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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划上海复合材料加工热塑性复合材料日期：XX/5/17热塑性复合材料现状与发展摘要：热塑性弹性体(TPE)是一类应用广泛兼具有橡胶和塑料特性的高分子材料。目前很多橡胶领域都可以采用热塑性弹性体替代，特别是我国汽车工业的高速发展，为各种热塑性弹性体的发展提供了巨大空间。文章重点介绍了热塑性弹性体特性及应用、生产现状、市场消费和发展趋势，对我国今后TPE的开发与产业化提出了以下几点建议：开发茂金属催化剂合成的新型TPE；加快动态硫化技术和纳米复合材料技术的产业化和推广应用；推进汽车工业需要的
2、TPE国产化进程；加大TPE改性和与其他树脂的技术开发，提升TPE材料性能；研究新型TPE配方、加工助剂的使用、加工设备和加工工艺。关键词：热塑性弹性体生产应用市场发展1.概述热塑性弹性体是一种介于橡胶和热塑性塑料特性的高分子材料，具有橡胶和塑料的双重性和宽广特性，广泛应用于汽车、电子电气、建筑、医疗等领域。随着新技术的发展，促进了TPE性能的不断优化和提升，应用领域不断拓展，尤其是汽车和医疗领域需求强劲；此外由于人们环境意识的提高，材料回收性成为选材的一个重要因素，全球废弃的PVC成为环境污染璄重要问题，国外限制使用PVC呼声日趋高涨，也促进了TPE消费快逛增长。目前工业化生产TPE主要分为
3、以下几类：苯乙烯类、烯烃类、氨酯类TPU）、聚酯类、酰胺类、有机氟类、双烯类等。XX年全球TPE消费量约为1850kt过去10年全球保持年均6%左右增镟速度，XX年比XX年增长了%。目前TPE消费结构中TPS约占44%、TPO占31%、TPU占%、TPEE占%、其他TPE占9%。运输工业及有关行业已成为TPE头号下游消费市场，XX年用量约为1050kt。随着美国和欧洲汽车产量的增加，以及中国及环太平洋地区一些国家工业的迅速发展，TPE应用日益扩大，近年来增长强劲的是动态硫化热塑性弹性体。其在以汽车为中心的应用市场连续保持年均增长15%以上，作为替代软PVC和橡胶的新型高性能材料，具有成本和性能
4、上的优势。国外报道预测，未来几年苯乙烯类热塑弹性体仍居用量之首，但是所占份额呈下滑趋势；随着TPO进入汽车和医疗市场，替代传统的热固性橡胶和聚氯乙烯材料等，TPO市场份额将不断扩大，消费量快速增长。未来几年全球TPE消费将提速，预计年均需求增长率将达到7%左右，XX年全球TPE需求量将达到2200kt左右。我国是TPE重要的消费市场，XX年消费量约为300kt，其中主要是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物。随着我国近年来汽车工业高速发展，TPO类热塑弹性体的应用将迅猛增加，预计未来几年我国TPE的消费年均增长率将超过12%，XX年消费量将达到420kt左右。我国已成为全球TPE需求增长最快的国家之一，而
5、且尤其是以汽车为中心应用市场将保持年均15%20%的高速增长。2热塑性弹性体现状与进展苯乙烯类苯乙烯类TPE为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型共聚物，主要品种为SBS，目前全球TPS生产能力约为1100kt/a，年产量在800kt以上。我国SBS生产能力约为200kt/a，主要生产企业为巴陵石化、燕山石化和茂名石化，年产量约为170kt。SBS具有良好拉伸强度和弹性，耐摩擦和疲劳性能优异，且价廉物美，主要用于胶鞋、改性沥青、合成树脂改性剂和粘合剂等，其中80%左右消费量用于制鞋业。目前我国已经成为全球鞋类主要生产国与出口国，XX年鞋类产量约为65亿双，其中胶鞋产量为45亿双，出口约30亿双。由于
6、胶鞋制造是典型的劳动密集型加工产业，在我国未来发展前景十分看好，目前国内SBS尚无法满足市场需求，每年需要从中国台湾、韩国、日本和俄罗斯进口大量的SBS产品，XX年进口量约为100kt。由于SBS存在的最大问题是不耐热，为此欧美等国对其进行了一系列性能改进，其中利用SBS经饱和加氢得到SEBS，可使抗冲强度大幅度提高，耐候性和耐热老化性明显提高。SEBS不仅可以替代SBS应用，还是工程塑料类如聚酰胺、聚碳酸酯合金的增容剂。SBS或SEBS与聚丙烯熔融共聚形成互穿网络化合物，SBS或SEBS为基材与其他工程塑料形成IPN-TPS，大大提高了工程塑料的耐寒和耐热性能。国内XX年巴陵石化的SEBS中
7、试装置通过鉴定，计划未来两年内建设30kt/a的SEBS/SIS装置。近几年来，国外发达国家和地区苯乙烯类TPE产品市场成熟，需求增长稳定，国内外新品种开发主要集中在茂金属合金、医疗用无毒透明产品等方面。如国外最新开发的新型茂金属聚合物聚苯弹性体，其中苯乙烯含量达到80%，PSE与聚乙烯形成了两相连续分布的共混合金，这种合金既具有强度又具有韧性，成为力学性能优异的韧性材料。烯烃类聚烯烃类热塑性弹性体由橡胶和聚烯烃构成，通常橡胶组分为三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和丁基橡胶；聚烯烃组分主要为聚丙烯和聚乙烯。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，是热塑性弹性体中
8、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，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580kt，未来几年增长速度将高于TPE平均增长速度达到%左右，XX年全球TPO需求约为730kt。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
9、始替代进口汽车专用料，但是TPV生产较少，尚处于起步阶段。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，XX年密封条消耗TPO、TPV量约为15kt，其中TPV约为kt，由于T
10、PV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XX年密封条产量算，起码需求TPE约22kt，其中TPV应达到6kt。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：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
11、、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。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；ExxonMobil公司开发新型反应器制得TPOs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
12、代混合型热塑聚烯烃。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200kt/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。
13、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。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。聚氨酯类弹性体热塑性聚氨酯弹性体具有高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能。20世纪90年代末期至21世纪初国内引进多条TPU生产线，主要用于密封垫、密封橡
14、胶和制鞋业等生产。XX年我国TPU生产能力约为13kt/a，随着我国汽车工业的快速发展，国外引进的多条TPU生产线正在建设或计划建设之中。根据我国汽车工业协会公布的数据显示，XX年我国汽车工业对TPU的需求为8000t左右，XX年和XX年将需求TPU约kt和16kt。随着BASF公司、亨兹曼公司在上海漕泾化学工业区，烟台万华集团在宁波大榭岛开发区，拜耳公司在上海三套世界级规模聚氨酯装置陆续建设，将极大促进了我国TPU产量、品种的快速发展。国内外近年来对聚氨酯弹性体研究比较活跃，有许多新品种值得关注，如：采用纳米金属氧化物和无机盐作为抗静电材料制备的抗静电聚氨酯弹性体，或者采用在聚氨酯材料中加入
15、本征导电高分子，经过分散复合、层积复合等方式得到共混物，今后研究重点是解决本征导电高分子与聚氨酯弹性体的相溶和成型问题。此外还有一些如生物降解弹性体、聚烯烃改性的聚氨酯弹性体、形状记忆聚氨酯弹性体等。目前TPU领域最值得关注和加快产业化的技术进展有：上海塑料研究所成功开发的TPU挤出管材及由PET丝编织的增强复合软管，特别适合高压输气和输油管；BASF公司新推出的3种TPU具有优异的耐磨性和滑爽感，可以与ABS、PC、ABS/PC合金、PET、PA及多种其他热塑性塑料共混，产品成功应用于微机机壳、手提电话、电动工具夹头等；青岛科技大学开发的微孔聚氨酯弹性体是介于弹性体和泡沫材料之间的一种新材料
16、，适用于减震材料、制鞋、实芯轮胎等方面；美国Crompton公司最近开发的由聚醚三元醇和聚酯三元醇类物质等为原料制备的聚氨酯弹性体，耐磨性能比普通TPU高510倍，主要用于刹车片、驱动轮胎、轧辊等方面。其他热塑性弹性体聚酯类热塑弹性体是以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为硬段，聚醚或聚酯为软段的嵌段共聚物。TPEE最大特点是在低应力下其拉伸应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，而且低温韧性、耐化学品性、耐油性优良，且具有良好电绝缘性能。目前在汽车、家电、电动工具、体育用品等领域，TEPP主要应用于安全气囊张开门、重型卡车和越野车设备部件、密封圈、软管和导管等。二烯类TPE主要为天然橡胶的同分异构体，被称之为反式
