技术进展：聚烯烃类弹性体——现状与进展

著：李伯耿，张明轩，刘伟峰，王文俊

（浙江大学化学工程与生物工程学院，化学工程联合国家重点实验室，浙江 杭州 310027）

摘要：

综述了聚烯烃类弹性体的国内外发展现状与研究进展，介绍了二元乙丙胶（EPM）、三元乙丙胶（EPDM）、茂金属三元乙丙胶（mEPDM）等乙丙弹性体，及乙烯/α-烯烃无规共聚物弹性体（POE）和嵌段共聚物弹性体（OBC）等的主要生产商、产品商标、牌号及性能特点，以及合成工艺与催化剂体系的发展。指出POE、OBC类热塑性弹性体不仅具有聚烯烃类弹性体卓越的力学性能，而且成型加工简便、可回收使用，发展迅速。茂金属催化剂具有活性高、对α-烯烃共聚能力强和单一活性中心的优点。我国目前尚不能进行mEPDM、POE、OBC等性能更为优异、利润更为丰厚的聚烯烃弹性体和热塑性弹性体的生产。要进行这些产品的自主开发，必须加强对耐高温茂金属催化剂和烯烃高温溶液共聚工艺的研究。

聚烯烃类弹性体是由乙烯与丙烯或其他α-烯烃（如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等）共聚而成的一类聚烯烃材料。与聚烯烃塑料相比，其分子链内共聚单体的含量更高，密度更低。目前，聚烯烃类弹性体主要有乙丙共聚物和乙烯/α-烯烃共聚物两大类，其中乙丙共聚物弹性体包括二元乙丙橡胶（EPM）和三元乙丙橡胶（EPDM）两种，乙烯/α-烯烃共聚物弹性体则主要有乙烯/α-烯烃无规共聚物（POE）和乙烯/α-烯烃嵌段共聚物（OBC）两种。随着催化剂技术和合成工艺的不断进步，虽然也有丙烯基（即丙烯为主单体）弹性体的文献报道，但从性能看，它们更应称之为聚烯烃塑性体（polyolefin plastomer，POP）。

与其他种类的弹性体相比，聚烯烃类弹性体主链均由稳定的饱和单键组成。一些聚烯烃弹性体通过引入一定量的双烯类第三单体使侧链含有少量的双键，但在硫化过程中仍会因反应而消除。而且，聚烯烃类弹性体分子内无极性基团。正因为这样的结构特点，使得聚烯烃类弹性体具有优良的耐老化性、耐腐蚀性、耐热性和耐水蒸气性等，因而被广泛地应用于汽车、建材、电线电缆、医疗器械、儿童玩具等领域。

文章综述了聚烯烃类弹性体的国内外发展现状与研究进展，介绍了各种聚烯烃弹性体的主要生产商、产品商标、牌号与性能，重点讨论了聚烯烃弹性体合成工艺与催化剂体系的特点，以及本文作者课题组近期的研究进展，提出了我国该领域发展的建议。

表1  乙丙弹性体的主要生产商及典型牌号的性能和用途

表2  POE的主要生产商及典型牌号的性能

表3  Dow化学OBC产品的主要牌号和性能

表4  几个Z-N溶液聚合法生产乙丙弹性体的工艺条件对比

随着催化剂和生产技术的不断进步，聚烯烃类弹性体的品种不断丰富、性能不断拓展。但遗憾的是，我国聚烯烃类弹性体的生产目前还基本局限于三元和二元乙丙橡胶，性能更为优异、利润更为丰厚的mEPDM、POE、POP类弹性体、热塑性弹性体及塑性体等均未实现产业化。加强政策引导和资金投入，进行此类产品的开发，应当成为我国聚烯烃和合成橡胶工业产品转型升级的重要选择。

溶液聚合因溶剂的引入，使过程的能耗增加。虽有悬浮和气相聚合生产乙丙弹性体的文献报道，但与绝大多数其他合成橡胶一样，为确保生产过程的稳定运行，聚烯烃类弹性体的生产应首选溶液聚合工艺。高活性催化剂的应用，可免除聚合后催化剂的洗脱，使过程的能耗降低。

对于茂金属催化的乙烯/α-烯烃的溶液聚合，为使聚合反应在均相溶液状态下进行，需将聚合温度设定在聚乙烯链段的熔点以上。因此，耐高温的高活性、高共聚能力的催化剂以及与该催化剂相应的聚合动力学、聚合反应器混合与传热过程的强化研究极为重要。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0462

文章来源：《化工进展》2017年第36卷第9期：3135-3144

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