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聚烯烃弹性体(POE)行业深度研究:光伏需求驱

时间:2022-08-28 08:08 来源:宝鸡新闻网 作者:宝鸡新闻网 阅读:

  1、POE的诞生与发展历程

  1.1、POE的诞生与发展

  聚烯烃弹性体(Polyolefin Elastomer,POE)本质上是一种乙烯/α-烯烃两 种单体的无规共聚物,一般在 POE 中α-烯烃作为第二种单体的含量不低于 20%。 由于特殊的两相微观结构,POE 同时具有橡胶的高弹性和良好的热塑加工性能。 POE 的诞生和发展与茂金属催化剂的应用,以及溶液聚合工艺的发展密不可分。

  POE 是一种脱胎于 LLDPE 的乙烯/α-烯烃共聚物。在茂金属催化剂工业化应 用之前,乙烯/α-烯烃无规共聚物以线性低密度聚乙烯(LLDPE)为主,密度在 0.915-0.940g/cm3 之间,由多活性中心的 Ziegler-Natta 催化剂制备,多采用气 相或淤浆聚合工艺,很少采用溶液聚合。由于催化剂性能的限制,共聚物中α-烯烃 单体插入量很低(一般

实博体育下载安装  茂金属催化剂和溶液聚合工艺是 POE 诞生的两大助产士。上世纪 80 年代中 期,陶氏化学利用溶液聚合工艺,将 LLDPE 产品种类扩大至塑性体(Polyolefin Plastomer, POP),聚合物密度降低至 0.890-0.915g/cm3。在 90 年代初茂金属 催化剂的工业化应用,与 Z-N 催化剂不同,茂金属催化剂为单活性中心,其在乙 烯溶液聚合中可以精确地调控聚合物链结构,获得分子量分布很窄、组成分布均匀 的乙烯/α-烯烃共聚物。

  更重要的是,茂金属催化剂对 a-烯烃的共聚能力要强于 ZN 催化剂,可获得更高共单体含量的乙烯/α-烯烃无规共聚物,在此背景下聚烯烃 弹 性 体 POE 被 开 发 出 来 。 POE 的 密 度 通 常 小 于 0.890g/cm3 , 一 般 在 0.860~0.890g/cm3 之间,附加值远高于 LLDPE。在 POE 诞生过程中,陶氏化学 1993 年推出的限制几何构型茂金属催化剂(Constrained Geometry Catalyst, CGC),以及高温溶液聚合工艺技术起到了至关重要的作用。

  

聚烯烃弹性体(POE)行业深度研究:光伏需求驱

  高比例的α-烯烃是 POE 优异性能的必要条件。一般而言α-烯烃含量越高, POE 力学性能越好,共聚单体支链越长,降低产品密度的效果也越好。工业应用 中以乙烯/1-辛烯弹性的综合性能最好,是目前 POE 的主流产品类型,乙烯/1-丁 烯弹性体由于原料来源相对充裕,也有多家企业供应该产品。市面上乙烯/1-己烯 的产品相对较少。通常 POE 产品中 1-辛烯含量介于 15%~45%(一般>20%), 结晶度小于 25%。聚合过程中的茂金属催化,以及与之催化过程相适应的高温溶 液聚合工艺则是实现α-烯烃高比例共聚的必要技术条件。

  多家跨国公司已成功开发 POE 产品,中国企业暂未突破。继陶氏化学在 1993 年成功生产 EngageTM 系列 POE 弹性体后,在 2003 年该系列又增添了用于模制 和挤出的新牌号,主要用于改性非汽车应用的聚烯烃,2004 年陶氏通过 InsiteTM 工艺又成功生产出2个 AffinityTM 牌号,用于热熔黏接剂市场。2005 年美国埃克 森美孚采用茂金属催化剂和高压离子工艺也开发了 POE共聚物,商品名称ExactTM, 主要用作汽车聚烯烃配方中的抗冲击改性剂。2008 年陶氏化学与泰国暹罗水泥公 司的合资企业 SCG-Dow 在泰国马塔府的生产基地建设生产最新型的塑性体和弹 性体。

  日本三井化学于 2005 年建成并投产了 POE 装置,商品名为 TafmerTM。韩 国 LG 公司将独有的茂金属催化剂与溶液法聚合工艺相结合,生产乙烯基聚烯烃弹 性体,以 LuseneTM 作为品牌名,应用于汽车部件、鞋材、线缆、片材和薄膜等领 域。2021 年 SK 和 SABIC 在韩国蔚山的合资工厂成功投产了溶液聚合装置,用于 生产 mLLDPE、POP 和 POE。目前为止,国内尚无企业可工业化生产 POE 产品。

  

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  1.2、POE的结构与性能

  微观的两相结构是 POE 兼有高弹性和热塑性的原因。在 POE 中,由α-烯烃 支链产生的柔软链卷曲结构可以形成具有橡胶弹性的无定形型区域(橡胶相),而 聚乙烯链段的结晶区(塑料相)则起到物理交联点的作用。这种结晶区的交联状态 具有热可逆性,在室温或低温状态下,结晶区域得以保存,宏观表现出类似于橡胶 的弹性;在高温状态下,结晶区域被熔融破坏,宏观上从弹性体被转变为熔融流体, 从而容易被挤出加工。与橡胶相比,POE 弹性体不需要经过硫化加工即可获得弹 性,这种交联结构是可逆的。

实博体育下载安装  具体而言,POE 之所以具有优异性能与其结构特点有密切关系:(1)α-烯烃 的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链段作为物理交联点使其既具有优异的韧性又具 有良好的加工性;(2)通过茂金属活性聚合得到的相对分子量分布窄,与聚烯烃兼 容性好,具有较佳的流动性;(3)POE 分子内没有不饱和双键,耐候性优于其它 弹性体;(4)较强的剪切敏感性和熔体强度可实现高挤出提高产量;(5)良好的流 动性可改善填料分散效果可提高制品熔接强度。

实博体育下载安装  2、POE生产有三个核心壁垒,目前全部被跨国公司

(责任编辑:宝鸡新闻网)

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