POE在塑料改性工业中的应用山东旭日汽车饰件有限公司杜华摘要：本文介绍了不同生产厂家POE系列牌号的性能，并着重描述了十多年来POE在塑料改性领域内（改性PP、PE、PVC、PBT、PET、PC、PA、PS、SAN）的应用情况、结构特点、加工流动性等。

关键词：POE增韧加工参数特点INDUSTRIAL APPLY IN PLASTIC TOUGHENING BY POEDu Hua（Shandong Xuri Automobile Assorted Items Co.Ltd.，Rizhao262300,China）ABSTRACT Different manufacturers concepts behind POE series brand of performance by introduces in this paper,and emphatically describes the ten years in the field of plastic modification application blend by POE(modified PP,PE,PVC,PBT,PET,PC,PA,PS,SAN),the structure characteristics,processing liquidity,etc KEY WORDS POE Toughening Processing Parameters Features1、前言从合成塑料投入到工业应用那一刻起，塑料改性的技术研究便伴随产生。

所谓改性塑料。

是指通用塑料经过填充、共混、增强等方法加工，从而使它们具有阻燃、高抗冲、高强度等性能。

是实现以塑代木、以塑代钢的重点发展领域。

改性塑料是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。

为了降低塑料制品的成本，提高或改善塑料材料某些方面的性能，成为人们热衷于研究的重点。

历经几十年数代人员的研究，塑料改性已经由简单共混发展到多性能、全方位的立体改性，随着化学改性、互贯网络技术的发展，改性塑料已经广泛营业应用到从生活到工业、航天等各个领域。

在塑料改性的发展历程中，每一项新技术、新材料的发现与合成，都给如火如荼的塑料改性行业带来革命性的发展。

合成于上世纪九十年代的POE，随着国人对其性能的逐渐认识和接受，进入本世纪后，关于POE在各品种塑料改性方面的研究、应用获得了巨大成功。

聚烯烃弹性体(POE Polyolefin Elastomer)是Dow化学公司于1994年采用限制几何构型催化剂及相关的Insite专利技术(CGCT)合成的乙烯-辛烯共聚物，其辛烯含量>20wt%[1],其结构式如下所示：在乙烯分子中引入辛烯分子后的共聚物,辛烯含量在20%～30%,其弹性比TPO更好,低温延性比EPDM和EV A(乙烯乙酸乙烯共聚物)更好。

它的主要特点为：良好的加工性、具高剪切速度依存性、易操作使用性、产品均匀为颗粒状;分子量分布窄、低分子量成分少、无粘缠性、无恶臭、透明性优;比重0.86～0.91,质轻;分散性良好,适于作树脂改性剂[2]。

在随后的十多年间，日本三井、美国埃克森、韩国LG公司陆续开发POE成功，2003年埃克森开发成功以丙烯基为基体的弹性体[3]，为了本文叙述方便，我们把它归入POE之列，随着POE的面市及推广，经过10多年的技术研发及应用，以EPDM为代表的增韧塑料大有被POE一通天下之势。

笔者就POE在塑料改性方面的应用情况进行一下细致描述。

2、不同厂家POE性能随着POE合成技术的日趋成熟，包括陶氏、三井、埃克森、LG等公司陆续开发出了一系列牌号，逐渐应用到不同的生产、使用领域。

为了使阅读本文的读者对各大公司生产的ＰＯＥ有一个全面了解，正确、合理选择使用不同牌号的ＰＯＥ应用在不同领域。

笔者通过上述企业网站、经销商收集整理了各大公司生产的ＰＯＥ（包括乙烯－辛烯共聚物及丙烯－乙烯共聚物）牌号，供阅读本文的读者使用。

其中部分ＰＯＥ性能参数来自于网友的友情提供。

为保持表内单位的统一，笔者在整理这些牌号的性能参数过程中，对部分牌号的性能参数进行了删减。

下述2.1 2.6是不同生产商生产的POE（包括乙烯－辛烯共聚物及丙烯－乙烯共聚物）各牌号性能参数表：2.1埃克森公司丙烯基POE性能参数2.2韩国LG公司乙烯基POE性能参数2.3日本三井乙烯基POE性能参数2.4陶氏丙烯基POE技术参数2.5陶氏乙烯基POE性能参数2.6埃克森公司乙烯基POE性能参数其中部分参数提供薄膜测试参数。

3、POE的结构与性能3.1乙烯基POE性能特点以陶氏EnggaePOE为代表的乙烯基POE作为新型的聚烯烃弹性体，具有以下优点[4]：（1）、辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，使它既有优异的韧性，又有良好的加工性。

（2）、没有不饱和键，耐候性优于其它弹性体。

（3）、分子量分布窄，与聚烯烃相容性好，具有较佳的流动性。

（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的分散效果，同时亦可提高制品的熔接痕强度。

其形态结构示意图如图一[5]。

图一、POE形态结构示意图3.2、丙烯基POE性能特点以埃克森Vistamaxx为代表的丙烯基POE具有如下特点[3]：(1)、其丙烯质量分数在70%以上,组成与结晶性介于无定型的乙丙橡胶与结晶性的聚丙烯之间,是一种柔软且有弹性的聚烯烃材料。

（2）、乙烯单元有效地破坏了聚丙烯的链段规整性,使共聚物分子链的柔顺性增加;Vistamaxx是一种透明性高、力学性能优异的弹性体材料.图二、偏光电镜PP与POE照片（3）结晶具有聚丙烯α-型晶体结构特点,分子链中较短的链段可以在室温以下结晶表现出二次结晶现象。

同时，偏光电镜观察（图二）其结晶度很小且结晶不完善。

3.3、POE的填充特点图三碳酸钙用量对POE性能的影响图四炭黑用量对POE性能的影响图五石油蜡的用量对POE性能的影响孙阿彬等人[6]选用塑料、橡胶、弹性体常用的碳酸钙、炭黑、石油蜡三种填料研究了不同填料对POE材料性能的影响。

研究表明：酸钙的加入使POE的强度和伸长率下降，硬度提高；炭黑的加入使其拉伸强度和断裂伸长率下降，硬度和撕裂强度上升，当炭黑用量为40份时，综合性能较佳；而石蜡油的加入则使其强度和硬度下降，断裂伸长率提高。

如图三、四、五3.3、乙烯基与丙烯基对材料性能的影响为比较不同生产商生产的不同基体POE使用性能，笔者选取了部分不同厂家生产的不同基体的POE，用了半年时间进行了对比试验，试验选取了在配方体系中进行，配方POE使用量为10份，测试项目为拉伸强度与冲击强度，如表（一）所示：其中的丙烯基对材料拉伸强度做出的贡献，除个别品种外，乙烯基POE对材料的冲击强度影响明显超过丙烯基POE。

这就为在实际应用过程中根据对韧性、强度的需求选择不同的弹性体提供了借鉴。

下面描述使用的弹性体均为实际应用过程中所用的乙烯-辛烯共聚物（POE）。

４、ＰＯＥ在改性聚烯烃中的应用4.1、POE与EPDM、SBS增韧对聚烯烃基体性能的影响研究表明[7、8]：以PP为基体增韧改性体系中，当加入量低于20%时，增韧效果POＥ﹥ＥＰＤＭ﹥ＳＢＳ，当加入量超过２０％时，增韧效果ＥＰＤＭ﹥ＰＯＥ﹥ＳＢＳ。

这可能是在共混体系中ＰＯＥ分散更好的原因。

在对弯曲模量影响方面，按影响从大到小顺序分别为：ＥＰＤＭ、ＰＯＥ、ＳＢＳ（见图六）：图六、ＰＯＥ、ＥＰＤＭ、ＳＢＳ对ＰＰ冲击、弯曲模量的影响另有研究表明[9]：当产生交联时，ＰＯＥ的交联程度不如ＥＰＤＭ，但力学性能不低于ＥＰＤＭ。

这一点对于经常在塑料改性上采用过氧化物来调整流动性来说是非常重要的。

见表二表二、ＤＣＰ用量对ＰＯＥ、ＥＰＤＭ力学性能的影响４．２、ＰＯＥ改性ＰＰ情况我国对ＰＯＥ在塑料改性方面的研究始于１９９６年中科院化学所王德禧等人[10]将POE作为PP增韧改性剂的开发研究。

在随后的几年里，关于POE改性塑料的研究进展一直缓慢，直到进入2000年后，随着改性技术行业对POE充分的认识，有关POE改性塑料的研究才如雨后春笋般全面开展开来。

笔者对于POE改性方面的认识始于1999年，并于1999年底开始进行POE增韧PP方面的改性研究工作，取得一定成绩。

笔者采用15%POE8150增韧PP制得冲击强度达到560J/M的保险杠材料，采用12%POE8150增韧制得冲击强度为170J/M的仪表板专用材料，并于2000年初投入生产使用。

其性能指标如表三：表三、POE增韧PP保险杠、仪表板性能指标[11]易云高等人[12]在2000年对POE增韧PP情况进行了研究，该实验证实PP经POE增韧后，其冲击强度显著提高，当POE含量超过30份后，POE用量的增加对材料冲击强度贡献已经不大，添加POE后的PP弯曲强度随POE用量增加而降低，当POE用量达到一定质量分数后，由于部分粒子有机会聚集粘结在一起,形成双连续相，从而使得拉伸强度增加。

值得注意的是：在－２０℃低温环境下，当ＰＯＥ用量超过一定质量分数后，其冲击强度出现下降的现象。

结果见图七：（a）（b）（c）图七、POE含量对PP性能的影响a、b为2３℃的拉伸、冲击变化关系；ｃ为－２０℃冲击强度变化关系图八、不同ＰＯＥ用量下ＰＰ／ＰＯＥ的ＴＥＭ照片杨柳[13]通过对ＰＰ／ＰＯＥ共混体系进行透视电镜分析（ＴＥＭ）（见图八）发现：ＰＯＥ与ＰＰ之间相界面较模糊．说明它们之间具有较好的相容性，随着ＰＯＥ添加量的不断增加，分散相的粒径不断增大。

为使海－岛结构两相体系共混物具有预期的性能，其分散相的平均粒径应控制在某一最佳值附近。

按照银纹支化理论，若橡胶颗粒的粒径过小，就会被埋在银纹中。

而不能发生支化，起到增韧的效果。

同时，若橡胶颗粒的粒径过大，则银纹在塑料基体中的扩展无法达到一定的加速度。

研究结果已表明，橡胶颗粒的粒径在０．４１ｍ时，具有最佳的增韧效果。

因此，ＰＯＥ的添加质量分数在１５－２０％时具有较好的增韧效果．同时ＰＯＥ的添加量过多．也影响了基体的其他力学性能，这与上面易云高等人[12]的研究结果相对应。

应继儒等人［１４］通过使用毛细管流变仪测试研究了ＰＰ／ＰＯＥ共混体系流变性能（图九）。

当ＰＯＥ的添加量低于１０％时，ＰＰ与ＰＯＥ具有非常好的相容性，当ＰＯＥ添加量超过２５％时，ＰＰ与ＰＯＥ的相容性减弱，这也更进一步验证了易云高等人[12]的研究结果。

图九、ＰＯＥ含量对共混体系粘流活化能的关系曲线王凤娟等人[15]使用双螺杆挤出机研究了ＰＰ／ＰＯＥ的加工性能。

随着螺杆转速的提高，分散相尺寸先减小后增大，分散相的均匀程度先提高然后再有所下降。

且存在最佳的螺杆转速为84rad/min，并且存在最佳加工温度为22０℃。