POE是乙烯和辛烯的共聚物,其中共聚單體辛烯(C8H16)的含量為20%-30%。
分子結構中辛烯的存在破壞了乙烯的結晶,但是同時也賦予共聚物優良的透明性和良好的彈性。
在常溫下乙烯的結晶作為物理交聯點,在高溫下乙烯解結晶使共聚物具有塑性。窄的分子量分布使POE具有較高的拉伸強度和抗沖擊性等。
由于辛烯的支化作用,使得共聚物的熱敏性大大提高,大大增強了聚合物的可加工性。
與EPDM和EPR相比,α-烯烴在共聚單體中的比重較小,大大減少了分子骨架上的叔氫原子,這使得POE的耐熱氧老化性能大大提高。
一、POE的結構
采用溶液法聚合工藝生產的茂金屬聚乙烯彈性體是在茂金屬催化體系作用下由乙烯和α-烯烴共聚而成,α-烯烴一般為1-辛烯,其分子結構如下圖所示。
在聚合過程POE分子鏈中的樹脂相(聚乙烯鏈)結晶區起到了物理交聯點的作用,一定量辛烯的引入削弱了聚乙烯鏈結晶區,形成了橡膠相從而成為具有橡膠彈性的無定型區,使得POE成為一種性能優異的熱塑性彈性體。
微觀結構決定聚合物的宏觀性能,與傳統聚合方法制備的聚合物相比,聚烯烴彈性體POE具有很窄的分子量分布和短支鏈結構,因而具有高彈性、高強度、高伸長率等優異的物理力學性能和優異的耐低溫性能。
窄的分子量分布使材料在注射和擠出加工過程中不宜產生撓曲,因而POE材料的加工性能優異。
由于POE大分子鏈具有飽和結構,分子結構中所含叔碳原子相對較少,因而具有優異的耐熱老化和抗紫外線性能。
另外,聚合過程中限定幾何構型催化技術(CGCT)的應用還能夠有效控制在聚合物線形短支鏈支化結構中引入的長支鏈結構,使材料的透明度提高,同時有效的改善了聚合物的加工流變性能。
(1)已經商品化的POE為透明顆粒狀,可以直接采用擠出工藝和PP共混,加工十分方便。
(2)分子結構中沒有不飽和雙鍵,叔碳原子含量少,熱穩定性優異,耐候性優于其它彈性體。
(3)共聚物序列分布均勻,分子量分布窄和結晶度低,與聚烯烴相容性好。玻璃化溫度非常低,斷裂伸長率很大,適合PP的增韌改性,可以很好的改善PP的低沖擊韌性。
(4)交聯方法多樣,可以用過氧化物、硅烷及輻射等方法交聯,經交聯以后的POE的耐熱老化及紫外線老化性能優于EPDM和EPR。
(5)分子結構中辛烯的柔軟鏈卷曲結構和結晶的乙烯鏈作為物理交聯點,使其具有優異的力學性能和良好的加工性能。
(6)流動性好,加入填料后分散效果優異,制得制品的熔接痕強度較高。
(7)較強的剪切敏感性和熔體強度,使材料邊緣在加工過程中不易卷曲,可實現高速擠出連續生產,提高產量。
PP缺口沖擊強度低,低溫脆性尤為突出,使其應用受到限制,通過與彈性體POE共混來改善PP沖擊性能是目前最廣泛采用的方法。
改性增韌后的PP可應用于汽車保險杠,汽車門板,家電外殼,辦公文具,電瓶車和摩托車的塑料配件以及PP果凍杯等。
POE做為PP抗沖擊改性劑與傳統的EPDM相比有明顯的優勢:混合工藝更簡單;混合分散更充分;增韌同時保持PP較高的屈服強度及流動性。
PP/PE回料由于加工后的降解或交聯會變得很脆,無法大量添加或直接使用,添加POE共混造粒或者直接注塑,會使得PP/PE回料的性能大為改觀,可應用于塑料托盤,塑料周轉箱,塑料工具箱,塑料辦公桌椅配件,沙灘椅等。
POE的非極性雖然使得其與PA、PET等工程塑料的相容性不好,但POE通過過氧化物引發可以順利且有效與馬來酸酐(MAH)、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)、丙烯酸(AA)等單體發生接枝反應,所得到的接枝物廣泛的用來增韌PA等工程塑料,同時也可以當作相容劑用于塑料合金中。
POE的柔韌性和回彈要比EVA高出很多,并用發泡會有著更好的效果,如發泡后的產品重量更輕,壓縮回彈更好,觸感良好,泡孔均勻細膩,撕裂強度高。
無論是模壓發泡還是造粒后的注射發泡,POE已經大量的被使用在沙灘鞋,拖鞋,運動鞋的中底,鼠標墊,座墊,保麗龍材料,保溫材料,緩沖片材,箱包襯里等發泡產品上。
在軟管行業特別是擠出纏繞波紋管,EVA和POE的混合使用得到的產品更柔韌,耐撓曲性更佳,抗環境應力更佳。
添加在擠出軟管的內層,使得軟管具有抗污染性的封口,所需的熱封溫度低且熱封強度更高。
POE極低的結晶度使其對填充有著良好的包容性和極佳的流動性,POE在色母粒或填充母粒中當作載體或者代替PE蠟,可改善色母或填充母粒的品質。
POE可以代替EVA生產高檔的熱熔膠,且產品可以做到無異味,低密度,高的流動涂覆性,浸潤性好等,也可以與EVA并用。
POE具有優異的電絕緣性、耐臭氧、耐火、耐候、防老化等特性,交聯效率高可代替EVA、EEA或EPDM用于非PVC電纜護套料絕緣;另外POE硬度和強度的變化率低可代替EVA或者與EVA并用來生產無鹵阻燃電纜料。
基于POE/LLDPE/CPP共混,POE因具有卓越的低溫熱封性能、熱粘著強度和回彈性能,因此在加寬熱封層的熱封窗口溫度同時又對膜本身的回彈和抗撕裂性能帶來良好地提高。
原文始發于微信公眾號(艾邦光伏網):POE彈性體的結構、性能及應用