熔指聚丙烯，以避免反應(yīng)器氫氣濃度太高，造成壓力和溫度不好控制。

c、活性高/壽命長

活性高則反應(yīng)產(chǎn)率高，催化劑壽命長，以使抗沖反應(yīng)器有足夠活性能生成合適含量和均勻分布的多相共聚物（橡膠相）。

d、孔隙率

孔隙率不能太高，避免聚丙烯粉料中夾帶過多氣體，造成最終產(chǎn)品中揮發(fā)份含量高，氣味等級偏高。

2、外給電子體

應(yīng)選擇等規(guī)度高，氫調(diào)敏感性好，能生產(chǎn)分子量分布相對較寬聚丙烯的外給電子配合催化劑一起使用。同時外給電子體中的苯、甲苯、乙苯、二甲苯等芳香族成分含量應(yīng)盡可能小或不含，以防止氣味等級過高。

3.助劑配方

選擇合適的助劑體系，一般包括：

抗氧劑：合適類型和含量的主抗氧劑＋輔助抗氧劑，以盡量減少產(chǎn)品擠壓造粒過程中的降解，且芳香族揮發(fā)份含量應(yīng)盡可能小，以程度降低氣味等級；

鹵素吸收劑：硬脂酸鈣或合成水滑石，合成水滑石與增剛成核劑有協(xié)同效應(yīng)，可以額 外增加一些彎曲模量；

增剛成核劑：應(yīng)選擇高剛成核劑，以大幅度增加產(chǎn)品彎曲模量，且對產(chǎn)品沖擊和收縮翹曲影響不大。

4.乙烯含量

HCPP常溫沖擊要求大于5kj/m2，因此，最終產(chǎn)品乙烯含量大約為7%左右，第二反應(yīng)器中的多相共聚物形態(tài)和在均聚基體樹脂中的分散應(yīng)盡可能均勻。

5.VOC脫除

粉料處理單元需加強脫除低聚物（oligomer）和揮發(fā)份的能力，擠壓造粒需真空脫氣。