用于长玻纤增强的聚丙烯树脂市场情况及前景分析

林龙，屠嵩涛

(中国石化扬子石油化工有限公司研究院，南京210000)

用于长玻纤增强的聚丙烯树脂市场情况及前景分析

林龙，屠嵩涛

(中国石化扬子石油化工有限公司研究院，南京210000)

介绍了用于生产长玻纤增强复合材料的聚丙烯树脂的定义和特性，综述了其在国内市场的供需情况，列出了大多数可用于生产长玻纤增强复合材料的聚丙烯牌号及性能，分析了其市场的发展前景，并对该类聚丙烯树脂今后的发展方向做出了展望。文中认为，用于长玻纤增强的聚丙烯树脂市场仍将蓬勃发展，在很多领域仍存在较大的进步空间。

玻纤；聚丙烯；复合材料；市场；综述

0 前言

长玻纤增强聚丙烯材料(Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene，简称LFRP)以其超高的强度、良好的加工性能成为近期研究的新热点。LFRP与传统的短切纤维增强PP相比有着很大的优势，在LFRP中纤维平行于粒料的轴向，纤维与粒料等长，而在短切纤维粒料内、纤维无规取向，其长度小于粒料长度。注塑成型后，LFRP制品内纤维平均长度较长，大于短玻纤粒料注塑材料内的玻纤长度，并且长纤维在注塑制品内可以形成一定网络结构，使LFRP制品力学性能优于短切纤维增强PP材料[1-3]。长玻纤增强PP的开发使其很快应用于汽车上，而且随着技术的不断进步，长玻纤增强PP材料在汽车上的应用会越来越多，而且由原来的内、外饰件转向汽车功能材料的发展[4]。

聚丙烯作为长玻纤增强复合材料最主要的原料之一，其性能直接影响着复合材料的最终性能。由于长玻纤增强聚丙烯材料其最突出的优点是刚度和强度高，且耐热性、抗蠕变性、尺寸稳定性优良，使用寿命长[5-7]。因此，作为基体树脂的聚丙烯相应的就需要选择熔体流动性好，自身强度较高，无明显化学气味的牌号。国外的石化厂商较早涉足此领域，所以目前国内市场上用于长玻纤增强复合材料的聚丙烯树脂大多还是进口原料。

1 市场供需

国内用于长玻纤增强的聚丙烯主要依赖进口，产品大部分来自巴塞尔Basell、北欧化工Borealis、韩国SK、韩国三星道达尔、日本住友等企业，以下罗列了市场现存主要进口原料的基本情况。

1.1 进口原料供应情况

1.1.1 利安德巴塞尔(Basell)公司

Basell公司是国内市场上长玻纤增强聚丙烯材料的主要原料供应企业之一，其产品质量非常稳定，性能指标较好，粒料无气味，在用户中口碑很好。主要牌号有HP740T、HP741T和RA748T，参数如表1～表3所示。

1.1.1.1 HP740T物性指标

表1 Basell公司HP740T物性指标

性能项目测试方法测试数据密度/g·cm-3ASTMD15050 91熔体流动速率/g·(10min)-1ASTMD123860拉伸屈服强度/MPaASTMD63836 3断裂伸展率/%ASTMD63810弯曲模量/MPaASTMD7901770洛氏硬度ASTMD785105热变形温度(0 45MPa)/℃ASTMD648125

1.1.1.2 HP741T物性指标

表2 Basell公司HP741T物性指标

性能项目测试方法测试数据密度/g·cm-3ISO11830 9熔体流动速率/g·(10min)-1ISO113360拉伸屈服强度/MPaISO5271，-236弯曲模量/MPaISO1781700Izod缺口冲击强度/kJ·m-2ISO180/1A1 8邵氏硬度ISO86880热变形温度(0 45MPa)/℃ISO75B-1，-298维卡软化温度(A50)/℃ISO306150

1.1.1.3 RA748T物性指标

表3 Basell公司RA748T物性指标

性能项目测试方法测试数据密度/g·cm-3ISO11830 905熔体流动速率/g·(10min)-1ISO113353熔体体积流速/cm3·(10min)-1ISO113372拉伸模量/MPaISO5271，-22000拉伸屈服强度/MPaISO5271，-239拉伸屈服应变/%ISO5271，-27拉伸断裂应变/%ISO5271，-220IZOD缺口冲击强度/kJ·m-2ISO179/1eA1 5IZOD缺口冲击强度/kJ·m-2ISO179/1eA2无缺口冲击强度/kJ·m-2ISO179/1eU60无缺口冲击强度/kJ·m-2ISO179/1eU75洛氏硬度ISO2039190热变形温度(0 45MPa)/℃ISO75B-1，-2100维卡软化温度(A50)/℃ISO306155维卡软化温度(B50)/℃ISO30698雾度/%ASTMD100311

1.1.2 北欧化工(Borealis)公司

Borealis公司也是一家老牌的石化产品供应商，其产品质量稳定，各项性能指标符合要求，粒料基本无气味，用于长玻纤增强的聚丙烯主要牌号有BJ356MO、BJ360MO和BJ368MO，参数如表4～表6所示。其中，熔融指数为60 g/10 min的BJ360MO被广泛使用。

1.1.2.1 BJ356MO物性指标

表4 Borealis公司BJ356MO物性指标

性能项目测试方法测试数据密度/g·cm-3ISO11830 905熔体流动速率/g·(10min)-1ISO1133100收缩率/%ISO29441 0～2 0拉伸模量/MPaISO5272/501600拉伸屈服应力/MPaISO17827 0拉伸屈服应变/%ISO180/1A4 0弯曲模量/MPaISO1781500IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2ISO179/1eA4 0IZOD缺口冲击强度(-20℃)/kJ·m-2ISO3062 5热变形温度/℃ISO752/B105

1.1.2.2 BJ360MO物性指标

表5 Borealis公司BJ360MO物性指标

性能项目测试方法测试数据密度/g·cm-3ISO11830 906熔体流动速率/g·(10min)-1ISO113360成型收缩率/%ISO29441～2拉伸模量/MPaISO5272/11400拉伸屈服强度/MPaISO5272/5025拉伸屈服应变/%ISO5272/504IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2ISO179/1eA6IZOD缺口冲击强度(-20℃)/kJ·m-2ISO179/1eA4洛氏硬度ISO2039290热变形温度(0 45MPa)/℃ISO752/B96

1.1.2.3 BJ368MO物性指标

表6 Borealis公司BJ368MO物性指标

性能项目测试方法测试数据密度/g·cm-3ISO11830 903熔体流动速率/g·(10min)-1ISO113370洛氏硬度ISO2039286拉伸模量/MPaISO5272/11450拉伸屈服强度/MPaISO5272/5025拉伸屈服应变/%ISO5272/504IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2ISO179/1eA5 5IZOD缺口冲击强度(-20℃)/kJ·m-2ISO179/1eA4热变形温度(0 45MPa)/℃ISO752/B102

1.1.3 韩国SK公司

除了欧美企业，日韩企业也在国内的长玻纤增强市场上占有一席之地。韩国SK公司产品质量稳定，性能指标较高，可用于长玻纤增强的聚丙烯主要牌号有BX3920、HX3900、BX3910、B391G和B393G，参数如表7～表11所示。其中，BX3920、HX3900使用较广泛。

1.1.3.1 BX3920物性指标

表7 韩国SK公司BX3920物性指标

性能项目测试方法测试数据熔体流动速率/g·(10min)-1ASTMD-1238100拉伸强度/kg·cm-2ASTMD-638310断裂拉伸强度/kg·cm-2ASTMD-638210断裂伸长率/%ASTMD-638<300IZOD缺口冲击强度(-10℃)/kJ·m-2ASTMD-2563IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2ASTMD-2565弯曲模量/kg·cm-2ASTMD-79019000洛氏硬度ASTMD-785100热变形温度/℃ASTMD-648130

1.1.3.2 HX3900物性指标

表8 韩国SK公司HX3900物性指标

性能项目测试方法测试数据熔体流动速度/g·(10min)-1ASTMD-123860洛氏硬度ASTMD-785112断裂伸长率/%ASTMD-638<100IZOD缺口冲击强度23℃/kJ·m-2ASTMD-2562 5屈服拉伸强度/kg·cm-2ASTMD-638450弯曲模量/kg·cm-2ASTMD-79023000热变形温度/℃ASTMD-648140维卡软化点/℃ASTMD-1525158

1.1.3.3 BX3910物性指标

表9 韩国SK公司BX3910物性指标

性能项目测试方法测试数据熔体流动速度/g·(10min)-1ASTMD-123880断裂伸长率/%ASTMD-638<100洛氏硬度ASTMD-785105弯曲模量/kg·cm-2ASTMD-79018000IZOD冲击强度(缺口，23℃)/kJ·m-2ASTMD-2566IZOD冲击强度(缺口，-20℃)/kJ·m-2ASTMD-2563屈服拉伸强度/kg·cm-2ASTMD-638350维卡软化点/℃ASTMD-1525155热变形温度/℃ASTMD-648135

1.1.3.4 B391G物性指标

表10 韩国SK公司B391G物性指标

性能项目测试方法测试数据熔体流动速率/g·(10min)-1ASTMD-123840弯曲弹性系数/kg·cm-2ASTMD-79015000拉伸断裂强度/kg·cm-2ASTMD-638290IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2ASTMD-2568洛氏硬度ASTMD-78590IZOD缺口冲击强度(-20℃)/kJ·m-2ASTMD-2563收缩率/%SK1 3～1 5断裂伸长率/%ASTMD-638>300热变形温度/℃ASTMD-648105维卡软化点/℃ASTMD-1525150加速老化时间/hASTMD-3012360流动性/mmSK>800

1.1.3.5 B393G物性指标

表11 韩国SK公司B393G物性指标

性能项目测试方法测试数据熔体流动速率/g·(10min)-1ASTMD-123860收缩率/%SK1 5～2 0IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2ASTMD-2567拉伸屈服强度/kg·cm-2ASTMD-638290洛氏硬度ASTMD-78595IZOD缺口冲击强度(-20℃)/kJ·m-2ASTMD-2563断裂伸长率/%ASTMD-638>300弯曲弹性系数/kg·cm-2ASTMD-79016000热变形温度/℃ASTMD-648110维卡软化点/℃ASTMD-1525150加速老化时间/hASTMD-3012360流动性/mmSK>800

1.1.4 韩国三星道达尔公司

三星道达尔公司的主要牌号有BI961和4920WZ，参数如表12和表13所示。

1.1.4.1 BI961物性指标

表12 韩国三星道达尔公司BI961物性指标

性能项目测试方法测试数据密度/g·cm-3ASTMD-15050 91熔体流动速率/g·(10min)-1ASTMD-123860拉伸强度/kg·cm-2ASTMD-638290断裂伸长率/%ASTMD-63850弯曲模量kg·cm-2ASTMD-79016500IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2ASTMD-2566IZOD缺口冲击强度(-20℃)/kJ·m-2ASTMD-2563洛氏硬度ASTMD-78585热变形温度/℃ASTMD-648120

1.1.4.2 4920WZ物性指标

表13 韩国三星道达尔公司4920WZ物性指标

性能项目测试方法测试数据熔体流动速率/g·(10min)-1ASTMD-1238105密度/g·cm-3ASTMD-15050 905屈服拉伸强度/MPaASTMD-63825伸长率/%ASTMD-6386弯曲模量/MPaASTMD-7901300IZOD缺口冲击强度/J·m-1ASTMD-25650熔化温度/℃TOTALMethod160～165热变形温度/℃ASTMD-648110

1.1.5 日本住友公司

住友公司的产品为AU161T，参数如表14所示。

表14 日本住友公司AU161T物性指标

性能项目测试方法测试数据熔体流动速率/g·(10min)-1JISK675880密度/g·cm-3JISK67580 9屈服拉伸强度/kg·cm-2JISK6758270断裂拉伸强度/kg·cm-2JISK6758230断裂伸长率/%JISK675827弯曲模量/kg·cm-2JISK675813500弯曲强度/kg·cm-2JISK6758400IZOD缺口冲击强度(23℃)/kJ·m-2JISK67585IZOD缺口冲击强度(0℃)/kJ·m-2JISK67584洛氏硬度JISK6758100热变形温度(4 6kg)/℃JISK7207130

综上所述可见，这些聚丙烯原料的主要供应商，其在国内市场上提供的熔融指数为60 g/10 min和100 g/10 min的产品，被下游客户广泛用于制备长玻纤增强聚丙烯复合材料，而与之相对应的国产原料正在开发过程中。

1.2 市场需求情况

目前，市场上长玻纤增强复合材料(LFRT)的种类主要以长玻纤增强聚丙烯(PP/LGF)和长玻纤增强尼龙(PA/LGF)为主，其中PP/LGF占LFRT 60%的份额，PA/LGF占30%左右，其他如长玻纤增强聚甲醛(POM/LGF)、长玻纤增强聚醚醚酮(PEEK/LGF)等约占10%。2013年国内市场对PP/LGF的需求在4万t左右。

聚丙烯(PP)是LFRT所用的主要树脂，PP/LGF是第一大类LFRT。PP/LGF是当前国内外研究最多、技术相对成熟的长纤增强复合材料。国外从20世纪80年代初就开始对PP/LGF的成型技术进行研究，并形成了一系列浸渍技术。近年来，PP/LGF在国外得到了迅速发展，几乎每个知名化工企业都有相关的产品面市，并拥有自己的品牌，例如，国际上最大的LFRT生产企业沙特基础工业公司(SABIC)，欧洲最大的LFRT生产企业泰科纳工程聚合物公司(TICONA)，美国专业生产LFRT的企业安特普公司(RTP)，日本智索株式会社、大赛珞公司等。

我国从20世纪60年代初就开始对玻纤增强热塑性复合材料进行研究，进入80年代，国内一些科研单位在对国外技术消化吸收的基础上展开了对LFRT的研究。目前，国内(包括外商投资)在LFRT领域比较有影响力的企业和科研单位主要包括：上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司、广州金发科技股份有限公司、LG化学公司、南京百事得化工实业有限公司、海尔集团、RTP公司、SABIC公司、三星道达尔股份有限公司等。其中，广州金发科技股份有限公司是国内LFRT产能最大的企业，已经建成万吨级高性能LFRT系列产品生产线，产出的诸如长玻璃纤维增强聚丙烯材料的LFRT系列产品主要应用于汽车制造产业。

在汽车制造业，玻璃纤维增强聚丙烯材料的性能比无增强型聚丙烯材料更具优势[8-12]。增强聚丙烯材料具有更高的弹性模量，除此之外，注塑成型件提供了充分的设计自由度，几乎可生产任何形状的部件。例如：最先进的车身前端模块的优势可包括众多配件的集成，包括空调、保险杠系统、前照灯和发动机罩安全拉钩等。此外，玻璃纤维增强聚丙烯和金属部件的集成，使得车身质量更轻，且性能优化，从而增加了刚度，并提升了能量吸收能力以确保了乘客的安全。玻璃纤维增强聚丙烯材料的发展主要由汽车工业所推动。据全球工业分析师公司发布的一份报告预测，到2017年全球LFRT的用量将达到31.34万t，2017年前亚太地区的LFRT将以约11%的复合年均增长率增长。因此，作为基料的聚丙烯树脂，也将伴随长玻璃纤维增强复合材料市场的急速增长，再一次迎来蓬勃发展的机会。

2 前景分析

2.1 经济可行性分析

按照国家“十三五”规划目标，新能源汽车、新材料产业将成为国家重点扶持的产业，目前国内已经有多家汽车企业和复合材料生产商开始着力研究新材料在汽车零部件上的应用，以解决汽车轻量化问题。长纤维增强热塑性复合材料作为一种新型的轻量化材料日益受到关注。目前市场上的用于长玻纤增强的聚丙烯基料价格大致在10000～11000元/t，对于聚丙烯基料的要求主要是熔融指数在60 g/10min左右，高刚性，高拉伸强度，无气味等。预计开发此类产品满足客户需求，每吨至少有500-1000元的盈利空间。

2.2 国内开发现状分析

作为车用材料，客户所选用的PP/LGF必须通过PV3341-汽车内饰非金属有机化合物的测定(总碳：FLTMBZ157-01：2011，测试设备为HS-GC/MS，检出限为5.0 μg/g，100以内)和PV3900-2000-汽车内部的部件气味检验(气味：FLTMBO131-03：2011，测试设备为普通鼓风烘箱，80 ℃烘2 h，上限为3.5，越小越好)，标准非常严格。因此，开发用于PP/LGF的聚丙烯原料，要探究现有的生产装置是否适合生产此类聚丙烯；能否通过调整工艺参数，例如依靠氢调来达到所要求的熔融指数；或者通过催化剂的选择，保证产品的刚韧平衡等；在此基础上，产品的气味还需要满足企业的检测标准。目前，国内石化企业还未有生产出符合此类标准的聚丙烯产品。

2.3 国内主要下游用户

国际上最大的LFRT生产企业包括：沙特基础工业公司(SABIC)，欧洲泰科纳工程聚合物公司(TICONA)，美国安特普公司(RTP)，日本智索株式会社、大赛珞公司等。目前，国内(包括外商投资)在LFRT领域比较有影响力的企业和科研单位主要包括：CELANESE在南京的TICONA公司(南京化工园区)、美国RTP公司全球第七个工厂—安特普工程塑料(苏州)有限公司、广州金发科技股份有限公司、上海普利特复合材料股份有限公司、上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司、浙江俊尔新材料有限公司、南京聚隆科技股份有限公司、LG化学公司、海尔集团、RTP公司、SABIC公司、三星道达尔股份有限公司、潍坊德嘉高分子科技有限公司；常州星易迪塑化科技有限公司；宁波海雨新材料科技有限公司；东台晨霞新材料科技有限公司；上海美彩乐塑料有限公司等。

3 结论

LFRP材料在完全满足成型要求和各项性能要求的同时，在轻量化和降低成本等方面有明显的优势。随着国内汽车市场的蓬勃发展，LFRP材料必将在汽车零部件领域具有广泛的应用前景，与之相应的用于长玻纤增强复合材料生产的聚丙烯基料树脂也必然会迎来越来越旺盛的市场需求，所以，国内的石化厂商应抓住机遇，努力开发出质优价廉的相应聚丙烯树脂，为石化产品的结构优化做出贡献。

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Market Situation and Prospect of Polypropylene Resin Used for LFRP

Lin Long，Tu Songtao

(Nanjing Research Institute of Sinopec Yangzi Petrochemical Co.，Ltd.，Nanjing 210000)

This paper reviews the polypropylene resin which can be used for long glass fiber reinforced polypropylene(LFRP).Most of the polypropylene grades usable for producing LFRP and their properties are listed.The future development of these polypropylene grades is analyzed and predicted.It is deemed that the market of polypropylene resin used for LFRP will continue to develop well and has much room for improvement in many application areas.

glass fiber；polypropylene；composite；market；review

2016-10-23

林龙，男，1981年生，高级工程师。主要从事聚烯烃改性方面的研究。

TQ171.77

A

修回日期：2016-11-25