首先,我们来探讨一下POE(聚烯烃弹性体)中的几种重要类型,包括TPV(热塑性动态硫化橡胶)和TPE(热塑性弹性体)。这些材料在密封条等领域有着广泛的应用。
POE,全称Poly Olefin Elastomer,是市面上广受瞩目的乙烯-辛烯共聚弹性体。然而,从更严格的角度来看,POE实际上指的是乙烯与α-烯烃的共聚弹性体。这里,α-烯烃特指双键位于分子链末端的单烯烃,目前已商业化的包括α-丁烯、α-己烯、α-辛烯以及丙烯。
一、POE在鞋材领域的应用及背后故事
POE,这一在鞋材中发挥重要作用的乙烯-辛烯共聚弹性体,早期曾被称为线性超低密度聚乙烯(ULDPE)。其密度低于0.890 g/cm3,这一特性赋予了它卓越的弹性体性能。相比之下,普通线性低密度聚乙烯(LLDPE)的密度则介于0.890至0.915 g/cm3之间,展现出的是塑性体特性。随着LLDPE标准的演变,ULDPE被独立分类,并逐渐发展成为如今的POE系列。
POE与LLDPE在性能上的差异,本质上源于α-烯烃质量分数的不同。此外,这两种聚合物的制备工艺也存在显著差异,其中POE通常采用茂金属催化工艺,而LLDPE则可使用普通催化体系。当α-烯烃的质量分数超过15%时,聚烯烃树脂会经历从热塑性体到弹性体的转变。以8C结构的POE为例,其α-辛烯的质量分数通常落在15%~45%的范围内。
二、POE在玩具行业的应用
接下来,我们将深入探讨POE在玩具行业中的运用。我们将从合成工艺、结构特性、加工成型、应用领域以及生产厂家等五个维度,全面剖析POE的相关知识。
三、POE的合成工艺
POE,即聚烯烃弹性体,其合成工艺对于其在玩具行业的应用至关重要。通过深入了解其合成过程,我们可以更好地理解其结构特性及在加工成型中的应用。
POE,作为聚烯烃弹性体的一种,其合成过程中,烯烃聚合催化剂扮演着至关重要的角色。这类催化剂不仅种类繁多,包括铬基催化剂、齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂以及非茂金属催化剂等,而且其性能各异,对聚烯烃的合成产生深远影响。尤其是茂金属催化剂,凭借其单活性中心的特点,能够使任何α-烯烃单体得以顺利聚合。值得一提的是,埃克森美孚在1991年首次将茂金属催化剂成功应用于聚乙烯的工业化生产,并因此诞生了Exact系列聚合物。相较于传统的烯烃聚合催化剂,茂金属催化剂的独特之处在于其能够使POE呈现出极窄的相对分子质量分布,同时还能有效引入更多的共聚单体α-辛烯。
图 不同催化剂的产品相对分子量分布对比
纵观现有资料,众多生产商普遍采用茂金属催化剂结合溶液法来制造POE。尽管他们可能选用不同配体的茂金属催化剂和采用独特的生产工艺,但这是他们之间主要的差异所在。
四、结构与性能
探究不同催化剂对POE结构与性能的影响,我们发现尽管生产商可能选用不同配体的茂金属催化剂和采用独特的生产工艺,但这些差异主要表现在产品的相对分子量分布上。此外,催化剂的选择还会进一步影响POE的分子结构、物理性能以及化学稳定性。因此,在制造POE时,选择合适的催化剂至关重要。
POE,本质上是一种支化聚乙烯,其聚乙烯链结晶区充当了物理交联点的角色。然而,通过加入α-烯烃,这一过程削弱了聚乙烯链的结晶区,进而转化为具有橡胶弹性的无定型区。正是这一转变,赋予了POE以弹性体的特性。
图 典型POE的基本结构
典型的POE包含两种基本结构,如图所示。其中,A结构由乙烯与含有8个碳原子的辛烯构成,而B结构则是由乙烯与含有4个碳原子的丁烯组成,因此被称为8C和4C结构。这种独特的结构赋予了POE出色的物理力学特性,包括高弹性、高伸长率以及优异的冲击强度。同时,它还展现出良好的耐低温性和加工流变性。
此外,POE主链的饱和结构使其在耐热老化和抗紫外线方面表现出色,超越了传统的弹性体。其良好的活动性不仅有助于改善填料的分散,还能增强制品的熔接痕强度。
五、加工与成型
POE材料在加工成型方面也展现出独特的优势。其优越的加工流变性使得在高温环境下也能保持稳定,不易降解。同时,其良好的活动性有助于改善填料的分散性,进一步优化制品的性能。此外,POE的熔接痕强度也得到了显著增强,使得制品在加工过程中能够保持更加完美的外观和性能。
POE材料具备良好的加工性能,兼容于常规热塑性塑料的加工设备。在成型加工时,通常需略微提高加工温度和压力,同时,它还能够在极高的加工速度下完成成型,效率卓越。
图 POE在鞋材中的应用
POE的加工方式多种多样,除了常见的注射成型和挤出成型,它还可以通过压延机加工成板材或薄膜,甚至可以进行吹塑成型。在加工过程中,POE无需经过混炼和硫化步骤,但可以通过交联技术来进一步提升其拉伸强度、耐热性以及耐化学品性能。
六、POE的应用领域
POE作为一种高性能聚合物,其应用领域广泛。在鞋材行业中,POE的优异性能使其成为一种理想的材料。通过不同的加工方式,如注射成型、挤出成型等,POE可以制成各种形状和功能的鞋材部件,为鞋子提供出色的舒适度和耐用性。同时,其良好的弹性和耐磨性也使得鞋子更加耐穿,满足消费者的需求。
由于POE与PP、EVA、EPDM等材料在结构上具有相似性,这使得它们之间的相容性非常出色。正因如此,POE已被广泛应用于多个领域,包括汽车零部件、光伏胶膜、电线电缆、机械工具以及家居用品等。此外,它在玩具、娱乐和运动用品、鞋底、密封件以及热熔胶等方面也发挥着重要作用。
七、POE的常见牌号及其性能特点
POE作为一种高性能弹性体材料,拥有多种不同的牌号。这些牌号在性能上各有差异,使得POE在各个应用领域中都能发挥其独特优势。接下来,我们将探讨几种常见的POE牌号及其所具备的性能特点。
1、韩国LG POE(SEETEC)
LC170:具有出色的抗冲击性和韧性,其关键参数包括熔融指数1.1、比重0.87、硬度71、抗张强度9.5以及高达900%的断裂伸长率。此外,其弯曲模量为14,撕裂强度为40,熔融温度则为58℃。
LC175:同样展现出抗冲击和韧性强的特点,其参数包括熔融指数1.1、比重0.7、门尼粘度18、硬度63、抗张强度4.4以及900%的断裂伸长率。值得注意的是,其熔融温度为36℃,相对较低。
LC565:这款POE以抗冲击和高韧性见长,拥有熔融指数5.0、比重0.87、门尼粘度8以及54的硬度。其抗张强度为1.8,断裂伸长率达到550%,同时撕裂强度为20,熔融温度维持在36℃。
LC670:这款POE的特点是高韧性和高抗冲,关键参数包括熔融指数5.0、比重0.87、门尼粘度9、70的硬度以及5.5的抗张强度。其断裂伸长率高达1000%,弯曲模量为13,撕裂强度为38,熔融温度则维持在58℃。此外,还有LC100等型号供选择。
2、埃克森美孚 POE(Exact)
POE 9061:以高韧性和高抗冲为特点,其关键参数包括熔融指数0.5、比重0.86、硬度59、弯曲模量6.5、拉伸应力1.7、抗张强度2.4以及高达1200%的断裂伸长率。此外,其维卡软化点为47℃。
POE 6102:专为薄膜和包装应用设计,具有比重0.86、乙烯成分16%、硬度66、弯曲模量12、拉伸应力1.9、撕裂强度34以及维卡软化点52℃等参数。
POE 0201:通用级POE,适用于共混和发泡,其参数包括硬度90、比重0.90、熔融指数2.5、弯曲模量68等。同时,它还具有出色的拉伸强度和门尼粘度,以及83℃的高维卡软化点。
POE 0203:同样为通用级POE,专为共混和发泡设计,其参数包括比重0.90、熔融指数3.0、硬度87等。此外,还具有较高的弯曲模量和熔融温度,以及93℃的维卡软化点。
POE 5101:具有熔融指数2.0、比重0.90、硬度90等关键参数,适用于各种应用。其门尼粘度18、抗张强度86以及高达21的拉伸强度使其性能更为出色。同时,89℃的维卡软化点和98℃的熔融温度确保了其稳定的性能。
POE 8210:专为特定应用设计,具有比重0.88、熔融指数25、硬度79等参数。其弯曲模量为26,熔融温度74℃,维卡软化点71℃,以及适当的拉伸应力和门尼粘度,使其成为一种性能均衡的POE材料。
此外,还有POE 9071、POE 9371和POE 4053等型号供选择,以满足不同的应用需求。
3、美国陶氏 POE(ENGAGE)
POE 7387:具有比重0.87、熔融指数0.5等关键参数,同时拥有出色的门尼粘度、硬度、拉伸模量以及抗张强度。其断裂伸长率高达810%,弯曲模量为12,撕裂强度为40,维卡软化点和熔融温度分别达到46℃和50℃。
POE 7447:此型号的POE以熔融指数5.0为特点,同时兼具其他优异的参数。其门尼粘度为7.0,硬度64,拉伸模量1.7,抗张强度2.4。此外,还拥有高达550%的断裂伸长率,弯曲模量为7.8,撕裂强度为25.0,熔融温度为35℃。
POE 7457:这款POE的熔流率为3.6,门尼粘度9.0,硬度50。其拉伸模量为1.31,拉伸强度1.79,断裂伸长率达到600%。同时,还提供了弯曲模量4.14和熔融温度40℃等关键参数。
POE 7467:这款POE的比重为0.86,熔融指数1.2,门尼粘度19。其硬度52,拉伸模量1.40,抗张强度2.00。此外,还具有高达600%的断裂伸长率,弯曲模量为4.1,撕裂强度21,以及34℃的熔融温度。
POE 8003:此型号的POE比重为0.88,熔融指数1.0。其门尼粘度22,硬度84,拉伸模量4.8。同时,还提供了出色的抗张强度、断裂伸长率、弯曲模量以及维卡软化温度和熔融温度等参数。
POE 8100:这款POE的比重为0.87,熔融指数1.0,门尼粘度24。其硬度73,拉伸模量2.9,抗张强度9.76。此外,还拥有高达810%的断裂伸长率,弯曲模量为14,撕裂强度40,以及45℃的维卡软化点和60℃的熔融温度。
POE 8107:与POE 8100相似,这款POE也具有相似的关键参数。其比重、熔流率、门尼粘度、硬度、拉伸模量以及抗张强度等参数均表现出色。同时,还提供了断裂伸长率、弯曲模量、维卡软化点和熔融温度等详细信息。
POE 8130:这款POE的比重为0.86,熔流率13,门尼粘度4。其硬度63,拉伸模量1.8,抗张强度2.4。此外,还拥有高达800%的断裂伸长率,弯曲模量为7.8,以及56℃的熔融温度等关键参数。
POE 8137:此型号的具体参数未给出。但根据命名和型号规律推测,其性能参数同样值得期待和关注。
比重0.86、熔融指数13.0、门尼粘度4、硬度63、拉伸模量1.8、抗张强度2.4,以及断裂伸长率高达800%等关键参数,共同构成了POE 8130的出色性能。此外,其弯曲强度为7.8,撕裂强度为26,熔融温度则达到56℃。
同样,POE 8150也展现出了卓越的性能。其比重为0.87,熔融指数为0.5,门尼粘度为33。在硬度方面,该型号达到了70,拉伸模量为2.6,抗张强度为9.5。更为引人注目的是,其断裂伸长率高达810%,弯曲模量为15.0,撕裂强度为37。同时,还提供了维卡软化点46℃和熔融温度55℃等详细信息。
对于POE 8157,其性能参数与POE 8150相似,同样值得关注。而POE 8180则以比重0.86、熔融指数0.5、门尼粘度37等参数为基础,展现了出色的抗张强度和断裂伸长率。此外,其维卡软化点和熔融温度也分别达到了41℃和47℃。
继续来看,POE 8200和POE 8207在熔融指数和门尼粘度上有所不同,但都展现出了优异的拉伸模量、抗张强度以及断裂伸长率。同时,它们还提供了维卡软化点和熔融温度等关键参数。
而POE 8400和POE 8401则以高流动和高透明度为特点。其中,POE 8401的比重为0.88,熔融指数高达30,同时兼具优异的拉伸模量、抗张强度以及断裂伸长率。其维卡软化点和熔融温度也分别达到了49℃和80℃,显示出该型号的高耐热性。
综上所述,这些POE型号都展现出了各自独特的性能特点和应用潜力。无论是用于橡胶制品、塑料制品还是其他领域,它们都能发挥出色的作用。
高流动,高透明度,同时具备优异的抗冲击性能。POE 8407在加入滑石粉后,不仅流动性能得到提升,还展现了其他出色的物理性能。而POE 8411则以其独特的比重、熔融指数和门尼粘度等参数,在抗张强度和断裂伸长率方面也表现出色。此外,POE 8440和POE 8440G在硬度、拉伸模量和维卡软化点等方面也有着卓越的表现。对于需要耐老化、耐候性能的产品,POE 8450和POE 8450G则是理想的选择。同时,POE 8452和POE 8457也各自拥有独特的性能特点,可满足不同领域的应用需求。
比重0.87、熔流率3.0、门尼粘度11,以及硬度74、拉伸模量3.0、抗张强度11和断裂伸长率950%,还具备弯曲模量16.5、维卡软化点48℃和熔融温度66℃。
POE 8480的关键特性包括其高韧性和柔软性,非常适合用于鞋材、交联发泡材料、共混以及管材等领域。其重要参数涵盖比重0.90、熔融指数1.0、门尼粘度20等,同时展现出硬度89、拉伸模量8.0、抗张强度25和断裂伸长率660%等出色性能。
POE 8540则以其透明度和优异的韧性与柔软性脱颖而出。该材料的关键参数包括比重0.90、熔融指数1.0和门尼粘度20,同时提供硬度90、拉伸模量9.6、抗张强度28以及断裂伸长率750%等性能数据。
对于需要共混或添加滑石粉的应用,POE 8842是一个不错的选择。其比重为0.85、熔融指数1.0、门尼粘度25,并展现出硬度54、拉伸模量1.4、抗张强度3.0和断裂伸长率1200%等特性。此外,它还具有弯曲模量4.5、撕裂强度25以及熔融温度38℃等参数。
此外,还有POE 8999等更多型号可供选择。
4、沙伯基础SABIC
其提供的POE牌号包括C0750D、C5070D、C1070D、C1080、C3080、C0560D和C3007D等,这些牌号在各自的应用领域中均展现出卓越的性能。
5、日本三井
其提供的POE牌号涵盖DF610、DF740、DF-840、DF810、DF840、TA610、TA640以及TA710等,这些牌号在多种应用场合下均展现出优异的性能。
6、韩国SK
韩国SK提供的POE牌号包括8605L、861L、8705L、871L、875、883、891以及8730L等,这些牌号同样在诸多领域中展现出卓越的性能。