[00327212]聚丁烯热塑性弹性体的合成及应用开发

　　1-丁烯属于国家“十二五”规划重点支持的碳四资源之一，目前我国每年有近 200 多万吨的 1-丁烯资源尚无充分利用。我们团队采用自主开发的催化剂体系催化 1- 丁烯聚合，可以制备具有典型热塑性弹性体性质的材料- 聚 1-丁烯热塑性弹性体（PB-TPE）。溶液法生产 PB-TPE 已在实验室完成 10 升聚合釜小试，聚合工艺简单成熟，已经完成实验室中试。

　　采用自行设计、制作、安装的反应挤出聚合装置，可以实现丁烯从气态单体进料，到固 体颗粒聚合物出料的一整套反应挤出聚合工艺，可以实现无溶剂化、高效化、低成本生产工 艺。是一种聚合方法和聚合工艺上的创新。

　　这种新型的 PB-TPE 特点是熔点高（105～110℃），结晶度 10～50%可控，分子量30-125 万可控，可采用注塑工艺或挤出工艺加工成弹性体制品，可部分替代市场上的 POE 和三元乙丙胶等聚烯烃弹性体。

　　项目背景：

　　丁烯-1（Bt-1）主要来源于乙烯装置及炼厂催化裂化装置副产的碳四馏分， 经抽取分离丁二烯后，抽余油中仍有 15～30%的 Bt-1（我国总计近百万吨/年）等重要化工原料，但是只有不到十万吨 Bt-1 被分离出来作为线性低密度聚乙烯（LLDPE）的第二单体利用，其它大部分作为液化气烧掉了，是很大的资源浪费。因此，综合利用 Bt-1 资源，开发 PBt-1 系列新材料具有重要的社会和经济意义。Bt-1 属于α-烯烃，如同全材料聚乙烯（HDPE.LDPE.LLDPE.POE）、聚丙烯（iPP.PPR.sPP.aPP）一样，PBt-1 根据链结构的规整度和结晶度不同，性能有很大差异，包括塑料、热塑性弹性体、弹性体等材料，开发不同结构的 PBt-1 有很大的发展前景。但目前 PBt-1 工业在我国还处于空白，因此研究开发 PBt-1 材料应该引起国家充分的重视。

　　聚丁烯-1 热塑性弹性体（PB-TPE）则是一种全新的材料，目前国内外都没有产品，由于 PB-TPE 性能特别适合于做防水卷材和绝缘材料，用于代替现有 POE 和 EPDM 场合使用。国内市场需求量也是很大；无规聚丁烯-1（aPP）则可以作为一种弹性体材料来使用，从而增加目前弹性体的品种。我国是橡胶消耗大国，自产的天然和合成橡胶只能满足不到一半的用量，每年需要进口 200 多万吨天然胶和合成橡胶。我们开发的 PB-TPE 投入市场可代替部分弹性体用途，可以减少进口压力，为国家节省外汇。相对溶液聚合工艺，反应挤出工艺具有突出的优势，本课题的开展在技术领域的贡献也不可估量。

　　关键技术和创新点：

　　1.采用本研究室自行研究和开发的负载钛催化体系，引发 Bt-1 聚合得到全同含量为 50-70%、结晶度为 15-25%（较国外报道的 25-40%的结晶度更低）的具有典型弹性体性质的 PBt-TPE 新材料，聚合活性可以达到 2500Kg/molTi 以上，这是我室具有独创性的成果（已申请中国发明专利）。

　　2.反应挤出聚合装置的设计，具有自主知识产权。这套装置灵活多变，除了可以进行本项目的聚丁烯热塑性弹性体的合成，还可以通过改变预聚合装置，生产多品种聚丁烯系列材料。同时，这套装置还可以用于二烯烃如丁二烯、异戊二烯及苯乙烯的本体聚合，对目前合成橡胶工业的工艺改革很有价值。

　　社会经济效益：

　　丁烯这一化工原材料的利用一直以来比较低，大部分作为液化气烧掉。通过本项目的研发，可将丁烯加以利用，变成非常有用途的橡胶新材料，提高石油利用率，这将是非常显著的社会效益；

　　热塑性弹性体是一个发展速度最快的高分子合成材料之一，如 EPDM/PP.POE.SBS 及聚氨酯弹性体等，其市场应用非常广泛。和这些材料相比，采用反应挤出合成的 PBt-TPE 具有合成工艺简单、能耗低、效率高和价格便宜等多方面的优势，完全有希望部分取代上述价格都很高的热塑性弹性体使用。特别是在我国 Bt-1 还没有充分利用，资源丰富，价格较低的情况下，合成的 PBt-TPE 有很大的社会和经济效益。

　　其最可能的应用领域有：

　　1.防水卷材 作为防水卷材来使用，PBt-TPE 完全能够满足力学性能要求。PBt 分子链为饱和碳链，其耐天候老化性能比不饱和橡胶要好，与 EPDM 差不多。加之 PBt-TPE 是热塑性弹性体，无须硫化，加工费用低，卷材接头可用热塑法直接粘结，粘结牢固，解决了EPDM 卷材接头粘结难的问题。PBt-TPE 防水卷材的性能与 EPDM 防水卷材接近而成本价格却低得多；与目前使用 SBS 和 a-PP 改性的沥青防水卷材价格相当但使用性能却好得多， 因此是会有较强市场竞争力的，这将为 PBt-TPE 的发展提供很好的机遇。

　　2.电器绝缘材料 PBt 电绝缘性能优秀，体积电阻率可达 1016Ω·cm 以上，防水渗透性能和耐撕裂、耐磨性好，而且可象塑料一样加工，对于海底或地下电缆.光缆的绝缘包覆层（不需要高于 100℃以上的耐热温度）等是较为理想的材料。在许多场合也可替代增塑 PVC 使用。

　　3.耐酸碱胶板和普通工业胶板 PBt 耐酸碱性能极优，力学性能可达到普通胶板要求，而且无需硫化交联，可直接成型，填充量大，生产成本低，可望在这方面获得应用。

　　4.PP 的增韧改性材料 PP 常用橡胶主要是 EPDM 改性增韧，PBt-TPE 的结构与 PP 极为相似，相容性好，因此可替代 EPDM 等用于 PP 的增韧改性。

　　5.其它 如作为薄膜、发泡、鞋底材料等。作为一种新型热塑性弹性体材料，其应用途径将是很广阔的。