國(guó)外TPE已步入發(fā)展成熟期,目前TPE消費(fèi)結(jié)構(gòu)中TPS約占55%、TPO占20%、TPU占10%、TPEE占5%、其他TPE占10%左右,乙烯類(lèi)TPE居用量之首。隨著人民對(duì)環(huán)保要求和生活水平的不斷提高,TPE市場(chǎng)份額將不斷擴(kuò)大,中國(guó)是TPE重要的消費(fèi)市場(chǎng),消費(fèi)量將不斷增長(zhǎng)。
現(xiàn)狀與進(jìn)展
◆乙烯類(lèi)TPE
乙烯類(lèi)TPE為丁二烯或異戊二烯與乙烯嵌段型共聚物,主要品種為SBS,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力約為45萬(wàn)t/a,SBS具有良好拉伸強(qiáng)度和彈性、耐摩擦和疲勞性能優(yōu)異,且價(jià)廉物美,主要用于膠鞋、改性瀝青、合成樹(shù)脂改性劑和粘合劑等,其中80%左右消費(fèi)量用于制鞋業(yè),目前我國(guó)已經(jīng)成為鞋類(lèi)主要生產(chǎn)國(guó)與出口國(guó),2008年鞋類(lèi)產(chǎn)量約為85億雙,其中膠鞋產(chǎn)量為45億雙,出口約30億雙,由于膠鞋制造是典型的勞動(dòng)密集型加工產(chǎn)業(yè),在我國(guó)未來(lái)發(fā)展前景十分看好,目前國(guó)內(nèi)SBS尚無(wú)法滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,每年需要從中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)、美國(guó)和日本進(jìn)口大量的SBS產(chǎn)品。
異戊二烯取代丁二烯的嵌段乙烯聚合物(SIS)發(fā)展很快,其產(chǎn)量已占SBC量的30%左右,約90%用于粘合劑領(lǐng)域,采用SIS制備的熱熔膠不僅粘接性能優(yōu)越,而且耐熱性好,成為歐美日各國(guó)熱熔膠的主要材料。
由于SBS存在大問(wèn)題是不耐熱,為此歐美等國(guó)對(duì)其進(jìn)行一系列性能改進(jìn),其中利用SBS經(jīng)飽和加氫得到SEBS,可使抗沖強(qiáng)度大幅度提高,耐候性和耐熱老化性明顯提高,SEBS不僅可以替代SBS應(yīng)用,還是工程塑料類(lèi)如聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)合金的增容劑,SBS或SEBS與聚丙烯(PP)熔融共聚形成互穿網(wǎng)絡(luò)化合物(IPN),SBS或SEBS為基材與其他工程塑料形成IPN-TPS,大大提高了工程塑料的耐寒和耐熱性能。此外國(guó)外還開(kāi)發(fā)了環(huán)氧樹(shù)脂用的高透明性TPS和醫(yī)療衛(wèi)生用的無(wú)毒TPS新品種。
茂金屬催化劑合成的TPE成為近年來(lái)國(guó)際開(kāi)發(fā)熱點(diǎn),國(guó)外新開(kāi)發(fā)的新型茂金屬聚合物聚彈性體(PSE),其中乙烯含量達(dá)到80%,PSE與聚乙烯共混可以獲得力學(xué)性能優(yōu)異的韌性材料。
◆烯烴類(lèi)TPE
聚烯烴類(lèi)熱塑彈性體由橡膠和聚烯烴構(gòu)成,TPO成為目前汽車(chē)和家電領(lǐng)域的主要橡塑材料,其中汽車(chē)上用量占總產(chǎn)量的75%以上,隨著美國(guó)彈性體系統(tǒng)(AES)公司成功開(kāi)發(fā)完全動(dòng)態(tài)硫化型TPO(簡(jiǎn)稱(chēng)TPV),其性能大為改觀,耐壓縮變形性、耐熱老化性、耐油性等有明顯改善,成為目前TPO市場(chǎng)上主流產(chǎn)品。目前以共混形式采用動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)制備的TPE已涵蓋11種橡膠和9種樹(shù)脂,制備近百種橡塑彈性體。目前TPO產(chǎn)品中用量大的就是三元乙丙橡膠(EPDM)/聚丙烯(PP)。
中國(guó)開(kāi)發(fā)TPO較晚,隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展,加之轎車(chē)塑化與輕型化發(fā)展趨勢(shì),國(guó)內(nèi)對(duì)TPO需求量迅猛增加,部分國(guó)產(chǎn)TPO專(zhuān)用料已開(kāi)始替代進(jìn)口汽車(chē)專(zhuān)用料,但是TPV生產(chǎn)較少,尚處于起步階段。目前我國(guó)有數(shù)十家科研與生產(chǎn)單位研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)EPDM/PP,并在夏利、奧迪、捷達(dá)、奧拓、桑塔那等轎車(chē)上應(yīng)用,可以用于60余種汽車(chē)配件的生產(chǎn),主要是保險(xiǎn)杠、儀表板、方向盤(pán)、內(nèi)飾件、風(fēng)機(jī)罩、輪罩和箱包等,另外在電線電纜、家用電器等領(lǐng)域?qū)PDM/PP需求也呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì)。
TPO在汽車(chē)中應(yīng)用涉及到進(jìn)近百種零部件,在國(guó)外汽車(chē)配件已基本采用TPO替代橡膠制品,目前國(guó)外每輛轎車(chē)上TPE量約為10kg,而且高性能TPV所占比例逐年增加。
今后中國(guó)關(guān)鍵要加快動(dòng)態(tài)硫化法TPO和反應(yīng)器合成法TPO產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,開(kāi)發(fā)汽車(chē)工業(yè)中替代國(guó)外產(chǎn)品的系列TPO、TPV產(chǎn)品。
◆聚氨酯類(lèi)彈性體
熱塑性聚氨酯彈性體具有高強(qiáng)度、韌性好、耐磨、耐油等優(yōu)異性能。20世紀(jì)90年代末期至21世紀(jì)初國(guó)內(nèi)引進(jìn)多條TPU生產(chǎn)線,主要用于密封墊、密封橡膠和制鞋業(yè)等生產(chǎn),2003年中國(guó)TPU生產(chǎn)能力約為1.3萬(wàn)t/a左右,隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展,引進(jìn)國(guó)外的多條TPU生產(chǎn)線正在建設(shè)或計(jì)劃建設(shè)之中,根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)公布數(shù)據(jù)顯示,2003年中國(guó)汽車(chē)工業(yè)對(duì)TPU的需求8000t左右,2005年和2010年將需要TPU約為1.05萬(wàn)t和1.6萬(wàn)t左右。隨著國(guó)內(nèi)外公司級(jí)規(guī)模聚氨酯裝置陸續(xù)建設(shè),將極大促進(jìn)了中國(guó)TPU產(chǎn)量、品種的快速發(fā)展。
國(guó)內(nèi)外近年來(lái)對(duì)聚氨酯彈性體研究比較活躍,有許多新品種值得關(guān)注,如采用納米金屬氧化物和無(wú)機(jī)鹽作為抗靜電材料制備的抗靜電聚氨酯彈性體、耐高溫聚氨酯彈性體、生物降解聚氨酯彈性體、高阻尼聚氨酯彈性體、液晶聚氨酯彈性體、聚烯烴改性的聚氨酯彈性體、形狀記憶聚氨酯彈性體等。
◆其它熱塑性彈性體
聚酯類(lèi)熱塑彈性體是以聚對(duì)二甲酸丁二醇酯(PBT)為硬段,聚醚或聚酯為軟段的嵌段共聚物,目前TPEE大特點(diǎn)是在低應(yīng)力下其拉伸應(yīng)力比相同硬度的其他聚合物制品大,因此其制件壁厚可以做得更薄,而且低溫韌性、耐化學(xué)品性、耐油性?xún)?yōu)良,且具有良好電絕緣性能,目前主要應(yīng)用于安全氣囊張開(kāi)門(mén)、重型卡車(chē)和越野車(chē)設(shè)備部件、密封圈、軟管和導(dǎo)管等,在汽車(chē)、家電、電動(dòng)工具、體育用品等領(lǐng)域。
二烯類(lèi)TPE主要為天然橡膠的同分異構(gòu)體,被稱(chēng)之為反式天然橡膠(T-NR),主要品種有T-NR-反式聚異戊二烯橡膠(TPI)和間同1,2-聚丁二烯(TPB),TPB和TPI大特點(diǎn)在于可以進(jìn)行硫化,解決一般TPE不同采用硫磺、過(guò)氧化物硫化的缺點(diǎn),TPB制備薄膜,具有良好的透氣性、防水性和透明度,易光分解,適合食品保鮮使用。
氯乙烯類(lèi)TPE,主要分為熱塑性PVC(TPVC)和熱塑性氯化聚乙烯(TCPE),目前國(guó)內(nèi)關(guān)于聚氯乙烯(PVC)的熱塑性彈性體開(kāi)發(fā)報(bào)道較多,如蘭化公司開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)出PVC/橡膠(NBR)共混料,部分替代氯丁橡膠(CR)、天然橡膠和NBR;南京工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)出PVC/NBR/膠粉共混熱塑性彈性體。美國(guó)杜邦公司開(kāi)發(fā)出CPE與乙烯互聚物合金,具有近乎硫化CR和NBR的性能,用于制造密封條、膠布和汽車(chē)配件,我國(guó)目前是主要CPE生產(chǎn)國(guó),因此關(guān)于TCPE研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)進(jìn)展迅速。
另外TPAE、TPF、硅橡膠熱塑彈性體、丙烯酸酯橡膠熱塑彈性體等也陸續(xù)開(kāi)發(fā)并產(chǎn)業(yè)化,其中TPAE向工程化方向發(fā)展;而TPF用于高性能超低滲透性汽車(chē)燃油膠管等;硅橡膠熱塑性彈性體主要用于醫(yī)療制品行業(yè);丙烯酸酯橡膠熱塑彈性體則主要在汽車(chē)零部件中應(yīng)用。
熱塑性彈性體TPE現(xiàn)成為廣泛替代傳統(tǒng)橡膠和部分塑料制品的用途廣泛和極具發(fā)展前景的新型材料,尤其中國(guó)汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展,需要大量進(jìn)口TPE滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求,因此今后國(guó)內(nèi)要加大TPE開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,緊跟國(guó)際發(fā)展潮流,未來(lái)我國(guó)TPE應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn),開(kāi)發(fā)茂金屬催化劑合成的新型TPE;加快動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)和納米復(fù)合材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用;從再利用、輕量化和高性能的角度考慮,未來(lái)TPE大市場(chǎng)是汽車(chē)材料,因此要推進(jìn)汽車(chē)工業(yè)需要的TPE國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程;加大TPE改性和與其他樹(shù)脂并用技術(shù)開(kāi)發(fā),提升CPE材料性能;研究新型TPE配方、加工助劑使用、加工設(shè)備和加工工藝。
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