甲基鋁氧烷 (MAO )是三甲基鋁(TMA)同水反應而得到的部分水解產(chǎn)物，看似簡單，近幾年茂金屬聚烯烴雖然一直熱，但是MAO卻一直依賴進口。

茂金屬催化劑性能獨特，可控制聚合物相對分子質(zhì)量、立體規(guī)整結(jié)構(gòu)、共聚單體含量等，與傳統(tǒng)PE材料相比，茂金屬聚乙烯分子量分布較窄、分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，反應到產(chǎn)品性能上，茂金屬聚乙烯力學強度高、光學性能好，相比傳統(tǒng)聚丙烯產(chǎn)品，茂金屬聚丙烯具有相對分子質(zhì)量分布窄、熔點較低、不生成可溶性短鏈嵌段共聚物等特點。以其制備的產(chǎn)品析出物低、感官性能好，可用于醫(yī)療衛(wèi)生和食品包裝領(lǐng)域。

茂金屬聚烯烴的發(fā)展有賴于茂金屬催化劑的改進和大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，環(huán)聚烯烴(COC/COP)產(chǎn)業(yè)化，提高催化聚合效率，降低生產(chǎn)成本，擴展應用范圍，更取決于茂金屬催化劑的優(yōu)化。

但是， 高效助催化劑甲基鋁氧烷(MAO)、改性甲基鋁氧烷(MMAO)國內(nèi)還不能生產(chǎn)，全部從Albemarle、Chemtura、AkzoNobel、東曹幾個國外公司進口，每公斤高達3000-4000元，導致茂金屬催化劑成本高，茂金屬聚烯烴及制品價格相對高，終端難以接受，成為茂金屬聚烯烴難以量產(chǎn)的一個關(guān)鍵因素。

MAO的合成根據(jù)參與反應的水存在形式不同，可概括為直接水工藝和間接水工藝，直接水工藝采用不同的反應器加料技術(shù)將受控的游離水加入三甲基鋁(TMA)-甲苯溶液，MAO的收率可達到50%以上。但是，由于TMA極度活潑，而且TMA 與水反應非常劇烈，致使該工藝對設(shè)備質(zhì)量具有很高的要求并且生產(chǎn)過程高度危險；間接水工藝將各種載水劑(如無機鹽等)分散到有機溶劑中后與TMA溶液反應,目標產(chǎn)物MAO的單程收率約為40% , 最終產(chǎn)品的成本較高，反應過程較溫和，對設(shè)備的要求低,生產(chǎn)過程較安全。

為了避免水解法中的各種問題，非水解法制備MAO是MAO中的氧原子由含有羰基的化合物或者金屬氧化物提供，含羰基的化合物有CO?、MeC(O)OH或者Ph?CO,金屬氧化物或氫氧化物有PbO、Ph?SnOH，硼的化合物如硼酸、RB(OH)?、硼氧酯類化合物等，TMA同這些化合物反應生成MAO。同氫氧鍵相比，碳、硼和金屬原子同氧原子的化學鍵反應性較弱。

因此，非水解方法可以在常溫下進行，一般來說也更可控，但是催化劑活性也不高，突破難度大。

國產(chǎn)化技術(shù)路線選擇，從裝置安全穩(wěn)定運行方面考慮，選擇間接水工藝；若是從產(chǎn)品成本方面考慮，應該是直接水工藝，一個基本的事實是，只要TMA國產(chǎn)化了，間接水工藝技術(shù)，產(chǎn)品成本問題能夠逐步解決。

mPE 產(chǎn)品在膜料、中空、滾塑、注塑和管道領(lǐng)域的應用呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢。近幾年我國茂金屬聚乙烯需求量增長迅速， 市場需求量在150萬噸/年左右，產(chǎn)品以進口為主。作為高端聚烯烴市場的“搶手貨”，預計未來幾年中國市場mPE 的消費將保持10% 以上的高速增長率。

目前國內(nèi)石化企業(yè)積極投入茂金屬聚乙烯的開發(fā)生產(chǎn)，中國石化與中國石油下屬多家企業(yè)進行了茂金屬聚乙烯產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。

茂金屬聚乙烯特點

拉伸和抗沖擊強度更優(yōu)

聚乙烯聚合物模量和屈服應力通常與其結(jié)晶度密切相關(guān)，因此，密度相近的傳統(tǒng)聚乙烯和茂金屬聚乙烯一般具有相近的模量和屈服應力。但是，兩者的拉伸強度卻相差較大，相比傳統(tǒng)聚乙烯，茂金屬聚乙烯具有更大的斷裂伸長率?？箾_擊強度取決于聚乙烯聚合物的分子結(jié)構(gòu)和分子量，由于茂金屬聚乙烯比傳統(tǒng)聚乙烯的分子量大且分布較密集，因此具有更好的抗沖擊強度。

熱封溫度較低，熱封強度較高

聚乙烯聚合物的熔點豐要由含共聚單體少的高分子量部分決定，由于傳統(tǒng)聚乙烯具有寬分子量分布結(jié)構(gòu)，在相同密度下，其熔點要高于茂金屬聚乙烯的熔點，因此，茂金屬聚乙烯比傳統(tǒng)聚乙烯的熱封溫度低，且熱封強度高。

透明度更好，霧度值更低

聚乙烯聚合物的透明度會隨結(jié)晶度的增加而下降，當結(jié)晶度一定時，其透明度會隨分子量的增大而提高。因此，在相同密度下，茂金屬聚乙烯比傳統(tǒng)聚乙烯的透明度更好，霧度值更低(密度較低時效果更好)。

茂金屬聚乙烯薄膜的應用

食品包裝

我國是食品牛產(chǎn)大國和消費大國，茂金屬聚乙烯薄膜憑借眾多優(yōu)勢在食品包裝領(lǐng)域得到了大量使用。茂金屬聚乙烯具有優(yōu)良的韌性和強度，其薄膜可實現(xiàn)減薄化，從而降低原料、加工和運輸成本；茂金屬聚乙烯薄膜可通過與BOPET、BOPP、BOPA等薄膜進行復合，制成蒸煮包裝袋、真窄包裝袋等，特別適用于包裝肉類食品、方便食品、冷凍食品等產(chǎn)品；茂金屬聚乙烯薄膜具有優(yōu)良的低溫封合性能，可存一定程度上提升自動包裝機的生產(chǎn)速度，適用于高速制袋生產(chǎn)線。

農(nóng)產(chǎn)品包裝

采用不同工藝配方吹塑而成的茂余屬聚乙烯薄膜對水蒸氣的阻隔性好，而對氧氣的透過性高，這種特性使其特別適用于新鮮果蔬的包裝。另外，利用茂金屬聚乙烯吹塑而成的農(nóng)業(yè)用棚膜，具有強度高、防霧化、防滴露、耐老化、透明性好等特性，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的良選。

重型包裝袋

重型包裝袋主要用于包裝塑料原料、化肥、飼料、大米和谷物等。茂金屬聚乙烯的出現(xiàn)，可使重型包裝袋實現(xiàn)減薄化，降低成本，同時還可使重型包裝袋的密封性能、防潮性能、防水性能、抗老化性能更加優(yōu)越，具有遇高溫不軟化變形、遇嚴寒不脆斷破裂的優(yōu)點。

茂金屬聚乙烯吹膜

選材與配方設(shè)計

由于mPE樹脂在吹膜過程中對工藝、設(shè)備均有一定的要求，mPE薄膜生產(chǎn)成本受到制約。在生產(chǎn)過程中，采用mPE/LLDPE共混擠出吹塑方法獲得了性能優(yōu)異的包裝材料，降低了薄膜的綜合成本，并使熔體粘度下降，傳遞給螺桿的扭矩減少，從而減輕驅(qū)動載荷，使大規(guī)模生產(chǎn)薄膜得以實現(xiàn)。高性能包裝膜的生產(chǎn)配比一般mPE為60%，LLDPE或者LDPE為40%時，其成本、生產(chǎn)工藝和性能達到較理想的狀態(tài)。

高性能包裝用mPE薄膜的生產(chǎn)工藝控制

茂金屬聚乙烯樹脂由于其特殊的分子量分布以及組成分布，決定了該聚合物的加工工藝甚至加工設(shè)備與傳統(tǒng)材料有所不同。在茂金屬薄膜的生產(chǎn)過程中，必須保證設(shè)備的正常運行和嚴格控制好工藝條件，以達到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

1.生產(chǎn)工藝流程：mPE薄膜的生產(chǎn)工藝與普通聚乙烯薄膜工藝基本相同，但工藝條件控制有所區(qū)別。工藝流程大致如下：配料-攪拌-擠出-吹脹-冷卻-電暈-牽引-收卷-檢驗-包裝。

2.吹塑工藝控制：由于目前茂金屬聚乙烯樹脂價格高于普通聚乙烯樹脂，為降低成本，采用mPE與通用級LLDPE或者LDPE樹脂混合使用。

當原料計量進入擠出機加料段時，樹脂處于熔融階段，粘度陡然增大，通過螺桿傳遞扭矩，驅(qū)動電動機電流上升。如果控制不好會造成停機或者其他現(xiàn)象出現(xiàn)，機內(nèi)物料的溫度也隨之上升，熔體出口模時造成牽引不平穩(wěn)，出現(xiàn)破膜、斷膜、膜泡不穩(wěn)定，進而影響薄膜的幅寬和厚薄均勻性。如果降溫，則薄膜塑化不好、晶點多、透明度差，薄膜的力學性能下降，膜質(zhì)較硬，且粗糙。與其他薄膜復合時出現(xiàn)局部收縮、脫層、熱封效果差等一系列問題。因而mPE吹塑工藝最好遵循：低-高-中-中溫區(qū)擠出工藝的規(guī)律，從而使熔體塑化均勻，出料平穩(wěn)，牽引，收卷正常。這樣，在加料段應當保持低溫，以確保送料及時和強大的推力；在壓縮段應迅速升溫，使樹脂提前熔融，減少熔體因粘度增大而產(chǎn)生的超扭矩反應；熔體進入均化段應采用降溫的辦法，便于轉(zhuǎn)移更多的熱量積累，使物料處于平穩(wěn)的粘流狀態(tài)，保證熔體均衡通過濾網(wǎng)，形成穩(wěn)定的管膜，杜絕熔體破裂現(xiàn)象，為后面的牽引、冷卻打好基礎(chǔ)。

冷卻也是mPE薄膜加工中很重要的一環(huán)，由于mPE樹脂熔體擠出溫度比傳統(tǒng)LLDPE高而結(jié)晶溫度又比LLDPE低，及時轉(zhuǎn)移熔體熱量尤其重要。應采用雙層風環(huán)及時散熱以滿足工藝要求。適宜的吹脹比有助于膜泡冷卻，提高薄膜的均衡取向，也保證薄膜厚薄的均一性。在mPE薄膜的生產(chǎn)過程中吹脹比保持在1.8-3.5之間為佳，霜線高度應控制在2D（D為機頭口模直徑）左右，薄膜的綜合質(zhì)量得以保證。

3.設(shè)備的要求：mPE樹脂在進入擠出機后物料從受擠壓到熔融，物料進入熔融中期時熔體粘度陡增，物料的摩擦力增大，造成螺桿扭矩增大，產(chǎn)生壓力傳遞，擠出機的驅(qū)動部分承受很大載荷，使主機電流升高，因而在設(shè)備選型時，必須選擇驅(qū)動功率能足夠承受生產(chǎn)中出現(xiàn)的扭矩及載荷的設(shè)備。在生產(chǎn)過程中，控制合理的工藝條件也可在一定范圍內(nèi)改善主機承受的載荷，確保生產(chǎn)正常進行。

擠出機螺桿長徑比選擇也是mPE薄膜生產(chǎn)設(shè)備的一個關(guān)鍵，選擇螺桿的長徑比合理可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的mPE薄膜，同時也能保證生產(chǎn)能力的實現(xiàn)，從而減少浪費獲得一定的收益。目前對mPE薄膜加工要采用的螺桿技術(shù)參數(shù)看法并不一致，但擠出機螺桿應有足夠的擠出壓力，使螺桿在壓縮段具有足夠的剪切作用；進入均化段后又須減少剪切，使熔體松弛，并迅速轉(zhuǎn)移熱量，快速出模以穩(wěn)定生產(chǎn)能力。一般螺桿長徑比選擇在25：1–32：1之間才能保證mPE薄膜的產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量。

文章來源： 聚烯烴人，塑化B2B