與會專家聽取了工作報告和技術(shù)報告，經(jīng)質(zhì)詢后一致認(rèn)為：本項目成果符合計劃任務(wù)指標(biāo)要求，成套工藝技術(shù)具有創(chuàng)新性和自由運作權(quán)，并達(dá)到國際先進(jìn)水平；建議加快推進(jìn)工業(yè)化裝置建設(shè)。項目的順利驗收標(biāo)志著上海化工研究院以茂金屬催化劑為基礎(chǔ)的高端聚烯烴領(lǐng)域的成套技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用實現(xiàn)新突破。

 

茂金屬聚α-烯烴（mPAO）是通過茂金屬催化劑催化α-烯烴聚合得到的高端合成潤滑油基礎(chǔ)油，與傳統(tǒng)合成聚α-烯烴(cPAO)相比，mPAO具有黏度指數(shù)高、油膜厚度大、低溫流動性好、熱穩(wěn)定性好、氧化穩(wěn)定性強、剪切穩(wěn)定性高、揮發(fā)性低、相容性優(yōu)、毒性低等特點，在高溫特性、低溫特性、使用壽命方面優(yōu)勢明顯。

 

 

在mPAO的生產(chǎn)制備中，茂金屬催化劑起到了至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)調(diào)控作用，推動實現(xiàn)了常規(guī)催化路線無法比擬的產(chǎn)品特性。

 

作為單活性中心催化劑，與傳統(tǒng)齊格勒-納塔（Ziegler-Natta）催化劑和鉻系催化劑相比，茂金屬催化劑的優(yōu)勢在于顯著體現(xiàn)聚合反應(yīng)的均一性和所制備聚合物結(jié)構(gòu)的可調(diào)控性，且聚烯烴產(chǎn)品的分子量分布更窄。

 

 

工業(yè)潤滑油由基礎(chǔ)油和添加劑組合而成。其中，潤滑油基礎(chǔ)油是潤滑油的核心組成部分，其占比約在85%-90%，因此，基礎(chǔ)油的性能和品質(zhì)直接決定了成品潤滑油的性能和品質(zhì)。潤滑油基礎(chǔ)油主要分礦物基礎(chǔ)油、合成基礎(chǔ)油以及植物油基礎(chǔ)油三大類。

 

1）礦油基礎(chǔ)油：由原油提煉而成。礦物型潤滑油的生產(chǎn)，最重要的是選用最佳的原油。礦物基礎(chǔ)油的化學(xué)成分包括高沸點、高分子量烴類和非烴類混合物。其組成一般為烷烴（直鏈、支鏈、多支鏈）、環(huán)烷烴（單環(huán)、雙環(huán)、多環(huán)）、芳烴（單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴）、環(huán)烷基芳烴以及含氧、含氮、含硫有機化合物和膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等非烴類化合物。

 

2）生物基礎(chǔ)油（植物油）：可以生物降解而迅速降低環(huán)境污染，但成本較高。

 

3）合成基礎(chǔ)油：包括PAO聚ɑ稀烴合成油，聚醚合成油，烷基苯油等。

 

目前，合成潤滑油已被廣泛用于航空、汽車、機械等領(lǐng)域。常見的合成潤滑油主要有聚烯烴類、合成酯類、聚醚類和烷基化芳烴等，聚烯烴類是最主流的合成油。
 

目前聚烯烴合成潤滑油主要有：聚 α－烯烴合成潤滑油（PAO）和聚乙烯合成潤滑油兩大類。PAO是由α－烯烴經(jīng)催化聚合加氫得到的、 具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的烷烴低聚物，其中由茂金屬催化聚合得到的PAO一般稱為ｍPAO，由煤制烯烴合成的PAO稱為煤基PAO。PAO與傳統(tǒng)礦物潤滑油相比，具有黏溫性能、氧化安定性和低溫流動性好，蒸發(fā)損失低等優(yōu)勢，是目前綜合性能最為理想的潤滑油基礎(chǔ)油，在國防、高端制造、民用工業(yè)中具有不可替代的作用。

聚α-烯烴（PAO）合成基礎(chǔ)油是由一種或多種線性α-烯烴在催化劑作用下進(jìn)行齊聚，并經(jīng)過蒸餾、加氫等工藝過程所獲得的氫化α-烯烴低聚體。低黏度PAO的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成是較為規(guī)整的帶長側(cè)鏈的異構(gòu)烷烴，具有黏度指數(shù)高、傾點低、氧化安定性好、閃點高以及揮發(fā)度低等特性，在航空航天、軍工等尖端領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，同時也是生產(chǎn)高級汽車、風(fēng)電、高鐵、智能制造等行業(yè)高檔潤滑油脂的重要原料。伴隨著內(nèi)燃機和各種機械設(shè)備技術(shù)進(jìn)步對潤滑油性能提出日益嚴(yán)苛的要求，PAO合成基礎(chǔ)油的應(yīng)用受到日益廣泛的重視，市場對PAO的需求不斷增加。但受限于原料供應(yīng)、生產(chǎn)技術(shù)、環(huán)保等因素的制約，國內(nèi)低黏度PAO目前仍主要依靠進(jìn)口。因此，近些年來，國內(nèi)在持續(xù)加強低黏度PAO的研究工作。

 

 

茂金屬聚α烯烴 (mPAO)基礎(chǔ)油是由專用的茂金屬催化劑工藝提煉的。其特點有：高黏度指數(shù)、低溫流動性、低揮發(fā)性、優(yōu)異的氧化安定性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、低牽引力、低毒性、高剪切穩(wěn)定性、與其他油和材料能夠很好地相容、增強了空氣釋放/泡沫性能。茂金屬催化劑是高質(zhì)量mPAO必須具備的催化性基礎(chǔ)材料。
 

茂金屬屬于新一代的催化劑，和過去Ziegler—Natta催化劑相比，茂金屬催化劑催化活性極高，比傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化體系高100倍以上，而且催化劑用量極少。作為均相單活性中心催化劑，具有優(yōu)異的共聚性能，聚合產(chǎn)物的分子量分布窄，黏度指數(shù)高，產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命長。用茂金屬催化出來的新的PAO基礎(chǔ)油被稱為mPAO。通常情況下PAO分子擁有突出的基干，從基干以無序方式伸出長短不一的側(cè)鏈。其分子結(jié)構(gòu)可簡示如圖左。

 

而mPAO（圖右）采用茂金屬催化劑合成工藝，可得到很均一的化學(xué)產(chǎn)品，所以mPAO擁有梳狀結(jié)構(gòu)，不存在直立的側(cè)鏈。與常規(guī)PAO相比這種形狀擁有改進(jìn)的流變特性和流動特征，從而可更好地提供剪切穩(wěn)定性、較低的傾點和較高的粘度指數(shù)，特別是由于有較少的側(cè)鏈而具有比常規(guī)PAO高得多的剪切穩(wěn)定性。這些特性決定了mPAO的使用目標(biāo)是高苛刻度的應(yīng)用，包括動力傳動系統(tǒng)和齒輪油、壓縮機潤滑油、傳動液和工業(yè)潤滑油。
 

盡管催化劑體系有很多種，但茂金屬體系在合成過程中形成很好控制的分子結(jié)構(gòu)，這樣才能生產(chǎn)出來好的產(chǎn)品。制作茂金屬催化劑，難點之一是配體，公司自己選擇配體和做結(jié)構(gòu)化加工，最后做成茂金屬，這需要很強的行業(yè)認(rèn)知和積累。另一大難點是要有合適的碳鏈控制能力，碳鏈太長或太短都不能制作出合適的茂金屬催化劑。

 

 

2023年7月，茂名石化研發(fā)生產(chǎn)出國內(nèi)首個超高黏度指數(shù)合成潤滑油新產(chǎn)品mPAO150，實現(xiàn)了國內(nèi)企業(yè)在該領(lǐng)域的突破。目前，茂名石化已累計成功研發(fā)生產(chǎn)5個牌號的mPAO產(chǎn)品。

 

 

近年來，茂名石化組織科研攻關(guān)團(tuán)隊對PAO產(chǎn)品成套生產(chǎn)技術(shù)開展研發(fā)，經(jīng)過多年的試驗和數(shù)據(jù)分析，于2021年8月順利建成我國首套PAO裝置，并一次開車成功。茂名石化生產(chǎn)的PAO產(chǎn)品具有進(jìn)口同類產(chǎn)品的指標(biāo)水平，陸續(xù)替代進(jìn)口，實現(xiàn)全產(chǎn)全銷。
 

在生產(chǎn)PAO的基礎(chǔ)上，茂名石化也開展了mPAO研發(fā)工作。2022年1月，茂名石化成功建成及開車成功國內(nèi)首套自主知識產(chǎn)權(quán)合成潤滑油中試裝置，隨后不斷進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，工藝優(yōu)化，實現(xiàn)能夠根據(jù)客戶和市場需求靈活生產(chǎn)高粘度mPAO40 -100。