熱塑性聚烯烴

熱塑性聚烯烴(簡稱TPO)是由橡膠和聚烯烴兩組分構成的彈性體材料。世界TPO主要生產方法有機械摻混法、反應器合成法和動態全硫化法三種工藝。熱塑性彈性體(TPE)又稱熱塑性橡膠(TPR)，是一種兼具橡膠和熱塑性塑膠特性，在常溫下顯示橡膠高彈性，高溫下又能塑化成型的高分子材料，是繼天然橡膠、合成橡膠之後的第三代橡膠。包括以下主要品種：苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)；聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)；聚氨酯類熱塑性彈性體(TPU)；聚酯類熱塑性彈性體(PET)。聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)，當前用得較多的是EPDM和PP，由橡膠和聚烯烴構成，生產的彈性體通常稱為熱塑性硫化膠TPV(Thermoplastic Vulcanizate) 。

基本介紹

• 中文名：熱塑性聚烯烴
• 外文名：Thermoplastic polyolefin
• 學科：化學
• 領域：化學工程
• 簡稱：TPO
• 生產方法：機械摻混法、反應器合成法等

簡介

它熱塑性彈性體(TPE)又稱熱塑性橡膠(TPR)，是一種兼具橡膠和熱塑性塑膠特性，在常溫下顯示橡膠高彈性，高溫下又能塑化成型的高分子材料，是繼天然橡膠、合成橡膠之後的第三代橡膠。包括以下主要品種：苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)；聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)；聚氨酯類熱塑性彈性體(TPU)；聚酯類熱塑性彈性體(PET)。聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)，當前用得較多的是EPDM和PP，由橡膠和聚烯烴構成，生產的彈性體通常稱為熱塑性硫化膠TPV(Thermoplastic Vulcanizate) 。其製品具有優異的耐候、耐油、耐臭氧、耐紫外線性能；抗動態疲勞性能優越、耐磨性好、抗撕裂強度大、壓縮永久變形小；還具有加工工藝簡單、周期短、能耗小、無“三廢”等特點。作為橡膠換代產品，廣泛用於汽車生產、建築材料、交通運輸、電線電纜、醫療器械、電子電器、運動器材、印刷印染等行業，是一種極具發展潛力的新型材料。

熱塑性聚烯烴彈性體的生產方法

世界上最早的熱塑性彈性體—聚氨酯是德國拜爾公司在1958年首先研製成功的。熱塑性聚烯烴彈性體(簡稱TPO)是由橡膠和聚烯烴兩組分構成的彈性體材料。世界TPO主要生產方法有機械摻混法、反應器合成法和動態全硫化法三種工藝。

機械摻混法是開發最早、技術最成熟的生產工藝，它通過雙螺桿擠出機將乙丙橡膠與聚丙烯進行摻混；反應器合成法是新開發的生產工藝，先通入丙烯在反應器中生成均聚丙烯，再通入乙烯、丙烯，生成乙烯丙烯共聚物；動態全硫化法則是通過動態硫化和摻混過程，將完全硫化的橡膠微粒均勻分散在聚烯烴熱塑性材料構成的連續基質中。通常機械摻混法和反應器合成法生產的熱塑性聚烯烴彈性體的橡膠組分含量低於50%，一般只能作為高抗沖聚丙烯用於汽車(保險槓)及家用電器等領域；而動態全硫化法生產的熱塑性聚烯烴彈性體，橡膠組分含量可高達60-70%，產品綜合性能相當於乙丙硫化膠，可部分代替三元乙丙硫化膠用於製造汽車配件、建築材料、電子電氣、工業用品和消費品。

TPV在相態上是完全交聯了的EPDM 顆粒分散在PP基質中。這是一種在組成、結構與前兩種方法迥然不同的體系。在TPV中由於橡膠組分已被充分交聯，所以材料的強度、彈性、耐熱性及抗壓縮永久變形性，較前兩種方法有很大提高，同時，耐疲勞、耐化學品以及加工穩定性有明顯改善，而且橡塑共混比可在較大範圍內變更，使材料在性能上有更大調節餘地。這種動態硫化的共混技術是TPV生產技術的一個突破。TPV有效地克服了常規TPO產品的致命弱點，即耐熱性、耐壓縮變形性差等缺陷，材料性能進一步得到改善，已遠遠優於熱塑性樹脂。壓縮變形可控制在40%以下，使用溫度可達100～120℃，對於要求壓縮變形不嚴格、使用溫度不高的橡膠製品，完全可以代替橡膠；對於環保要求嚴格、無毒衛生的橡膠製品，更是非TPV莫屬。世界TPV最主要的生產及消費國家或地區是美國、西歐和日本。動態全硫化法最主要代表生產商是AES公司和DSM公司，而AES公司商品SANTO PRENE占有絕對優勢。AES公司的專利已經失效，世界多家公司也開始生產TPV，競爭將越來越激烈。

國內熱塑性聚烯烴彈性體的發展現狀

國內對TPV的開發套用相對較晚。最初是為引進的幾條汽車生產線的國產化配套而開展研究。當時EPDM國內還不能大量生產，需從國外進口，而且研究進展較慢，只在有關高校和研究院所的試驗室開展。隨著引進的轎車生產線相繼建成投產及汽車配件國產化率的不斷提高，國內對生產汽車配件的EPDM/PP需求量日趨增加，國內對EPDM/PP的研究進展加快，一些廠家陸續生產出一些產品，供應汽車配件廠來生產各種汽車配件和其它產品。為滿足汽車領域對EPDM/PP的需求，燕山石化集團公司於1998年底與日本三菱化學株式會社、豐田通商株式會社成立了北京聚菱燕塑膠有限公司，採用機械摻混工藝生產汽車專用料。

國內熱塑性聚烯烴彈性體只有幾個生產廠，每個生產廠家的生產能力在1000噸/年左右，大多採用機械摻混法生產工藝，年產TPV總和約500-600噸，無論是銷售價格還是銷售量都遠低於國外同類產品。這主要是因為產品性能還達不到國外產品的質量水平，客戶處於試用階段。

南京金陵奧普特高分子材料有限公司是由中國石化集團金陵石化有限責任公司和芬蘭OPTATECH公司合資成立的一家高新技術公司。該公司引進先進技術，採用動態全硫化法生產熱塑性聚烯烴彈性體，生產能力為1000噸/年左右，產品商標為百可韌(PACREL)。是由PP和EPDM組成，其中橡膠體系已經完全交聯。

湖北省鄂州鄂豐橡塑有限公司利用湖北大學承擔的“863”計畫《轎車傳動軸用EPDM/ PP熱塑性彈性體的套用開發研製》科研成果，其關鍵技術是採用動態混合- 靜態硫化- 聚丙烯共混的獨創工藝，將EPDM完全硫化並以1～2μm粒子分散於PP連續相中，正在建設年產1000 噸的TPV 工業化裝置，主要產品EPDM/ PP 熱塑性彈性體，根據市場需求，已開發、研製出7個硬度等級。

國內消費情況

自20世紀90年代初TPV進入國內市場以來，經過10年尤其是1998年後的發展，TPV 市場已經初具規模，伴隨著我國國民經濟持續快速發展及WTO的加入，未來將有更大的增長。EPDM/PP型TPV是國內銷量最大的品種，國內2002年消費量約6000 噸左右。美國AES 公司、Uniroyal Chemcal公司、荷蘭DSM公司及台灣南帝公司的相關產品在國內均有代理。廣州匯邦聚合物公司代理AES 公司的SANTOPRENE產品較早，並且在全國有多家分銷商，2002年在國內銷售量約4000噸左右，銷售價格也是國內最高的。DSM公司、Uniroyal Chemcal公司TRS產品、台灣南帝公司的產品進入國內市場較晚，銷量的總和約1500噸。而國產TPV 銷售量僅在500～600噸。2002年國內TPV消費量約6000噸左右，主要用於汽車行業，占總消費量的46 %；其次用於建築行業和電子電氣行業，分別占總消費量的30%和20%。

總結

綜上所述，TPV是極具發展潛力的材料。未來我國TPV的供求關係將得到進一步改善，但我國的產品在品種和質量上近期尚不能完全滿足國內市場的需要，仍需進口一定數量的產品來補充市場需求。我國已將汽車工業列為支柱產業之一，汽車工業要真正成為支柱產業，其相關工業必須有很大的發展。隨著我國汽車工業的不斷發展，汽車保險槓及儀錶板等方面對TPV的需求會不斷上升。

未來我國電線電纜領域也將發生巨大變化。隨著通訊領域的迅速發展，原來落後的電線電纜生產工藝將隨著與世界接軌而被淘汰，TPV因可回收再利用必將有大的發展。

此外，未來機械配件領域TPV的消費也將有一定的發展；在建築領域，未來TPV用於防水卷材也將有較大的市場需求；隨著我國對外貿易不斷擴大，TPV在貨櫃方面的用量將會有很大增長。

汽車行業是TPV最主要的需求領域，而建築行業和電線電纜是TPV需求增長最快的領域。相信TPV這種新型材料勢必會在不久的將來愈加顯示出其勃勃生機，得到快速發展。因此，如果能夠依託國內原料基地和快速增長的市場需求，引進國際先進技術，投資建設熱塑性聚烯烴彈性體裝置，將會獲得較豐厚的回報。