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目前，聚乙烯管材已成为继聚氯乙烯之后，世界上消费量第二大的塑料管道品种。由于聚乙烯管材具有突出的耐化学腐蚀性、耐低温性、耐热和耐磨性，以及焊接性能好、对输送介质无污染、使用寿命长、制造安装费用低等特点，被广泛应用于市政工程建设、农业生产及石油化工等领域。虽然国内管材料在总量上能够满足现阶段的需求，但仍存在一些不足，燃气管、地热管等领域对外依存度高，高质量的原材料进口占比较大，提高国产料供应量和市场竞争力成为当下攻关和努力的方向。

近日，由上海石化与浙江大学、上海化工研究院等共同研发的高性能聚乙烯管材树脂生产新技术，获得2022年度中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。利用该新技术生产的各类高性能管材，可广泛应用于水管、燃气管、核电用水管、大口径管材等领域，有力保障了国内市场需求。本版文图由 王佳麟 胡学群 钱 涛 虞光财 凌 巧 马 超 提供

产品名片

什么是聚乙烯管材树脂？

聚乙烯管材树脂是聚乙烯树脂的一个重要应用领域，主要用于各种类型管材的挤出加工。聚乙烯管材树脂开发至今已有50多年历史，目前国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS）对管材及其原料进行分类和命名。长期静液压强度是管材结构设计的基础。据此，管材可分为三代：

第一代

①等级：相当于现在PE63以下等级的PE管材料。

②诞生年代：20世纪50年代。

③特点及应用：一般是中密度的聚乙烯，承压能力较差，其长期静液压强度在6.3兆帕以上，目前已经基本不用于承压管，还有部分应用于下水道管、排水管等，逐渐被市场淘汰。

第二代

①等级：相当于现在的PE80级管材料。

②诞生年代：20世纪60年代。

③特点及应用：一般为中密度或高密度聚乙烯，有一定承压能力，其长期静液压强度在8兆帕以上，主要应用于给水管等。

第三代

①等级：性能更加优异的PE100管材料。

②诞生年代：20世纪80年代。

③特点及应用：一般是高密度聚乙烯，有较强承压能力，其长期静液压强度在10兆帕以上，主要应用于给水管、燃气管等领域，特别是燃气管领域目前基本都要求严格使用PE100等级以上的管材。

MRS：指管受环向张应力强度（按国际标准测试计算值）。PE80（8～9.99兆帕）、PE100（10～11.19兆帕）是聚乙烯原料的MRS经过圆整后得到的分级数，将MRS乘以10即得到材料的分级数。

高性能聚乙烯管材树脂“黑”料“白”料哪个好？

聚乙烯管材树脂质量轻、耐腐蚀、抗蠕变、易加工，具备良好的刚韧平衡性能和慢速裂纹增长性能，是燃气管道、城市管网、供热采暖、通信电缆护套等工程用管道的重要原材料。聚乙烯管材树脂可分为白料和黑料两种。

“白料”简单来说，就是未添加任何色母料的高密度聚乙烯管材料，具有拉伸强度高、耐快速裂纹扩展性能好和抗冲击性佳等特点。

“黑料”在配方中增加了炭黑，产品性能更佳，可用于制造市政主干网管道，并在能源开采等国计民生重点行业管道制造领域有广泛应用前景，市场需求量很大。

上海石化生产的PE100-RC系列包含黑、白料，适合应用不同场景。

高性能聚乙烯管材树脂是什么？都用在哪儿？

高性能聚乙烯管材树脂也被称为耐开裂PE100—RC树脂（RC：Resist Crack，耐开裂），目前被认为是第四代管材树脂，在全缺口蠕变试验（FNCT）测试条件下，其耐慢速裂纹增长时间超过8760小时，被称为“超韧PE100树脂”。

高性能聚乙烯管材树脂具有突出的耐化学腐蚀性、耐低温性、耐热和耐磨性，以及焊接性能好、对输送介质无污染、使用寿命长、制造安装费用低等特点，被广泛应用于市政工程建设、农业生产、石油化工及核电等领域。国内市场管材料主要集中在给水管、燃气管、地暖管等领域。

高性能聚乙烯管材树脂与普通管材料有什么区别？

与普通PE100管材料相比，在同等条件下，PE100—RC不但有更长的使用寿命和更高的安全性，而且采用现代非传统管道安装技术，可用于管道更新、非开挖安装和管道快速敷设等施工，可以降低管材施工难度，大大降低施工费用。

此次获奖的高性能聚乙烯管材树脂生产新技术，主要是更换了共聚单体，在此基础上筛选优化了催化剂，对聚合工艺进行了大量的调整优化，使得管材性能达到PE100—RC，进一步提高了管道系统长期安全性能。

生产工艺

一滴原油的管道料之旅

石油通过开采运输到炼油厂，经过加工制成聚合级乙烯、丁烯、己烯等原料。

接着，进入装置精制单元进一步精制，精制后的乙烯、丁烯、己烯等原料送入超临界环管反应器中，在催化剂作用下，聚合得到相对高密度低分子量部分的聚乙烯，聚乙烯与未反应的原料在闪蒸分离后，带有催化剂活性的聚乙烯粉料继续在气相反应器中与乙烯、丁烯、己烯等发生气相聚合反应，生产相对低密度高分子量部分的聚乙烯。

经过两个不同类型反应器后最终生产出高密度聚乙烯粉料，粉料经过挤压机熔融挤出、水下切粒、水力输送、离心干燥等步骤生产出干净光洁的粒料产品，并送入成品料仓，粒子再通过包装设备包装码垛整齐，运输至客户手中。

企业足音

上海石化：高性能聚乙烯管材料不断取得突破

上海石化合成树脂部4号聚乙烯装置于2002年建成投产，产能为25万吨/年，引进的是北欧化工（BORSTAR）双峰聚乙烯工艺技术。双峰工艺兼具了优异的力学性能和加工性能，4号聚乙烯装置生产的管道料产品是国内最早通过PE100国际权威认证的，是国内唯一的具备大批量生产黑色管道料基础树脂的装置，也是国内各类型管道料系列化牌号最全的装置。

上海石化在聚乙烯管材料的研究开发方面始终走在前列，积累了丰富的技术优势和人才优势，研发的高密度聚乙烯燃气管道专用料不仅填补了国内空白，而且还是国内第一家通过国际权威组织PE100+认证、列入PE100协会优质产品目录的产品。2022年10月，该产品首次实现出口，有效建立起了市场知名度。该专用料是一款一次混配成型并持续稳定生产的国产燃气管道产品，具有优异的抗静液压性能和耐环境应力开裂性能，具备良好的加工性和稳定性，生产的管材表面光滑美观，完全能与进口原料媲美。

但该管材料只能用于制造口径小于400毫米的燃气管道，国内制造大口径管道时还是依赖进口材料。大口径管道专用料的研发难点在于“熔垂”现象，即生产管道口径大于800毫米的厚壁管时，由于聚乙烯导热率较低，径向固化过程很慢，管壁内侧固化所需时间较长，致使熔体沿管内侧流动，将导致管材壁厚严重不均匀。这是国内企业长期无法消除的一个技术瓶颈。

上海石化在小口径管用聚乙烯管材料制备的经验基础上，通过对熔融指数、拉伸强度等核心工艺指标不断优化，在造粒阶段加入炭黑母料，成功攻克“熔垂”现象，开发并生产出性能达标的大口径低熔垂承压管道料产品，有效满足国内市场，特别是核电领域大口径换热给水管材的需求。该产品不仅可以用于大口径市政主干网的管道制造，而且在能源、矿山等涉及国计民生重点行业的工艺管道制造领域也有着广泛应用前景。目前，下游管道生产企业使用该材料制造的大口径管，已通过管道行业检测认证。

化销华东：全力开拓国内外高端市场

化销华东全力开拓高密度聚乙烯管材料市场，坚持细分市场精耕细作，着力提高高密度聚乙烯管材料市场占有率。他们精心研判市场，动态更新管材料市场供需数据，形成市场研究报告，为精细化营销提供有力支撑。

化销华东深化产销研用一体化运作，瞄准顶替进口与中高端市场，推进“揭榜挂帅”项目，全力拓市攻坚。G5+行业协会是由港华燃气、北京燃气、成都燃气等5家国内领军燃气公司组成的质量控制合作小组，共同制定对聚乙烯输配系统质量控制的标准和方法。化销华东联合上海石化持续攻坚以G5+行业协会为代表的燃气管专用料核心圈，寄送免费试用料供客户检测试验，同时与行业明星牌号进行对标，不断提升自身产品性能。

化销华东抓住扫市场契机，联合各网点发挥雷达作用，逐个城市推进。目前，销售范围已覆盖全国31个城市，拥有优质的客户群体，其中燃气管专用料直销客户数占比超73%。

今年以来，化销华东合成树脂部开展经销商燃气管专用料“揭榜挂帅”项目，旨在利用经销商强大的客户网络及灵活的销售方式助力燃气管专用料取得新突破。他们制定梯级折扣等优惠政策，激励经销商积极参与燃气项目，开发直销客户。

在积极拓展国内市场的同时，化销华东还将目标投向海外市场，坚决落实“向国际市场要出路”要求，加快高密度聚乙烯管材料国际化经营步伐。他们协同上海石化满足海外客户在试料、排产、包装、批次上的个性化需求，着力构建稳定的海外销售渠道。

新闻会客厅

产销研联手增强国际市场竞争力

嘉宾：

上海石化合成树脂部总工程师、合成材料研究所所长 周 浩

化工销售华东分公司合成树脂部专家 曾宝忠

浙江大学化工学院、浙大宁波研究院化工分院副教授 任聪静

问：目前上海石化管材树脂在国内外处于什么水平？

周 浩：目前，上海石化的管道料是国内最好的，质量稳定、牌号齐全，可应用于普通水管、燃气管、大口径水管、核电管等，产品覆盖国内管材市场。不过，上海石化的产品虽然在品质上与高端进口料看齐，是国产王牌产品，但市场竞争已经白热化，国外知名企业北欧化工、英力士、道达尔、巴塞尔等凭借技术、质量、规模、品牌等优势，占据国外及我国燃气市场主要份额。所以，我们还需进一步增强市场竞争力。

问：目前PE100管材料和PE100—RC管材料市场前景如何？

曾宝忠：PE100-RC具有优异的抗慢速应力开裂性能，可提高管道的安装速度，是PE100管材专用料的升级产品，具有较好的市场前景。我们要坚持精耕细作，专注企业新材料推广，全面深化与燃气行业头部企业的战略合作，强化新产品研发和下游客户应用开发的有机融合，发挥MRPC（产销研用）一体化作用，推进新产品的开发和市场化进程。

问：面对差距，未来，上海石化管材树脂技术的发展方向是什么？

周 浩：上海石化未来将在以下四方面发力。一是实现产品性能升级换代，根据现有工艺，用己烯代替丁烯作为共聚单体，大幅提升产品性能。二是进一步保证产品质量稳定性，每一个批次都要兑现对用户的质量承诺。三是加强市场推广和用户服务，通过与中国燃气管协会、销售公司等多方联动，加大国内市场的拓展力度。四是走出国门，抢占国外市场。国外产品打入我国市场，占据了大半江山，我们在拓展国内市场的同时，还要放眼全球，紧盯国外市场。继前期高密度聚乙烯燃气管道专用料成功出口新西兰、澳大利亚后，2022年底至今，上海石化又与俄罗斯、印度签订了订单，且产品出口售价要比国内高，在提升国际知名度的同时，也带来了较好的经济效益。

问：下一步，要进一步扩大高性能聚乙烯管材树脂影响力和市场占有率，还需要做哪些努力？

曾宝忠：上海石化燃气管材料采用北欧化工技术生产，具有优异的机械性能和加工性能，经过长时间的推广与应用，在国内市场具有很高的知名度，且品质稳定，深受管道材料用户的欢迎。然而，由于国内燃气管材料市场的特殊性，目前国内燃气管专用料市场仍被进口产品占据，我们还需联合生产企业和科研单位共同努力，加强与燃气协会的合作，尽早推动燃气管专用料获得以G5+为代表的燃气行业企业的认可。

问：作为主要的合作研发单位，此次与中国石化合作有什么感受？

任聪静：浙江大学和中国石化有着长期紧密的合作关系，双方始终聚焦国家、社会和行业当下重大技术难题，从中凝练关键科学问题作为科研攻关课题，打通“凝练出题—基础研究—中试验证—设计放大—生产实施”的科研育人渠道。

面对高等级聚乙烯管材料市场缺口巨大并且高度依赖进口的现状，浙江大学和上海石化等联合攻关，经过近20年的努力攻克“卡脖子”难题，形成了高性能聚乙烯管材料生产新技术，在上海石化25万吨/年聚乙烯装置上成功开发了PE100和PE100—RC管材料，成为中国聚乙烯管材料技术迈上新台阶的重要标志。

在长期的探索实践中，上海石化和浙江大学以项目为抓手，互为依托、互相促进，项目依托浙大的科研平台和人才资源、依托上海石化的企业平台和产业资源，充分发挥产学研联动的优势，联合科研、联合育人，在技术上实现突破，打破了高等级聚乙烯管材料全部依赖进口的被动局面，有效服务“国之大者”，助力国家科技自立自强。