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受气候变暖、能源短缺影响,全球能源消费结构正加快低碳化转型,光伏发电已经成为全球清洁能源产业发展的战略方向。作为光伏组件封装的核心原材之一,聚烯烃弹性体(POE)的需求增长迅速,尤其适用新一代N型电池的封装要求。
经过五年技术攻关,万华化学已掌握相关核心技术,于2021年3月产出中试产品,获得诸多行业头部客户的认可,成为国内首家中试装置成功开车以及国内首个可产出光伏应用POE产品的企业。目前,万华化学已成功开发WANSUPER 9057和WANSUPER 9147两款POE产品,其光学性能、力学性能、加工性能等均能满足客户及行业需求。使用WANSUPER 制成的光伏胶膜水汽阻隔率高,耐候性佳,透明性优异且抗PID性能强。可以有效提高组件发电效率及可靠性,延长组件使用寿命。
光伏级POE的成功研发是万华化学践行绿色发展理念、助力国家双碳目标的重要举措。未来,我们将继续承担化工行业绿色低碳发展的使命,加快推动我国实现“碳达峰、碳中和”的目标,为绿色经济建设贡献力量。
聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer),简称POE,是指乙烯与高碳α-烯烃(1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等)的无规共聚物弹性体。
通常所说的POE主要是指α-烯烃质量分数大于20%的乙烯/α-烯烃共聚弹性体,这种弹性体具有一定的结晶度,密度较低。
POE特殊的分子构成和微观结构,赋予其较高的机械性能、良好的可再加工性以及优异的抗冲击性、耐老化和耐化学品性能。目前,POE已广泛应用于光伏电池、汽车、电缆等领域。
目前POE主要通过无规共聚制备。
POE可以通过乙烯和α-烯烃的无规共聚、乙烯的串联聚合或乙烯的走链聚合来制备。对于无规共聚,合成的POE具有相同的短支链;而串联聚合中产生的POE的短支链具有分布的链长,因为寡聚过程中产生了不同长度的α-烯烃;走链聚合形成支链结构。
目前商业化的POE主要采用无规共聚来制备。
聚烯烃弹性体有不同的链段结构。
市售聚烯烃弹性体(POE)具有随机分布的乙烯和α-烯烃单元的聚合物链,而烯烃嵌段共聚物(Olefin Block Copolymer, OBC)中的链包含聚乙烯或乙烯和α-烯烃的无规共聚物嵌段结构。
梳形聚烯烃弹性体(CPOE)包含橡胶状乙烯/α-烯烃无规共聚物(POE)作为主链,这进一步扩大了聚烯烃弹性体的变化。链拓扑设计和控制是聚烯烃弹性体研究领域中最有趣的方向。
Q&A
1、1991年埃克森美孚即实现工业化生产,中国追赶30年,主要生产难点在哪?
1)海外构建了完善的专利壁垒,国内经过近10年的摸索,开了出了相关的催化剂,但产品质量指标仍与国外有差距,近年来国产化进展明显加快。
2)催化剂是POE的关键;工艺方面门槛不高,可以参考PP/PE装置工艺;国内都是用溶液法,反应压力低,对设备要求不高
2、国内哪些企业POE催化剂进展较快
万华2021年2月中试出产品,今年开始产出光伏料,给下游进行试用;
京博、惠生的中试料主要是在实验室自己评价。其余企业多处在建中试或规划中试,没出产品
3、中石化北化院POE催化剂进展?
2021年4月验收了工艺包,由浙江大学和中石化合作,其中浙江大学为主体,浙江大学在衢州的研究院在开发工艺包,国内的很多企业都是依托浙江大学在开展POE工作。POE催化剂主要是各企业自己开发,没有专门的催化剂公司在做。
4、企业大量扩产,如何看待POE行业竞争格局?
目前保守估计有75万吨产能规划,若全部投产,会对市场有一定冲击。
万华计划2024年下投产、茂名石化计划2024年底投产,这部分企业多集中在2025年投产,对市场会有一定影响。
5、海外的POE催化剂专利到期?
海外催化剂专利保护期一般在30年左右。埃克森美孚、陶氏、沙比克陆续都有专利到期,到这部分到期的催化剂技术多为落后技术,目前的催化剂已经历过多代的迭代,性能有明显的提升。
6、POE粒子加工成胶膜的过程中,添加剂?
POE性能较好,不需要额外添加剂,多直接拉膜
7、辛烯POE和丁烯/己烯POE、LLDPE相比,在性能上差异有多大,胶膜领域能不能替代使用?
辛烯POE的耐穿刺性能、透光性、强度均明显优于己烯POE及丁烯POE,在光伏领域目前只能用辛烯的POE。
8、海外POE生产线能否从丁烯切换成辛烯的?光伏需求超预期,POE产能会不会成为瓶颈?
目前丁烯POE的产能少,一般不会切换,另一层面,国外厂商会维护老客户,大幅调整生产线可能性小。POE有一定几率出现结构性紧张,最终EVA反而会去替代POE
9、不同领域的POE(C4/C6/C8)在生产环节的区别?
工艺上存在区别,丁烯POE的聚合温度、压力都可以低一些;催化剂不同
文章来源:聚丙烯人
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