POE的性能及在聚烯烃树脂改性中的应用

刘岩

（黑龙江省润特科技有限公司研发部）

摘 要：在茂金属聚烯烃中，POE是一种经过在催化作用后形成的一种弹性体，这是在传统三元乙丙橡胶基础上的创新，在力学性能方面具有显著的作用，并且能够在加工的过程中还具有流变性的特点，可以说，POE是一种创新型的材料，过去的聚烯烃树脂很难有效的抗击冲击，但是在POE的作用下，这一情况得到了有效的改善，是一种良好的改性剂，在本文的论述中主要探讨了POE的主要性能以及在聚烯烃树脂改性过程中的具体应用，希望在今后的实际工作中有所帮助。

关键词：聚烯烃弹性体；三元乙丙橡胶；改性剂；聚乙烯；聚丙烯

在新研制的材料中，POE是一种新出现的材料，美国的一个化学公司应用了限定几何构型的催化技术研制了这一种新型材料，这种技术在生产的过程中可以保证分子链的饱和，能够对结构进行人为的控制，同时在相对分子质量方面也具有一定的单体分布趋势，能够保证更加长远的使用，并且还能忍受紫外线，在力学性能方面的效果也是尤为突出的，能够在很多生产过程中起到有效的保护作用，在价格方面也是十分适中的，具有较高的性价比，因此值得进一步推广。

1、POE的性能特点

从自身的性能特點上来进行分析，这是一种运用溶液法之后进行聚合最终获得的一种材料，其中的单体辛烯大约有20%以上的含量，具有较低的密度，在聚乙烯链的结晶区能够承载一定的负荷，由此便形成了无定型区，具有橡胶弹性，通过对聚合物的微观观察可以发现其在宏观方面是具有他一定性能的，具有比较特殊的分子结构，能够满足综合性能上的要求，这与传统的弹性体相比具有十分显著的优势。具体来说，主要包含以下几个方面的特点。

首先是在分子链的结构中不包含不饱和键，其中含有的叔碳原子比较少，能够保证热稳定以及耐候性。其次是在外形方面呈现颗粒状，能够直接与聚丙烯相互结合在一起，在混合方面更加快捷，也更加均匀。第三是具有抗敏感性，相对分子质量呈现均匀的分布，在加工的过程中不容易让边缘出现卷曲的状态。第四是能够采用过氧化物、辐射以及硅烷实现交联，其性能更加优越，相比于二元乙丙橡胶等具有更加显著的效果。第五是在材料透明度方面更高，最后在加工性以及力学性能方面也能够保持一种平衡，这是一般材料所不具备的。

2、POE与传统EPDM的比较

通过与传统的汇EPDM相比较可以发现，在传统的分子主链结构中，主要呈现出饱和状态下的结构，能够对聚丙烯的缺口加以进一步的改进，但是这种材料的不足之处主要体现在耐候性以及热稳定性方面，在加工的过程中也是存在一定缺陷的，所以在POE材料出现以后，这一问题得到了有效的解决，能够弥补聚丙烯中存在的不足，在韧性以及透明性方面也具有更高的水平，在相关工作人员的研究中可以发现，POE在改性以后的韧性依然没有发生改变，可以见其在生产方面所具有的优势，能够有效的弥补冲击强度不足的问题，同时也保证了成型周期的进一步缩短。

将POE当做抗冲击的改性剂是具有一定现实意义的，因为其具有突出的优势。首先是相比较于EPDM，其侧乙基的长度要优于侧甲基，在分子链中能够形成一种联结的关系，所以能够起到缓冲的作用，这样银纹也就不会因为受力的影响而造成裂纹的现象，具有更好的增韧效果。其次是在长链支化结构中，主要是对POE加以进一步的改进，在加工流变性能方面更加优越，这样POE在熔体弹性以及剪切敏感性方面就会变得更加理想，具有更好的分散状态，而不会轻易的出现破裂的现象，具有较强的抗冲击性。最后是在提高了抗冲击性的同时，产品的屈服强度并不会降低，依然保持在原状态中。

3、POE在聚烯烃树脂改性中的应用

3.1PE/POE体系

近年来，木塑复合材料因其成本低、质量轻、机械性能好等优点受到普遍关注。但热塑性塑料在填充木粉后变脆，限制了木塑复合材料的应用和推广。李兰杰等采用废木粉填充高密度聚乙烯（HDPE）制备木塑复合材料，用茂金属聚乙烯（mPESP1520）和POE分别对复合材料进行改性。在两者用量小于12%时增韧效果相差不大，但用量大于12%时，用POE增韧的复合材料的冲击强度和断裂伸长率增加迅速，而用mPESP1520增加幅度比较平缓。M.J.O.C.Guima-raes研究了HDPE与POE共混物的力学性能和热性能。热分析结果表明HDPE和POE具有良好的相容性，共混材料的拉伸强度和断裂伸长率提高，当POE含量在10%左右时，材料在室温下具有较高的强度和冲击韧性。

POE改性聚乙烯（PE）制备的发泡材料具有良好的弹性和强度，可用于制作粘合胶带。将30份含离子结构的PE和6.5份偶氮二甲酰胺加入到100份质量比为3：7的POE和乙烯-辛烯（含量小于20%）聚合物AffinityPL1845组成的混合物中，挤成片材后辐射交联，在250e下发泡，所得1mm厚的泡沫片材具有良好的韧性，其横、纵方向的弯曲强度可分别达到30.2MPa和24.3MPa。

POE未经接枝改性，树脂相与无机粒子形成相互分离的结构。而POE经过马来酸酐（MAH）接枝改性后与填料粒子的相容性提高，在熔融加工中形成树脂包覆无机粒子的结构，能充分发挥无机粒子对树脂的增强或增韧作用。由于单纯对POE接枝MAH成本高，而且POE的软化点低，所以在设备上必须增加水环切粒，这样不仅接枝物的接枝率高，熔体流动速率大，而且产品为白色透明颗粒，质感好，无异味，改善了单纯POE接枝加工上的困难，降低了成本。

3.2PP/POE体系

冯予星研究发现PP/POE共混合金呈两相结构，POE在PP连续相中形成“海-岛”结构。随着不同门尼粘度POE的加入，POE在PP1947基体中的粒子大小不同，PP1947/POE8180中POE分散相粒径最小，说明POE8180与基体PP1947有较好的相容性。加入20份的POE8180就可使共混合金发生脆韧转变，POE在PP中引发大量的银纹，有效的提高PP的常温、低温冲击强度。

赵枫等发现PP/POE/PE体系的熔体流动速率、屈服强度、弯曲强度和弯曲弹性模量随着POE的增加而下降，当固定POE质量分数为16%，在均聚PP（PPH）/POE共混物中加入共聚PP（PPB），且PPHBPPB的质量分数为1：1时体系的冲击强度提高了300%，这样完全可以减少POE的含量降低成本。将POE质量分数降为10%，并加入10%PE，共混体系的冲击强度并不随着增韧剂POE的减少而降低，体系的刚性也没有较大变化，因此PE的加入起到了一种辅助增韧剂的作用，PP/POE/PE三元共混体系具有较好的协同效应。

郭红革采用半有效硫化体系（S/促CZ）制得丁腈橡胶、丁苯橡胶、EPDM、POE的母炼胶，并与PP在高温辊上动态硫化。测试发现POE/PP的力学性能最好，其拉伸、撕裂强度可分别达到9.82MPa和49.26N/mm，但体系流动性较丁腈橡胶/PP差些。

4、结语

POE采用茂金属催化剂体系合成，其聚合物组成、相对分子质量及其分布都是可控的，而目前市场对产品质量和性能的优化及按需定制材料性能的要求越来越强烈，同时世界范围内EPDM严重缺货，价格居高不下，POE一经问世便引起了人们的关注。因此笔者认为加强研究如何进一步提高POE与树脂基体和填料之间的相容性，如加强对POE接枝改性以及与POE形成共聚物的研究，可以使POE得到更加广泛的应用和发展。

参考文献：

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