国内首个！这一关键材料百吨级中试装置启动建设，哪些企业在布局？

来源：科技日报、化工新材料等

11月21日，从中国煤炭科工集团获悉，该集团所属煤炭科学技术研究院有限公司（以下简称煤科院）聚萘二甲酸二甲酯（PEN）单体年百吨级中试项目，日前正式步入落地实施阶段。

煤基PEN材料单体百吨级中试装置效果图。中国煤科供图

这是国内首个煤基PEN材料单体百吨级中试装置。该中试实验成功后，将极大提升我国对高端聚酯材料产业链的自主可控能力，为战略性新兴产业和未来产业提供关键材料。

作为新型功能性材料，PEN材料在5G通讯、光伏及氢燃料电池膜电极、航空航天和原子能材料等领域拥有广阔应用前景。但其关键单体2,6-萘二甲酸的制备技术长期被国外垄断，严重制约着我国PEN产业的发展。

“煤科院技术团队历时6年攻关，研发了国内外首创的微通道反应器连续合成煤基2,6-萘二甲酸成套新工艺及装备。”煤科院相关负责人介绍。

目前，该技术已取得国内授权专利20余项；开发出2,6-萘二甲酸国家标准样品1项，填补国内PEN单体高纯样品空白；建立了煤基PEN单体全过程的分析表征和质量控制新方法。

PEN材料概况

‌PEN材料（聚萘二甲酸乙二醇酯）‌是聚酯家族中的重要成员之一，由2,6-萘二甲酸二甲酯（NDC）或2,6-萘二甲酸（NDA）与乙二醇（EG）缩聚而成。

其化学结构与PET相似，但PEN的分子链中包含刚性更大的萘环，使得PEN材料具有以下主要特性：

• ‌耐热性‌：PEN薄膜可以承受160℃的高温，大大超过PET的120℃。
• ‌气体阻隔性‌：PEN的气体渗透性和吸水性低于聚酰亚胺薄膜，适用于需要高气密性的应用场景‌。
• ‌化学稳定性‌：PEN对有机溶剂、化学品和油类具有出色的耐受性‌。
• ‌耐紫外线‌：PEN能够吸收紫外线，保护容器内物品‌。

从下游应用来看，PEN材料可广泛应用于多个领域：

• ‌特种工业‌：用于制造高温高湿环境下的电气绝缘材料‌；‌
• 包装‌：适用于食品包装、医药品包装等‌；
• ‌电器和电子元件‌：用于制造柔性印刷电路板、电容器膜、F级绝缘膜等‌；
• ‌高级磁性材料和照相材料‌：如高档磁记录薄膜和高级照相材料‌；
• ‌汽车‌行业：用于汽车感测器及绝缘零配件，如传动带、制动油管、轮胎帘子线等‌。

从生产工艺看，PEN存在两种生产工艺，分别是直接酯化法和酯交换法。

直接酯化法是在氮气保护且醋酸镁催化剂存在下，2,6-萘二甲酸与乙二醇缩聚成2,6-萘二甲酸乙二酯（2,6-BHEN）。在氮气保护下于230℃条件下聚合4小时后再加入三氧化二锑，升温至295℃，减压聚合得PEN。该方法可以采用间歇或连续操作，但是该法对原料2,6-萘二甲酸（NDC）的纯度要求苛刻，生产技术还不成熟，仍处于实验研究阶段。

酯交换法是指的在氮气保护下，2,6-萘二甲酸二甲酯与乙二醇在醋酸镁、醋酸锑等复合金属盐催化剂存在的条件下发生酯交换反应，反应温度190℃，生成2,6-萘二甲酸乙二酯（2,6-BHEN）。再以三氧化二锑等作为缩聚催化剂，在高温（280～295℃）和高真空下，2,6-BHEN缩聚得到PEN。

从市场来看，PEN材料的研究始于1964年，由日本帝人公司率先开发。目前，全球生产PEN的企业较少，主要包括帝人集团、东洋纺、三菱化学等几家聚酯相关企业‌。随着技术的进步和成本的降低，PEN材料的应用前景逐渐扩大，特别是在混合燃料汽车和柔性印刷电路板等领域展现出良好的应用潜力‌，另外，PEN还可以用于替代聚酰亚胺薄膜。

另外，值得一提的是，习近平总书记2021年在陕西榆林考察时，对煤化工产业提出“要提高煤炭作为化工原料的综合利用效能，促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展”的要求。国家相关部委陆续出台《精细化工产业创新发展实施方案（2024-2027年）》《工业战略性新兴产业分类目录（2023）》和《新材料关键技术产业化实施方案》等，从政策层面支持我国PEN材料的发展。

近期国内相关动态

11月6日，国能包头煤化工有限责任公司聚酯PEN材料单体煤基2,6-萘二甲酸中试验证项目环境影响评价公众参与第一次公示。

2024年10月消息，石化院PEN关键单体DMN制备技术科研攻关突击队围绕新型聚酯材料关键单体“2,6-二甲基萘生产技术”开展联合科研攻关并取得阶段性进展。突击队充分发挥了“大兵团”作战模式的优势，组织开发了单体分析检测、原料多级分离与精制、芳烃异构化/烷基化等系列技术。石化院致力于建成千吨级C10萘类芳烃联合生产装置，为高性能PEN聚酯材料的工业化生产提供保障，同时为催化柴油等副产石化原料提供高附加值利用方案。

2024年9月，辽宁精细化工产业技术发展有限公司与中国科学院大连化学物理研究所合作完成的“萘烷基化制2,6-二烷基萘及氧化制萘二甲酸中试项目”顺利通过中国石油和化学工业联合会科技成果评价，成果水平为“国际先进”。中试项目形成了由萘出发低成本生产2,6-萘二甲酸成套工艺技术，实现了2,6-萘二甲酸生产技术国有化，打破了国外技术垄断。

2024年8月28日，开滦能源化工股份有限公司与北京石油化工学院合作完成的“聚萘二甲酸乙二醇酯合成技术系统研究”项目通过河北省科技成果转化服务中心组织的专家鉴定。该项研究成功开发了2,6-二异丙基萘液相氧化合成2,6-萘二甲酸的高效催化体系，以及2,6-萘二甲酸二甲酯合成与产品纯化新技术，形成了一套完整的PEN合成新工艺，确定了PEN产品及中间产物的测试分析方法。研究成果突破了国外技术壁垒。

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