有谁知道TPO材料？ - 材料配件室 - 声学楼论坛

聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）由橡胶和聚烯烃构成，通常橡胶组分为三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）和丁基橡胶；聚烯烃组分主要为聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）。TPO目前已成为汽车和家电领域的主要橡塑材料，其中汽车上用量占总产量的75%以上，是热塑性弹性体（TPE）中增长最快的一个品种，TPO产品中用量最大的是EPDM/PP。

TPO生产工艺开发最早的技术是机械掺混法。随着美国高级弹性体系统（AES）公司成功开发完全动态硫化工艺制备的聚烯烃热塑性弹性体（TPV），使其性能大为改观，耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等有明显改善，成为目前TPO市场上的主流产品。动态硫化工艺成为TPO合成工艺技术主要发展方向。目前全球TPO消费量约为580 kt，未来几年增长速度将高于TPE平均增长速度达到7.5%左右，2006年全球TPO需求约为730 kt。

我国TPO开发较晚，随着我国汽车工业快速发展，加之轿车的塑化与轻型化发展趋势，近年来国内对TPO需求量迅猛增加，应用研究进展迅速，部分国产TPO专用料已开始替代进口汽车专用料，但是TPV生产较少，尚处于起步阶段。

大连理工大学开发的系列EPDM/PP产品用于生产汽车保险杠、内饰件、仪表板、风机罩、轮罩和箱包等，产品已经通过认证，目前在夏利、奥迪、捷达和奥拓等轿车中应用，品种达30余种。北京化工研究院承担国家“八五”攻关项目，进行研究EPDM/PP，产品主要是汽车保险杠和仪表板，用于上海桑塔纳、一汽解放轻型卡车和二汽重型卡车，替代进口材料，累计装车150万辆以上。中国科学院长春应用化学研究所以PP为基础树脂，EPDM为增韧剂，二异丙基苯类过氧化物为交联剂，加入刚性填料、滑石粉、碳酸钙，研制开发出汽车保险杠专用料。福州塑料研究所开发的新型改性塑料EPDM/PP，具有良好的机械强度和刚性，较高的热变形温度和适宜的熔体流动速率，可以用作汽车保险杠和仪表板。中石油吉化公司研究院建有1 kt/a的EPDM/PP生产装置，产品为JHH-221、JHH-222、2E1等三个品种，主要为一汽生产线所配套，可以用于30余种汽车配件的生产。北京燕山石化公司树脂所将PP、EPDM和云母共混制得既有耐冲击性又具有较高弯曲模量的复合材料，可以用于注塑汽车仪表板和汽车塑料件等。金陵石化研究院以高熔体指数的本体聚合物PP为基础树脂，采用非过氧化物交联体系，研制出PP/EPDM/PE汽车保险杠，该法与传统的有机过氧化物交联体相比，工艺简单、产品质量好。辽阳石油化纤公司用均聚物PP、EPDM、相溶剂、滑石粉共混，研制出高冲击性PP汽车保险杠。洛阳石油化工总厂以PP和EPDM为主要成分研制出新的汽车方向盘专用料，综合性能优良。目前EPDM/PP用作汽车保险杠已成为汽车工业发展趋势，如日本汽车保险杠80%采用EPDM/PP制造，西欧也有60%左右。近年来我国汽车工业呈现超高速增长势头，2003年汽车生产量为444.37万辆，成为世界汽车第四大生产国。业内专家预计未来我国汽车工业仍将保持快速增长势头，2010年将达到800万辆，其中主要增加轿车产量，同时轿车的国产化率也在不断提高。2003年我国汽车仅保险杠和仪表板消耗EPDM/PP就达17.1 kt，预计2006年我国汽车工业对EPDM/PP需求量将达到30 kt左右。

目前TPV作为汽车密封条的优越性已被国内行业人士认识，高分子量的TPV由于耐磨性好、摩擦系数小，作为汽车玻璃导槽密封条的挤出用料，更可作为汽车橡胶密封条的接角材料。水发泡海绵状TPV在国外已研制成功，成为今后取代海绵橡胶制作汽车密封条的新趋向；且TPV着色工艺简便，常作为汽车密封条外装饰层材料。目前国内数家密封条企业引进彩色TPV和彩色橡胶共挤包覆橡胶密封条生产线，另外橡胶密封条在集装箱、建筑等领域也有应用。然而国内TPV生产量少、品种少、质量差，需求主要依赖进口，2003年密封条消耗TPO、TPV量约为15 kt，其中TPV约为2.5 kt，由于TPV价格昂贵，因此在某种程度上限制了在国内使用。假设我国密封条生产达到国外应用材料同类水平，按2003年密封条产量算，起码需求TPE约22 kt，其中TPV应达到6 kt。

除汽车工业外，电线电缆业是TPO消费又一重要领域。随着我国通讯事业迅速发展，对电线电缆质量和数量提出更高要求，原有的电线电缆生产工艺逐步淘汰。目前国内电线电缆企业众多，假设电缆采用TPO，用挤塑工艺生产，不但生产效率提高，而且产品质量也随着提高，同时可以简化生产工序，废旧制品及边角余料也可以回收利用，产品成本可以降低20%～50%。在家用电器领域中TPO的应用市场潜力较大，国外众多洗衣机配件采用EPDM/PP，但是在我国由于价格较高，目前只有海尔和小天鹅电器公司进行应用，预计2006年汽车以外工业将消费TPO约为18 kt。

基于上述，2006年国内市场对TPO的总需求约为54 kt，业内专家预计未来几年我国TPO需求增长率将保持10%～15%的高速度增长，2010年国内TPO需求量将达到80～100 kt。

由于TPO在汽车和电子电气中应用的重要性和良好的前景，使其成为TPE中增长最快的一种，因此新工艺和新产品开发与生产方兴未艾，特别值得关注的技术有：

（1）动态硫化TPO合成。动态硫化烯烃热塑性弹性开发生产是TPO发展中的里程碑，TPV成为TPE世界中增长最快的品种，近年来年均增长率约为15%。主要是在低比例的热塑性塑料基体中混入高比例橡胶，再与硫化剂一起混炼的同时使弹性体发生化学交联，形成的大量橡胶微粒分散到少量塑料基体中，所以TPV的强度、弹性、耐热性、抗压缩永久性显著提高，热塑性、耐化学性及加工稳定性也明显改善。由于其加工方法和性能最贴近硫化橡胶，因此大量替代汽车用橡胶制品，目前全球消费量约为100 kt。代表性产品为AES公司生产的系列品种Santoprene(EPDM/PP-TPV)和Geolast（NBR/PP-TPV），如AES公司开发TPV新系列B100，是第一个能直接连接ABS、PC、ABS/PC共混物、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等塑料的TPV，能形成牢固连接键，不需要粘接剂。目前Satoprene系列产品日新月异，国外著名高档轿车多选用其制备车用橡胶件。另外国外知名的EDPM公司都先后推出有自己特点的TPV产品，如日本三井化学公司的Milastomer等。

（2）反应器直接制备TPO。国外近年来反应器直接制备热塑性聚烯烃发展迅速，市场需求量快速增长，预计欧美地区未来年均需求增长率将达到15%左右，亚洲国家需求增长率要略低一些。由于反应器直接制备TPO是在聚合反应过程中得到，省去合成橡胶粉碎和共混挤出过程，采用乙烯替代EPDM，故生产成本低。如Basell公司采用特种催化剂在聚合阶段制备软聚合物反应器直接制备TPO，大大降低产品成本；Exxon Mobil公司开发新型反应器制得TPO_s（柔性聚烯烃）结合茂金属技术，具有硬度和抗冲击的平衡。目前欧美国家已经开始使用反应器直接制备热塑性聚烯烃逐渐替代混合型热塑聚烯烃。

（3）茂金属催化剂合成TPO。20世纪90年代茂金属催化体系用于橡胶工业化生产，成为合成橡胶最突出的进展之一。茂金属催化乙丙橡胶与传统乙丙橡胶相比具有产物的相对分子量分布窄；产品纯净颜色透亮、聚合结构均匀；尤其是通过改变茂金属结构可以准确地调节乙烯、丙烯和二烯烃的组成，在很大范围内调控聚合物的微观结构，从而合成具有新型链结构的、不同用途的产品。自1997年开始工业化生产至今，全球茂金属催化乙丙橡胶产能已达200 kt/a以上；我国也开始茂金属乙丙橡胶研究和中试生产。茂金属催化合成的氢化丁腈橡胶价格比传统方法合成要低很多；这些茂金属合成橡胶性能特殊，以此为基础合成TPO具有更好性能。近年来国外许多新型高性能TPO结合茂金属技术，如杜邦公司、DOW化学等合作开发TPO复合物和合金新技术，以茂金属聚烯烃弹性体为基础，并在全球范围内推广新一代复配技术。应用该技术的热塑性弹性体可以承受较高温度，并具有较高熔体强度、良好加工性能及较佳的终端产品使用性能。Exxon Mobil公司利用茂金属催化剂和新型溶液聚合工艺生产出丙烯-乙烯专用Vistamaxx系列TPO，有希望在非常柔软织物和薄膜到非常高硬度TPO中得到广泛应用。

（4）其他方面，提高TPO的力学性能、热特性，或者使之具有导电性和阻燃性等新功能的方法，通常是在TPO中添加无机或有机填充剂。近年来填充剂达到纳米级，粉末分散的纳米复合TPO材料引人注目，因为纳米填充剂可以大幅度增加表面积和减少粒子间的距离，可以产生许多意想不到的新功能。对纳米复合TPO的主要影响因素有：填充剂的粒径和形状、聚合物与填充剂的界面粘合强度、填充剂的分散状态等。业内专家一致认为通过纳米复合材料和动态硫化技术相结合，可以开发出更高更新性能的TPO。随着近年来人们对电子射线的认识越来越深入，电子束辐射技术已经成为高分子材料改性的强有力技术手段，利用电子射线生产TPO正变为热点。通过电子射线、辐射线交联等后硫化手段提高TPO性能应值得国内业界高度重视。TPO除汽车、电子电气和建筑工业应用外，在医疗领域替代热固性橡胶加工制品，更清洁卫生，将成为未来发展趋势。

主题：有谁知道TPO材料？