以苯乙烯与二烯烃嵌段共聚物SBS、SIS、SEBS、SEPPS的热塑性弹性体,在全世界已形成了数百万吨的生产能力和消费量,我国也有30多万吨的生产能力。由于其优异的性能和不可替代性,在办公用品、家用电器、汽车、化工、仪表、压敏胶、制鞋、高速公路等领域都具有极为广泛的应用。
这一类热塑性弹性体目前是采用苯乙烯聚合至预定分子量后,继而进行二烯烃的嵌段聚合,达一定分子量后再进行苯乙烯的嵌段,或者采用多官能团偶联剂将嵌段分子结合成线型或星型结构共聚物的方式生产的。然而这样复杂的分子设计和聚合过程必须采用无终止的活性聚合方式方能实现,例如采用阴离子聚合。遗憾的是阴离子聚合很难控制。聚合体系内有害杂质含量不能高于数ppm范围。
反应挤出之所以可以进行本体聚合或高分子化学反应,就是因为设备本身——挤出机原本就是专用于高聚物高黏度熔体加工的,因此反应挤出技术可使高粘度本体聚合体系很容易得到有效剪切、流动和表面更新,聚合热得以有效传导,使几乎其它方法都难以实现的高速放热的本体活性聚合得以实现。因此,该类热塑性弹性体实现低碳、环保、绿色的本体聚合,也许只能寄期望于反应挤出聚合的制造技术了。
反应挤出聚合可以大量节约能源,其主要原因一是采用本体聚合避免使用大量溶剂,在溶剂的回收与复用上不仅可以节约巨大的能量,而且也极为有利于环保控制与生产的安全。有人认为采用了螺杆挤出同样需要消耗能量,但实际上无论采用何种聚合方式,甚至包括聚乙烯、聚丙烯这样的本体聚合,最终也都需将聚合物与各种添加剂复配,经历一个造粒过程。所采用的也是螺杆挤出机,耗费几乎同样的能量。而反应挤出聚合只是将聚合与造粒两步并作为一步进行而已。此外,聚合过程中释放出的热量,还可以充分利用。因此从能耗上考虑,无论如何计算都是一场节能的大革命。
热塑性弹性体(TPE)与通常橡胶相比具有以下的优势:可以用热塑性树脂的成型机械迅速加工,不需要硫化;不添加补强剂,也与填充补强的硫化橡胶相同甚至超过的强度特性;通过改变基材的化学结构,可以获得具有软质硫化橡胶到近似于塑料的宽广范围物性的弹性体;由于TPE不是化学交联的,所以是热塑性的,边角料和废制品可以在利用。可见TPE有其不同于一般硫化橡胶独特的应用领域。其中,具有一定代表性的为苯乙烯与二烯烃的嵌段共聚物SBS、SIS、SEBS、SEPS等热塑性弹性体,在全世界已形成了数百万吨的生产能力和消费量,我国也有30多万吨的生产能力。
采用类似的阴离子溶液聚合法合成的还有高度透明、高度韧性的K树脂,被广泛用于日用品、家用电器以及仪器、仪表领域,这是Philips公司独有的技术。茂名石化引进了部分国外技术与设备,开始了K树脂的生产。由此可见,这一类通过阴离子溶液聚合法合成的热塑性弹性体主要涵盖了国内自主研发的技术,而且在国际上占有一席之地。
面对着国内外市场的大量需求,同时又面临着亟待解决的节能、降耗、环保压力,促使高分子科学领域产生一次重大的变革。而在这样一次重大的变革之中,反应挤出聚合技术将扮演着一个重要的角色,是最有可能使传统只能采用溶液聚合法获取星型或嵌段热塑性弹性体的生产技术产生根本改变的新技术。
国内发明专利:
[1] “超高分子量聚烯烃的反应挤出聚合方法”,申请号:01105262.7,
[2] “苯乙烯类嵌段共聚物反应挤出聚合方法”,申请号:200410052646.0,
[3] “纳米尺度分散相苯乙烯类多嵌段共聚物反应挤出聚合方法”, ZL 200410052647.5,
[4] “苯乙烯类嵌段共聚物反应挤出聚合方法”,申请号:200410099072.2,
[5] “一种控制阴离子聚合反应的方法”, ZL 200710047817.4
[6].“一种研究高温本体阴离子聚合反应动力学的装置及方法”,申请号:200810201038.X
[7] “一种苯乙烯/二烯烃类嵌段共聚物反应挤出聚合方法”,申请号:200910199806.7,
国际专利PCT:
[1] “一种控制阴离子聚合反应的方法”,申请号 PCT/CN2009/070315,申请日:2009.1.24
[2] “一种研究高温本体阴离子聚合反应动力学的装置及方法”,申请号 PCT/CN2009/074333,公开号:WO/2010/040318
[3] “一种苯乙烯/二烯烃类嵌段共聚物反应挤出聚合方法”,申请号 PCT/CN2010/000873,申请日:2010.6.17,优先权日:2009.12.02