突破聚丁烯新材料合成瓶颈——记山东省技术发明一等奖高等规聚丁烯系列材料制造与万吨级产业化

编者按 日前举行的山东省科技大会对2024年度山东省科学技术奖进行了表彰奖励，多项石油化工类科技成果获奖，涵盖精细化工、新材料等领域。今日起推出《2024山东省科技奖成果展示》系列报道，遴选部分突出的科技成果，与读者共飨。

　　近日，由青岛科技大学、山东京博石油化工有限公司、黄河三角洲京博化工研究院有限公司等单位联合开展的“基于产业基础技术创新的高等规聚丁烯系列材料制造与万吨级产业化”项目获得山东省技术发明奖一等奖。该成果形成了具有自主知识产权的聚丁烯合成与应用技术，自主设计并建成了国内首套万吨级生产线，实现了聚丁烯系列材料国产化替代。

　　聚力攻坚瞄准自主研发

　　高等规聚丁烯-1因具有耐高温、耐热蠕变、耐油等性能，是制备高温、高应力苛刻环境管道专用的关键基础材料。一直以来，我国在聚丁烯领域的生产技术和工业产品依赖进口。随着我国乙烯装置和炼油装置的迅猛发展，丁烯-1资源的综合利用变得非常紧迫。因此，开发具有自主知识产权的高等规聚丁烯-1的合成技术迫在眉睫。

　　自2005年起，山东省泰山学者特聘专家、山东省烯烃催化与聚合重点实验室带头人、青岛科技大学高分子科学与工程学院贺爱华教授带领团队投身到这场科研攻坚战中，他们瞄准高等规聚丁烯合成关键技术难题，围绕丁烯-1的高等规度与先进聚合工艺瓶颈，开启了全流程创新性研究。

　　由于该领域的研究在国内几乎是一片空白，没有经验可借鉴，部分工艺还缺乏数据支撑，团队只能在黑暗中摸索前行。历经18年潜心研究和持续攻关，团队终于开发出适用于高温、高应力苛刻环境下管道用聚丁烯及其聚合技术与聚合装备，实现了高端聚烯烃管材专用料的原创性设计及关键核心技术突破。

　　全流程创新突破核心难题

　　据贺爱华介绍，团队攻克了我国烯烃产业中催化、材料、工艺、工程化核心技术问题，构建起完整的生产体系。

　　一是开发了丁烯-1本体聚合的高定向、高效催化剂体系。研究团队阐明了外给电子体及助催化剂的结构及电负性直接影响丁烯聚合活性及定向性的机制，提出了外给电子体、助催化剂有效提高丁烯聚合定向性的创新方案，提高丁烯聚合的催化活性及立构规整性。

　　二是开发了聚丁烯的升级迭代新材料——聚丁烯合金新材料。研究团队揭示了加速聚丁烯晶型转变的内在机制，建设了国际首套聚丁烯合金工业装置，解决了成型周期长、晶型转变慢等问题，实现管材的快速定型。

　　三是开发了原创性丁烯聚合新工艺，工序短，绿色节能。研究团队首次提出合成高等规聚丁烯的本体聚合新工艺，实现丁烯-1的沉淀聚合及釜内球形颗粒的形貌控制，解决了聚丁烯树脂易溶解于单体、聚合物形态难以控制等工程问题，创新性开发了聚丁烯合金的先进制备工艺，实现材料结构可调控，工艺绿色化。

　　四是开发了聚丁烯系列材料的工程化技术。研究团队设计建设了国内首套聚丁烯工业装置，生产出指标稳定的聚丁烯。

　　目前，该项目获授权中国发明专利37件，申请PCT专利1件，参与制定国家标准2项、行业标准1项。经山东省技术成果鉴定：“该项目解决了聚合物发黏结块问题，综合技术处于国际领先水平。”此外，该项目还获得第十八届全国发明展览会金奖和第七届国际发明展览会金奖。

　　产学研合作推动成果转化

　　科研成果只有转化为实际生产力，才能真正发挥其价值。贺爱华团队积极与企业开展产学研合作，加速科研成果的产业化进程。

　　2012年，贺爱华团队与山东东方宏业化工有限公司合作，建成国内第一套万吨级高等规聚丁烯工业生产线。生产线建成后，团队成员长期驻扎在企业生产一线，与企业技术人员紧密合作，及时解决生产过程中出现的各种问题，经过2年多的努力，终于实现了高等规聚丁烯的规模化生产，产品质量达到国际先进水平。

　　随着市场对聚丁烯材料性能要求的不断提高，贺爱华团队又马不停蹄地开展聚丁烯合金的研发工作。经过无数次的试验和改进，团队成功发明了聚丁烯合金及其制备技术。2016年，他们设计并建设了世界首套聚丁烯合金的工业生产线，实现原创性聚丁烯合金的规模化生产。

　　目前，团队正在围绕聚丁烯系列材料的性能优化、应用拓展等方面开展深入研究。一方面，通过进一步改进催化剂和聚合工艺，提高聚丁烯材料的性能和生产效率，降低生产成本；另一方面，积极探索聚丁烯系列材料在新能源、航空航天等新兴领域的应用，为这些领域的发展提供创新性的材料解决方案。