熱塑性聚烯烴彈性體POE：合金材料的搭配鬼才

答

聚烯烴類熱塑性彈性體（Thermoplastic Polyolefin），簡(jiǎn)稱TPO，主要是指二元乙丙橡膠(EPM)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)等橡膠與聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)共混，形成的不需硫化即可加工成型的一類熱塑性彈性體。TPO經(jīng)硫化后得到的彈性體稱為TPV。

問(wèn)

什么是聚烯烴彈性體？

答

聚烯烴彈性體（Polyolefin elastomer），簡(jiǎn)稱POE，是指采用茂金屬催化劑的乙烯與高碳α－烯烴（1－丁烯、1－己烯、1－辛烯等）實(shí)現(xiàn)原位聚合的無(wú)規(guī)共聚物彈性體。通常所說(shuō)的POE主要是指辛烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20％的乙烯－辛烯共聚彈性體，這種彈性體具有一定的結(jié)晶度，相對(duì)分子量非常窄，密度較低。

問(wèn)

TPO的分類

答

TPO產(chǎn)品主要包括采用茂金屬催化劑合成的乙烯一辛烯共聚物(POE)，動(dòng)態(tài)硫化法制備的熱塑性動(dòng)態(tài)硫化膠(TPV)和乙烯一辛烯嵌段共聚物(OBC)這三種。

POE的結(jié)構(gòu)：POE從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，就是在支化聚乙烯，聚乙烯鏈結(jié)晶區(qū)起到了物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，而α-烯烴的加入削弱了聚乙烯鏈結(jié)晶區(qū)，成為具有橡膠彈性的無(wú)定型區(qū)，使POE具有彈性體的性質(zhì)。A結(jié)構(gòu)由乙烯和辛烯組成，辛烯有8個(gè)C。B結(jié)構(gòu)由乙烯和丁烯組成，丁烯有4個(gè)C，這就是所謂的8C和4C之分。

POE的性能：POE特殊的分子結(jié)構(gòu)，使其同時(shí)具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能（高彈性、高伸長(zhǎng)率、較好的沖擊強(qiáng)度），良好的耐低溫性和加工流變性。POE主鏈的飽和結(jié)構(gòu)性又使得其在耐熱老化和抗紫外線性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)彈性體，良好的活動(dòng)性可改善填料的分散效果，同時(shí)也可改善制品的熔接痕強(qiáng)度。

POE的生產(chǎn)：Dow化學(xué)公司利用自身開發(fā)的限定幾何構(gòu)型茂金屬催化劑（CGC）具有活性高，對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)可以精制控制，催化劑耐溫性好等特點(diǎn)。Dow化學(xué)公司結(jié)合自身的溶液聚合方法開發(fā)出合成POE的高溫溶液聚合工藝，即Insite工藝，該工藝可以直接在乙丙橡膠溶液法裝置上生產(chǎn)。

POE生產(chǎn)的基本工藝條件：以限定幾何構(gòu)型茂金屬催化劑為催化體系，采用溶液聚合法，聚合溫度為80-150℃，聚合壓力為1.0-4.9MPa。典型的Engage產(chǎn)品中辛烯共聚單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%以上。Insite技術(shù)可有效地控制在聚合物線性短鏈支化結(jié)構(gòu)中引入長(zhǎng)支鏈，從而改善聚合物的加工流變性能（門尼黏度變化范圍從小于5到35)，還可以使材料的透明度提高。通過(guò)對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)與控制，可以合成出一系列密度、門尼粘度、熔體流動(dòng)速率、拉伸強(qiáng)度、硬度不同的POE產(chǎn)品。
 

POE的應(yīng)用：POE能夠用于PP的增韌改性，PP/PE回料性能的改善，PA尼龍等的增韌及相容劑，EVA擠出軟管改性及并用發(fā)泡，色母或填充母粒，生產(chǎn)熱熔膠、電纜護(hù)套料、膜類等。目前，POE在汽車零部件、電線電纜、家居用品、玩具、機(jī)械工具、娛樂(lè)和運(yùn)動(dòng)用品、鞋底、熱熔膠、密封件等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。POE的應(yīng)用極大沖擊了傳統(tǒng)的橡膠、塑料材料，因此受到了學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

1、PP改性

PP缺口沖擊強(qiáng)度低，低溫脆性尤為突出，使其應(yīng)用受到限制，通過(guò)與彈性體 POE共混來(lái)改善PP沖擊性能是目前廣泛采用的方法。

改性增韌后的PP可應(yīng)用于汽車杠，汽車門板，家電外殼，辦公文具，電瓶車和摩托車的塑料配件以及PP果凍杯等。POE做為PP抗沖擊改性劑與傳統(tǒng)的EPDM相比有明顯的優(yōu)勢(shì)：混合工藝更簡(jiǎn)單；混合分散更充分；增韌同時(shí)保持PP較高的屈服強(qiáng)度及流動(dòng)性。

2、改善PP/PE回料性能

PP/PE回料由于加工后的降解或交聯(lián)會(huì)變得很脆無(wú)法大量添加或直接使用，添加POE共混造?；蛘咧苯幼⑺埽瑫?huì)使得PP/PE回料的性能大為改觀，可應(yīng)用于塑料托盤、塑料周轉(zhuǎn)箱、塑料工具箱、塑料辦公桌椅配件、沙灘椅等。

3、增韌PA等工程塑料，相容劑

POE的非極性雖然使得其與PA、PET等工程塑料的相容性不好，但POE通過(guò)過(guò)氧化物引發(fā)可以順利且有效與馬來(lái)酸酐（MAH），甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA），丙烯酸AA等單體發(fā)生接枝反應(yīng)，所得到的接枝物廣泛的用來(lái)增韌 PA等工程塑料，同時(shí)也可以當(dāng)作相容劑用于塑料合金中。

4、與EVA并用發(fā)泡

POE的柔韌性和回彈要比EVA高出很多，并用發(fā)泡會(huì)有著更好的效果，如發(fā)泡后的產(chǎn)品重量更輕，壓縮回彈更好，觸感良好，泡孔均勻細(xì)膩，撕裂強(qiáng)度高等突出優(yōu)點(diǎn)。無(wú)論是模壓發(fā)泡還是造粒后的注射發(fā)泡，POE已經(jīng)大量的被使用在沙灘鞋、拖鞋、運(yùn)動(dòng)鞋的中底、鼠標(biāo)墊、座墊、保麗龍材料、保溫材料、緩沖片材、箱包襯里等發(fā)泡產(chǎn)品上。

5、EVA擠出軟管改性用POE

在軟管行業(yè)是擠出纏繞波紋管，EVA和POE的混合使用得到的產(chǎn)品更柔韌，耐屈繞性更佳，抗環(huán)境應(yīng)力更佳。將POE添加在擠出軟管的內(nèi)層，使得軟管具有抗污染性的封口，所需的熱封溫度低且熱封強(qiáng)度更高。此外，POE還廣泛的應(yīng)用于吸塵器軟管、洗衣機(jī)軟管、排水管上。

6、色母或填充母粒

POE極低的結(jié)晶度使其對(duì)填充有著良好的包容性和的流動(dòng)性，POE在色母粒或填充母粒中當(dāng)作載體或者代替PE蠟，可改善色母或填充母粒的品質(zhì)。

7、熱熔膠

POE可以代替EVA作為熱熔膠，且產(chǎn)品可以做到無(wú)異味、低密度、高的流動(dòng)涂覆性，浸潤(rùn)性好等，也可以與EVA并用。

8、電纜料

POE具有優(yōu)異的電絕緣性、耐臭氧、耐火、耐候、防老化，交聯(lián)效率高等特性，可代替EVA、EEA或EPDM用于非PVC電纜護(hù)套料絕緣；另外POE硬度和強(qiáng)度的變化率低可代替EVA或者與EVA并用來(lái)生產(chǎn)無(wú)鹵阻燃電纜料。

9、膜類產(chǎn)品，如PE膜

基于POE/LLDPE/CPP共混，POE卓越的低溫?zé)岱庑阅?，熱粘著?qiáng)度和回彈性能，即加寬熱封層的熱封窗口溫度又對(duì)膜本身的回彈和抗撕裂性能帶來(lái)良好提高。

陶氏化學(xué)在1995年與杜邦合作，形成了產(chǎn)品牌號(hào)為Engage的五大系列30多種產(chǎn)品，并在美國(guó)路易斯安納、德州、西班牙Tarragona和泰國(guó)馬塔府建有多套裝置，是全球最大的POE供應(yīng)商。

在國(guó)內(nèi)，POE的生產(chǎn)仍處空白狀態(tài)，尚未有企業(yè)完全突破POE的工業(yè)化生產(chǎn)，海外擁有POE生產(chǎn)技術(shù)的公司對(duì)生產(chǎn)所需的催化劑進(jìn)行了專利保護(hù)，并且嚴(yán)密封鎖了生產(chǎn)作為POE重要原料的高碳α烯烴的生產(chǎn)工藝技術(shù)。

當(dāng)下，國(guó)內(nèi)已有許多企業(yè)開展POE的初步布局，如萬(wàn)華化學(xué)POE已經(jīng)完成中試，在國(guó)內(nèi)少數(shù)技術(shù)攻關(guān)企業(yè)中走在前列。

除萬(wàn)華化學(xué)外，京博石化、茂名石化、斯?fàn)柊钍?、中石化天津石化、惠生新材料、中?guó)化學(xué)、衛(wèi)星石化等均有投建POE裝置的計(jì)劃，部分企業(yè)小試或中試裝置已經(jīng)有重要進(jìn)展。