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苯乙烯类热塑性弹性体（SBC）的开发及应用进展中石化巴陵石化分公司合成橡胶事业部2015年01月目录一、SBC弹性体的发展历程二、几类典型SBC弹性体的结构、性能和应用三、巴陵石化新型SBC产品四、SBC弹性体的发展前景一、SBC弹性体的发展历程热塑性弹性体（ThermoplasticElastomer，缩写TPE），由于兼有软质塑料的工艺加工性能和硫化橡胶的物理机械性能特性，故有“第三代合成橡胶”之称。苯乙烯类热塑性弹性体（又称苯乙烯嵌段共聚物,StyrenicBlockCopolymer，SBC），是目前世界上与橡胶性能最为相似、产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体。一、SBC弹性体的发展历程美国壳牌（Shell）化学公司（后独立为科腾公司）于1965年采用仲丁基锂为引发剂的阴离子聚合技术第一次实现SBC工业化生产，并于1966年在世界上最先生产出苯乙烯-二烯类嵌段共聚物(包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)。到1972年，该公司又生产了氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。我国SBC的研究开发始于20世纪70年代中期，以SBS为主要研究目标。北京燕山石化研究院，兰州石化研究院，北京化工大学，轻工业部制鞋所等单位对SBS研究开发做了大量的工作。一、SBC弹性体的发展历程1984年4月燕山石化研究院的千吨级SBS中试生产技术获得成功，随后又开发出万吨级SBS成套工业技术。1990年，巴陵石化合成橡胶厂采用燕山石化研究院技术建成了国内第一套年产1万吨SBS生产装置，结束了我国SBS产品长期完全依赖进口的局面。1993年，燕山石化合成橡胶厂采用其研究院技术，建成一套年产1万吨／年的SBS装置。1998年广东茂名石化乙烯工业公司引进比利时Fina公司技术建成的5万吨／年溶聚丁苯橡胶生产装置中兼有1万吨／年SBS生产装置。一、SBC弹性体的发展历程2006年，巴陵石化合成橡胶事业部成功实现SEBS产品的工业化。2012年，由中石化巴陵石化公司和北京化工研究院合作开发编制的年产2万吨SEPS工业化成套技术工艺包，通过中石化总部审查。现已建成2万吨每年SEPS工业装置，预计2016年可实现SEPS的工业化生产。一、SBC弹性体的发展历程巴陵石化合成橡胶事业部是中石化四大合成橡胶生产基地之一，是目前中国最大且具有完全自主知识产权的锂系橡胶生产研发企业。先后自主开发出SBS、SIS、SEBS、SEPS等产品，填补了多项国内空白，事业部现有的SBC生产装置有：20万吨／年SBS装置、6万吨／年特种锂系聚合物装置（4万吨／年SIS、2万吨／年SEBS）、2万吨／年SEBS装置、2万吨／年SEPS装置。二、几类典型SBC弹性体的结构、性能和应用SBC弹性体一般以烷基锂为引发剂，由苯乙烯，丁二烯或异戊二烯通过阴离子聚合技术制得。SBC弹性体按嵌段成分分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS），苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)以及相应的加氢产物氢化SBS(SEBS)和氢化SIS(SEPS)四大类。SBS结构通式：线型：二、几类典型SBC弹性体的结构、性能和应用SIS结构通式：星型：二、几类典型SBC弹性体的结构、性能和应用SEBS结构通式：SEPS结构通式：二、几类典型SBC弹性体的结构、性能和应用从聚集态结构来看，在室温下，聚苯乙烯和聚二烯之间热力学不相容而形成两相结构，形成类似合金的“金相组织”结构。每个聚二烯链段(PB或PI)的末端都连接一个聚苯乙烯链段(PS)，整个体系中聚丁二烯段聚集在一起形成软段，呈现橡胶的高弹性，聚苯乙烯段聚集在一起，形成硬段，呈塑料的高硬度。二、几类典型SBC弹性体的结构、性能和应用两相分离结构决定了它具有两个玻璃化转变温度，Tg1为-20℃(聚二烯段)，Tg2为80℃(聚苯乙烯段)。在常温下聚苯乙烯嵌段硬而强，与中间的弹性体嵌段不相容，呈相分离状态；聚苯乙烯嵌段形成相区分散于弹性基体相中，并将弹性体嵌段锁接成物理交联的网络。这种以弹性体为连续相，聚苯乙烯为分散相的网络结构赋予了SEBS与传统硫化橡胶相似的弹性体性能。当SBC弹性体受热，温度超过聚苯乙烯的玻璃化转变温度时，聚苯乙烯相软化，在剪切下发生流动而可以进行加工；当模塑成型的制品冷却后，聚苯乙烯相区变硬并具有强度。SBC弹性体的这种可逆的物理交联过程是其最重要的特性。二、几类典型SBC弹性体的性能和应用在SBC弹性体品种中，SBS主要应用于沥青和塑料的改性、制鞋工业；而SEBS则主要用于医疗用品、家电、汽车和自动化办公设备等弹性体橡胶制品；对于SIS及其加氢产品SEPS，则主要应用于热熔型胶黏剂、光纤光缆油膏、润滑油粘度指数改进剂等方面，不同国家和地区对其主要用途各有所侧重。从消费结构看，SBS占SBC消费量的70%左右，是目前产量最大的SBC产品，SIS占SBC消费量的20%左右，以SEBS，SEPS为主的加氢产品占SBC消费量的10%左右。 三、巴陵石化几种新型SBC产品1、新型SBSa、高分子阻燃剂专用SBS 三、巴陵石化几种新型SBC产品 三、巴陵石化几种新型SBC产品性能及应用优秀的自交联特性；优秀反弹或弹性回复性能；用于生产高分子阻燃剂（与山东润科合作）溴化结果表明：溴化率在62%以上，产品颜色未受影响，为纯白色。 三、巴陵石化几种新型SBC产品结构优化后结构未优化前 三、巴陵石化几种新型SBC产品b、高透明SBS具有优异的力学性能和透明性，可用于透明鞋底用料等项目新型SBS300%定伸应力，MPa5.4扯断拉伸强度，MPa28.4断裂伸长率，%894扯断永久变形，%18硬度，邵尔A72MFR（190℃，5Kg）5.8三、巴陵石化几种新型SEBS产品2、氢化苯乙烯/丁二烯无规共聚物 三、巴陵石化几种新型SEBS产品相结构比较SEBS弹性体氢化无规苯乙烯/丁二烯聚合物 三、巴陵石化几种新型SEBS产品性能特点优秀的力学性能与弹性体回复；强的橡胶质感；视填充环烷油或白油的含量变化，体现出不同的硬度；高的无机填料填充后力学性能表现良好；优秀的再加工性，非常方便下游生产不同要求的共混料。与各种极性和非极性材料均具有较好的相容性 三、巴陵石化几种新型SBC产品利用上述材料制备的熔丝法3D打印材料a、熔融沉积模式3D打印弹性体耗材 三、巴陵石化几种新型SBC产品 三、巴陵石化几种新型SBC产品b、SEBSYH-511300%定伸应力/MPa＞3.0扯断强度/MPa＞14扯断伸长率/%＞500扯断永久变形/%30硬度/邵A65～80MFR(200℃,5kg)/g/10min1.0～5.0具有较低的熔体粘度、优异的回弹性、与各种无机填料、有机极性材料的相容性良好，适用于电线、密封条、以及与食品接触的软材料。YH-511的典型性能 三、巴陵石化几种新型SBC产品3、高乙烯基含量氢化苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物a、SEBSYH-506透明度高，加工性能优异，可广泛应用于线材和管材等领域。医用级的SEBSYH-506可替代软质PVC制造输液管，可避免软质PVC在加工过程使用不符合FDA规定的塑化剂给人体所造成的伤害。 三、巴陵石化几种新型SBC产品项目YH-506国外类YH-506300%定伸应力，MPa1.21.0扯断拉伸强度，MPa8.48.7断裂伸长率，%913845扯断永久变形，%1616硬度，邵尔A4846MFR（200℃，5Kg）3.74.0SEBSYH-506与国外类似SEBSYH-506产品数据 三、巴陵石化几种新型SBC产品 三、巴陵石化几种新型SBC产品目前，巴陵石化合成橡胶事业部正与威高医疗器械有限公司合作完善医用级SEBSYH-506的性能。主要致力于解决用料的挤管温度及晶点两大问题。通过结构的优化设计，输液管用料的挤管温度有所降低，且输液管的晶点数量明显减少。 三、巴陵石化几种新型SBC产品乙烯基含量在70%以上，与PP具有良好相容性，熔融流动性极佳。该SEBS与PP共混料用于汽车内饰件及仪表盘制备，可获得优异的物理性能。该牌号的工业产品已得到北京光阳等公司的应用认可。300%定伸应力/MPa＞2.0扯断强度/MPa＞10扯断伸长率/%＞700扯断永久变形/%20硬度/邵A50～65MFR(200℃,5kg)/g/10min13～17YH-510的典型性能b、SEBSYH-510 三、巴陵石化几种新型SBC产品a、SEPYH-4010YH-4010是100%两嵌段聚合物，主要应用于高性能抗水触变性光纤填充油膏的胶凝剂和润滑油粘度指数改进剂。4、氢化苯乙烯/异戊二烯嵌段共聚物 三、巴陵石化几种新型SBC产品YH-4010与加氢白油等配合可生成光纤填充油膏项目配方加氢白油90SEP-40101040℃动力粘度，mpa.s450080℃动力粘度，mpa.s1800外观清澈透明粘弹性粘性YH-4010与加氢白油配混后的典型性能三、巴陵石化几种新型SBC产品油膏的粘温性能（SEP-4010含量10%，26号白油含量90%）剪切速率对油膏黏度的影响 三、巴陵石化几种新型SBC产品YH-4010在润滑油粘度指数改进剂应用方面具有良好的增稠能力、低温性能好；粘温性能、剪切稳定性、抗氧化安定性均良好，较为适合大跨度润滑油的调配。原料项目配方配方配方150SN1009999SEP-4010010乙丙橡胶00140℃运动粘度，mm2/s32.072.068.9100℃运动粘度，mm2/s5.511.510.5增稠能力/6.05.0粘度指数109154141低温倾点，℃-16-16-14抗剪切稳定性指数/2630YH-4010改性润滑油的性能 三、巴陵石化几种新型SBC产品YH-4020是100%两嵌段聚合物，其主要应用于光缆填充油膏的胶凝剂，对多导体电缆光缆缆芯的空隙进行填充。其填充油膏具有较高的熔融温度，适宜的粘度和良好的低温韧性；热稳定性和抗水性优异；电绝缘性能强、损耗小，与电缆内外护套的相容性好。b、SEPYH-4020 三、巴陵石化几种新型SBC产品原料项目配方加氢白油90SEP-40201040280008018000外观清澈透明粘弹性粘性YH-4020与加氢白油配混后的典型性能油膏的粘温性能（SEP-4020含量10%，26号白油含量90%） 三、巴陵石化几种新型SBC产品c、SEPYH-4030星型多臂聚合物主要用于润滑油粘度指数改进剂，与传统的润滑油改性剂相比，SEPS4030具有优秀的增稠能力，抗剪切稳定性和低温性能好，能满足多级大跨度内燃机润滑油的增粘要求。原料项目配方配方配方150SN1009999SEP-4030010乙丙橡胶001402/s32.078.568.91002/s5.512.810.5增稠能力/7.35.0粘度指数109152141低温倾点，℃-16-16-14抗剪切稳定性指数/1030YH-4030改性润滑油的性能 四、SBC弹性体的发展前景总之SBC弹性体将近50年的应用证明：该材料是一种安全、环保、特别适合于医疗耗材、食品包装、与人体接触等弹性体的制造。随新合成与控制技术的开发与工业化，下游用户源源不断的创造力，SBC的增长趋势更加明显，中石化巴陵石化将投入更多的力量加速SBC弹性体的开发与应用，尽力满足下游用户日新月异的应用与产品需求。 衷心感谢各位！敬请各位指导。