mPP 性能优异，主要应用于无纺布、注塑和膜材料
mPP 利用茂金属催化合成，具有传统聚丙烯不具备的优势。随着市场对聚丙烯产品性能要求的提升，聚丙烯的生产技术不断优化，茂金属聚丙烯成为了高端聚丙烯的制备方案之一。茂金属是指由过渡金属（如锆、钛、铪等）与环戊二烯形成的有机金属配位化合物。茂金属催化剂为单一活性中心催化剂，具有活性高、聚合反应平稳、氢调性能良好等特点，利用茂金属催化剂合成的聚丙烯被称为茂金属聚丙烯（mPP）。mPP 具有相对分子量分布窄、微晶较小、抗冲强度和韧性极佳、透明性好、光泽度高、抗辐射性能好、绝缘性能优异、与其他多种树脂相容性好等优点，应用领域广泛，主要集中在无纺布、注塑及膜材料。茂金属聚丙烯具有传统聚丙烯所没有的一些特殊性能，所以其市场需求越来越大。
图1 茂金属聚丙烯
表1 茂金属聚丙烯与传统聚丙烯对比
mPP 有五种主要产品，处于产业链中游。mPP 根据聚合方式分为等规聚丙烯、共聚聚丙烯、无规聚丙烯、间规聚丙烯及等规聚丙烯蜡。从产业链来看，mPP 处于产业链的中游，上游主要原材料为茂金属化合物和丙烯，其中丙烯主要通过石脑油、甲醇及丙烷制取；下游主要应用于纺丝和无纺布、注塑及膜制品领域。
表2 mPP产品介绍
图2 mPP产业链
mPP 有高透明度和光泽度，全球下游主要应用于医疗卫生和食品包装。mPP 的透明性和表面光泽度可与其他一些透明树脂(聚碳酸酯 PC、聚苯乙烯PS 等)相媲美，性能价格比也优于 PC、PS、PET 等，因此被广泛应用于透明包装、医疗器械、家庭用品、一般工业等领域，其中医疗卫生和食品包装领域是茂金属最主要应用方向。茂金属聚丙烯由于有更高的热变形温度、更高的弯曲模量、更高的热封性能、更高的透明度和极低的溶出物含量，在食品领域应用占有优势，而在医疗卫生领域的优势是其韧性好且不容易断裂。
表3 2020 年全球 mPP 应用方向
国内下游主要应用于熔喷料，带动 mPP 需求提升。2020 年中国进口的mPP 最主要的需求端是熔喷料，此外还有医疗领域的高端卫生产品，如口罩、手术床单、手术服、高端孕婴用品、输液袋、高端纸尿裤、高端卫生巾等，极少量茂金属聚丙烯被用于高端产品包装，如高端日用品、化妆品的包装等(代表企业如日本花王、资生堂等)。另外，mPP 具有低溶出物的性质，因此可被用于食品包装，结合其高透明度，可用于水瓶、婴儿奶瓶等产品。由于少数牌号的 mPP 具有良好的热封性，因此也被用于电子产品加工过程中电路板的包装。
表4 2020 年中国 mPP 应用方向
国内 mPP 需求快速增长，有望实现技术突破
中国 mPP 主要用于高透明聚丙烯制品。例如熔喷料、医疗用品、纺粘无纺布和食品包装膜等领域的高端产品生产。例如国内企业燕山石化生产的产品主要用于熔喷料生产。
医疗与熔喷料产业对 mPP 需求稳定，医疗卫生和食品包装是未来高端企业首要发展目标。
医疗方面：2020 年中国医疗产业对 mPP 的主要需求产品包括手术床单、手术服、输液袋等，医疗器械与医疗耗材对 mPP 的需求将保持稳定，据预计 2022-2025 年的年需求量将达 1.9 万吨。
熔喷料方面：中国是口罩供应大国，熔喷料作为口罩原料之一，需求将保持长期稳定态势。在疫情常态化和国内口罩出口量大的情况下，熔喷料的需求将长期稳定。据预计 2022-2025 年熔喷料对 mPP 的年需求量将在7.7 万吨以上，并保持稳定增长。
图3 2019-2025年我国 mPP 消费需求结构（按应用场景）
2020 年中国 mPP 需求增速超过 100%，2022-2025 年有望稳定增长。2011-2019 年，我国 mPP 消费需求量保持稳定增长。2020 年受疫情影响，国内外对口罩、防护服等需求增加，从而带动对 mPP 的需求增长，2020 年我国mPP 需求量增至 10.2 万吨。根据头豹研究院数据，预计 2022-2025 年我国mPP 消费需求规模均将维持在 10 万吨以上，需求增量来自下游熔喷料需求的稳定增长。
根据弗若斯特沙利文统计数据，2020 年中国 mPP 进口依赖度约为 90%，LyondellBasell 是中国最大的 mPP 供货商。2020 年，国内 mPP 需求量为10.2 万吨，但国内产量仅能满足自身 12.7%需求量，进口依赖度较高。
图4 2019-2025年我国 mPP 产量、进口量及预测
2020 年中国仅燕山石化具有 mPP 商业化量产能力，国内高端应用领域所需 mPP 产品主要依靠进口。国内 mPP 产能无法满足消费需求，中国大量的mPP 需 求 依 赖 从 利 安 德 巴 赛 尔 （ LyondellBasell ） 、 埃 克 森 美 孚（ExxonMobil）、道达尔（Total）和日本聚丙烯株式会社（JPP）进口，其中 LyondellBasell、ExxonMobil、Total 均使用 LyondellBasell 的茂金属催化剂，JPP 主要生产茂金属无规共聚物。LyondellBasell 是全球最大的 mPP 供应商，也是中国最大的 mPP 供货商。LyondellBasell 于上世纪 80 年代开始研发茂金属催化剂技术，在生产可持续性、生产稳定性、催化剂控制方面具有行业内最高的技术积累。
全球 mPP 的牌号较少，且大规模量产商用的牌号占总体牌号比例约为20%。以 LyondellBasell 为例，LyondellBasell 拥有二十余种 mPP 牌号，但目前大规模量产的牌号仅有 3-4 种。2010 年后， LyondellBasell 逐渐关停全球多地的 mPP 工厂，目前仅韩国一处年产能为 10 万吨的工厂仍在运营，2020年产量约为 7-8 万吨。
由于中国 mPP 应用集中于医疗卫生场景与熔喷料生产，中国进口的 mPP牌号更为集中。主要包括 LyondellBasell 的 Purell HM671T，ExxonMobil 的Achieve 3825 与 Achieve 3854（二者化学性质接近），Total 的 MR2001、MR2002 和 JPP 的 Wintec 等。
表5 2020 年中国 mPP 进口牌号
近几年我国在茂金属催化剂和生产工艺方面取得重大突破。中石油、中石化是国内进行 mPP 研发投入的主要企业，虽然世界主流的先进聚丙烯生产工艺均被中石油、中石化引进，但所采用的催化剂体系均为传统的 Ziegler-Natta催化剂，中国的 mPP 生产尚处于起步阶段。只有少数石化公司进行了 mPP 的工业化生产，如中石油的哈尔滨石化和中石化的燕山石化、扬子石化进行了工业化 mPP 型号的开发，未来的目标是 mPP 催化剂以及新牌号的开发和工业化生产。
技术不断发展，屡屡突破难题。2014 年，中国石油石化院与哈石化以mPP 催化剂为突破口，借助专项子课题新型聚丙烯催化剂的开发与工业应用，围绕茂金属透明聚丙烯产品进行联合攻关。2017 年中国石油石化院与哈石化成功研发出 mPP 催化剂（PMP-01）。2018 年 3 月 16 日，燕山石化成功生产出mPP 产品，这是中国工业化连续生产装置上首次实现 mPP 的成功开发，标志着燕山石化成为中国首家 mPP 连续生产企业。2020 年 8 月，茂名石化开展国产 mPP 催化剂应用试验，在间歇本体聚合工业装置上共生产出 12.7 吨 mPP产品。此次试验解决了催化剂投料堵塞、反应不受控等难题。这标志着该催化剂成为中国首个在本体聚合工业装置上获得应用成功的国产高等规 mPP 催化剂。2020 年 10 月 30 日，中国石油石化院开发出 2 种茂金属超高熔体质量流动速率聚丙烯，产品技术性能达到指标要求，开启了茂金属催化剂直接聚合制备熔喷纺丝聚丙烯材料的工业化之路。2020 年 12 月 16 日，扬子石化研究院科研团队在聚丙烯中试装置上实现了 mPP 生产工艺的新突破，也实现了 mPP生产的连续稳定运行。这也是中国继燕山石化后第二家实现连续生产的企业。
突破瓶颈实现新进展，有望降低进口依赖度。2022 年 4 月 27 日，中国石油独山子石化公司用环管技术成功生产出 1000 吨 mPP（mPP35S）产品，彻底消除了降解法生产带来的异味问题。利用环管技术生产 mPP 在国内尚属首次，并且突破了生产技术瓶颈，首次实现装置长周期运行。该产品是高端无纺布的理想原料，其成功生产，将有望缓解我国大量依赖进口的局面。
表6 2020 年中国 mPP 产品牌号情况
图5 2011-2025年中国 mPP 消费需求规模及预测
素材来源 | 化工双碳时态圈
本期编辑 | 丰云瑶
技术顾问 | 李斌博士
文章审核 | 张娜
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