POP丨POE丨OBC： 聚烯烃塑性体与弹性体大揭秘

聚烯烃弹性体（POE）是采用茂金属催化剂的乙烯和α-烯烃实现原位聚合的热塑性弹性体，其中聚乙烯链结晶区(树脂相)起物理交联点的作用，具有典型的塑料性能，加入一定量的α-烯烃（1-丁烯、 1-己烯、1-辛烯等）后，削弱了聚乙烯链的结晶区，形成了呈现橡胶弹性的无定型区(橡胶相)，使产品又具有弹性体的性质；

POE具有塑料和橡胶的双重特性综合性能优异，因此POE可以看作是塑料与橡胶的桥梁产品。狭义上的POE是指乙烯-辛烯共聚物[Poly(ethylene-1-octene)或Ethylene-1-octenecopolymer，也称EOC]。

乙烯与高级α-烯烃共聚物中，当共聚物中高级α-烯烃含量较高时，呈半结晶、低模量的聚合物。乙烯与高级α-烯烃共聚物通过聚乙烯链段的结晶起到物理交联的作用，从而呈现热塑性弹性体的行为。

乙烯-辛烯共聚物是乙烯与高级α-烯烃共聚物中发展迅速的一类，其中Dow化学公司开发的乙烯-辛烯共聚物非常具有代表性。

Dow公司开发的限定几何构型茂金属催化剂应用于乙烯-辛烯共聚时，随着共聚单体含量增加，可制得从高结晶、层状形态的典型高模量树脂到低结晶、散乱束状形态的热塑性弹性体。Bensason等提出这种结构形态变化的四个区域：

Dow公司推出的乙烯-辛烯共聚物商品有聚烯烃塑性体（POP）Affinity和聚烯烃弹性体（POE）Engage。

聚烯烃塑性体（POP）Affinity性能特点及用途

Affinity是Dow公司采用INSITE技术生产的茂金属聚烯烃塑性体，为乙烯和辛烯共聚物，辛烯的质量分数通常低于20%，密度范围0.875~0.935g/cm3。

Affinity的窄分子量分布，以及有控制地在聚合物高度规整的线型短支链中引入有限的长支链，使Affinity表现出良好的物理性能和加工性能。

Affinity比通常的聚烯烃塑料更具有一定的橡胶特性，但仍具有塑料的强度和加工性。其光学性能和机械性能优良。

Affinity对剪切速率敏感，高剪切速率下黏度下降快，加工容易，同时其静态剪切黏度高，熔体强度好，在吹膜加工过程中膜泡稳定性好。Affinity具有优良的热封性能，与其它树脂的相容性好，因而共挤出特性好。

与ULDPE或EVA（含9% VA）相比，Affinity的抗穿刺性、抗冲强度、热粘强度及透明性优异，密度低于EVA或PVC。

大部分的Affinity产品已获得美国FDA许可，直接用于食品包装。另外，Affinity还用于尿布及卫生用品的平挤压花薄膜、密封层、流延膜、吹胀膜、HDPE和PP的改性剂。

聚烯烃弹性体（POE）Engage性能特点及用途

Engage是Dow公司于1994年采用INSITE技术推出的茂金属聚烯烃弹性体，该产品也是乙烯-辛烯共聚物，近年也推出了乙烯-丁烯共聚物。

典型的Engage弹性体中共聚单体辛烯含量在20%以上。与传统聚合物相比，它的分子量分布和短支链分布很窄，因而具有优异的物理机械性能（高弹性、高强度和高伸长率）和良好的低温性能。

其分子链是饱和的，所含叔碳原子相对较少，因而具有优异的耐热老化和抗紫外线性能。窄的分子量分布使材料在注射和挤出加工过程中不易产生挠曲。

INSITE技术可有效控制在聚合物线型短链支化结构中引入长支链，从而改善聚合物的加工流变性能，还可以使材料的透明度提高。通过对聚合物结构的设计和控制，可合成一系列密度、门尼黏度、熔体流动速率、拉伸强度、硬度不同的材料。

Engage弹性体与以往传统弹性材料相比有诸多优势，与EPDM相比，它具有熔接线强度卓越、分散性好、等量添加抗冲击强度高、成型能力杰出的优点；

与SBR相比，它具有耐候性好、透明性高、价格低、密度小的优点；

与EVA、EMA和EEA相比，它具有密度小、透明度高、韧性好、屈挠性好等优点；与软PVC相比，它具有无需特殊设备、对设备腐蚀低、热成型良好、塑性好、密度小、低温脆性佳和经济性良好等特点。

Engage弹性体作为塑料增韧剂，在多种塑料的增韧改性中得到较好的应用。

不仅可以增韧改性与它相容的聚烯烃塑料，而且可通过过氧化物引发，有效地与马来酸酐、丙烯酸缩水甘油酯等单体发生接枝反应，所得到的接枝物广泛用来增韧尼龙、聚酯等工程塑料。

POE与POP的密度

一般POE共聚单体含量高于20%，POP共聚单体小于20%，因为共聚单体含量的多少导致POE与POP的密度差异，一般POP的密度要高与POE。

POP的应用方向

POP更加适合作为吹膜、挤出、流延用热封层，POE更加适合改性领域。

利用POP 起封温度低、热粘度、抗污染热封、韧性、抗撕裂和透明性的特点。应用于：

1、食品包装领域，生鲜食品、鲜肉和加工肉类、块装奶酪和牛奶等；

2、卫生和医疗领域；

3、弹性薄膜领域，尿布、弹性腰带和底膜；

4、个人护理领域，洗涤剂、洗衣粉和香波包装等。

利用POP的韧性和耐用性使其适用于耐用品应用领域：或作为基础聚合物或与其它聚合物共混，以改善加工过程中的流动性或者是制成品的柔利用POP优异的粘结强度，使其适合于热溶胶（HMA）的配方中，这些热溶胶粘合力更高、施工洁净，用于纸箱、纸盒的热封、卫生和其它很多应用领域。

POE的应用方向

POE弹性体从本质上来说，就是在支化聚乙烯，这一点类似与EVA、EEA、EBA等。

聚烯烃弹性体POE分子结构中没有不饱和双键，具有很窄的分子量分布和短支链结构（短支链分布均匀），因而具有高弹性、高强度、高伸长率等优异的物理机械性能和的优异的耐低温性能。窄的分子量分布使材料在注射和挤出加工过程中不宜产生挠曲，因而POE材料的加工性能优异。

由于POE大分子链的饱和结构，分子结构中所含叔碳原子相对较少，因而具有优异的耐热老化和抗紫外线性能。

此外有效的控制在聚合物线形短支链支化结构中引入长支链，使材料的透明度提高，同时有效的改善了聚合物的加工流变性。

POE可以取代橡胶、柔性PVC、EPDM、EPR、EMA、EVA、TPV、SBC和LDPE等材质，应用于不同产品，如汽车挡板，柔性导管，输送带，印刷滚筒，运动鞋，电线电缆、汽车部件、耐用品、挤出件、压模件、密封材料、管件和织物涂层等，也可以作为低温抗冲改良剂来改善PP的低温抗冲性能，同时可以作为热塑性弹性体运用于汽车领域。

POE不需混炼和硫化。可采用通常热塑性塑料加工设备进行加工成型。成型加工温度和加工压力一般应略高一些，可在极高的加工速度下加工。可以注射成型、挤出成型，也可用压延机加工成板材或薄膜，并可吹塑成型，利用热成型可制造形状复杂的制品。

可根据需要添加各种颜料制成不同的颜色。有些生产厂家依制品的使用要求，提供如耐油型、阻燃型、电稳定型以及可静电涂料型等各种品级的特殊配合料。

有时为改善加工性能和某些制品的使用性能或降低成本时，也可以加入某些配合剂，如抗氧剂、软化剂和填充剂、着色剂等。边角料和废料可回收重复加工使用。但一般掺入比例不超过30％。

随着POE含量的增加，体系的冲击强度和断裂伸长率有很大的提高。可见，POE对PP有优良的增韧作用，与PP、活性碳酸钙有较好的相容性。

这是因为POE的分子量分布窄，分子结构中侧辛基长于侧乙基，在分子结构中可形成联结点，在各成分之间起到联结、缓冲作用，使体系在受到冲击时起分散、缓冲冲击能的作用，减少银纹因受力发展成裂纹的机会，从而提高了体系的冲击强度。

当体系受到张力时，由于这些联结点所形成的网络状结构可以发生较大的形变，所以，体系的断裂伸长率有显著的增加，当POE的含量增加时，体系的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均有所下降，这是由POE本身的性能决定的，故POE的含量应控制在20%以下。

POE的含量与熔融指数的关系，加入POE后，体系的熔融指数增加。POE本身的流动性较好，它的加入，同时也改善了整个体系的流动性，当POE含量超过15份以后，体系的熔融指数基本没有变化，若要继续提高体系的流动性，则不能完全依赖于POE。

针对上述特点，POE应用方向如下：

1、PP改性

与弹性体POE共混来改善PP 冲击性能，改性增韧后的PP可应用于汽车保险杠，汽车门板，家电外壳，办公文具，电瓶车和摩托车的塑料配件以及PP 果冻杯等。

2、改善PP/PE回料性能

PP/PE回料，添加POE 共混造粒或者直接注塑，可应用于塑料托盘，塑料周转箱，塑料工具箱，塑料办公桌椅配件，沙滩椅等。

3、PA尼龙等工程塑料增韧，相容剂

POE通过过氧化物引发可以顺利且有效与马来酸酐（MAH），甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA），丙烯酸AA等单体发生接枝反应，所得到的接枝物广泛的用来增韧PA等工程塑料，同时也可以当作相容剂用于塑料合金中。

4、与EVA并用发泡

POE的柔韧性和回弹要比EVA高出很多，并用发泡会有着更好的效果，如发泡后的产品重量更轻，压缩回弹更好，触感良好，泡孔均匀细腻，撕裂强度高等突出优点。

无论是模压发泡还是造粒后的注射发泡，POE已经大量的被使用在沙滩鞋，拖鞋，运动鞋的中底，鼠标垫，座垫，保丽龙材料，保温材料，缓冲片材，箱包衬里等发泡产品上。

5、EVA挤出软管改性用POE

EVA 和POE的混合使用添加在挤出软管的内层，使得软管具有抗污染性的封口，所需的热封温度低且热封强度更高。广泛的应用于吸尘器软管，洗衣机软管，排水管。

6、色母或填充母粒

POE在色母粒或填充母粒中当作载体或者代替PE蜡，可改善色母或填充母粒的品质。

7、热熔胶

POE 可以代替EVA 生产高档的热熔胶，且产品可以做到无异味，低密度，高的流动涂覆性，浸润性好等，也可以与EVA并用。

8、电缆料

POE可代替EVA、EEA 或EPDM用于非PVC电缆护套料绝缘；另外POE硬度和强度的变化率低可代替EVA 或者与EVA并用来生产无卤阻燃电缆料。

9、膜类产品

如PE膜，基于POE/LLDPE/CPP共混。

10、无纺布

为了提高纺熔非织造布的柔软性和悬垂性，非织造布生产过程中需要选择合适的聚烯烃弹性体，并且添加其他的功能助剂。

通过配方设计，添加一定比例的弹性体，可以大大改善非织造布的使用性能，产品克重也可大大降低。其柔软度、静摩擦系数、动摩擦系数都会明显改进。

OBC的特性及应用方向

早期的POE，不管是基于乙烯的还是基于丙烯的，多是无规共聚物。近年来，随着POE 技术的发展，各公司相继推出了烯烃嵌段共聚物（OBC）。

由于嵌段聚合物本身的分子结构，原料的配比以及工艺技术的改进，OBC相比传统的POE在性能上有了较大的提升。尤其是在PP体系中，其低温韧性表现优异，较少的添加量即可达到传统POE的增韧效果，减少了对刚性的负面影响。

添加OBC后，材料耐热温度也上升，这就拓宽了材料的使用温度上下限。另外，在加工方面，OBC较高的MI（有些产品可以达到100）为材料提供了优良的流动性，有利于提高生产效率。

和POE 类似，OBC也包括PE基和PP基的两种，分别适用于不同的场合。

1 、包装箱

多采用PP基OBC，分散非常均匀，以获得较好的透明性。

2、鞋材

多采用PE基OBC，以获得耐热性(> 100˚C)，突出的柔软性，耐磨性，以及高温下优异的压缩形变抵抗能力(与TPU及TPV相当）。

3、多层结构

PE的优势是韧性、可加工性、耐用密封和粘合性。PP则在耐热性、刚性、环境应力碎裂的耐化学性测试（ESCR）方面更有优势。

PP和聚乙烯 PE缺乏相容性，为了同时获得两种材料各自的最佳属性，需要有合适的材料将两者结合起来。

一个典型的例子是大型的包装箱，可以把它做成复合结构，内层保证刚性，外层PE保证韧性，中间一层OBC将PE和PP粘接起来。

添加不同量的OBC后, PP还可与聚烯烃弹性体及极性材料 (如: 乙烯乙烯醇EVOH 、聚酰胺等) 结合, 创造出广泛且灵活的配方,满足共混物和多层结构方面的特定需求。