國外TPE已步入發(fā)展成熟期，2003年全球TPE消費(fèi)量約為180萬t左右，增長(zhǎng)率為6.5%，預(yù)計(jì)未來幾年全球?qū)⒈３帜昃?%左右增長(zhǎng)速度，2006年全球TPE需求量將達(dá)到一個(gè)215萬t左右，目前TPE消費(fèi)結(jié)構(gòu)中TPS約占44%、TPO占31%、TPU占9.5%、TPEE占6.5%、其他TPE占9%左右。苯乙烯類TPE仍居用量之首，但是所占份額呈下滑趨勢(shì)，隨著TPO進(jìn)入汽車、和醫(yī)療市場(chǎng)，替代傳統(tǒng)的熱固性橡膠和聚氯乙烯材料等，TPO市場(chǎng)份額將不斷擴(kuò)大，消費(fèi)量快速增長(zhǎng)。
我國是全球TPE重要的消費(fèi)市場(chǎng)，2003年消費(fèi)量約為26萬t，其中主要是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物（SBS），隨著我國近年來汽車工業(yè)爆炸式增長(zhǎng)，TPO類熱塑彈性體的應(yīng)用將迅猛增加，預(yù)計(jì)未來幾年我國TPE的消費(fèi)年均增長(zhǎng)率約為12%以上，2006年消費(fèi)量將達(dá)到37萬t左右。我國成為全球TPE需求增長(zhǎng)最快的國家之一，而且尤其是以汽車為中心應(yīng)用市場(chǎng)將保持年均15%-20%的高速增長(zhǎng)。
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現(xiàn)狀與進(jìn)展
◆苯乙烯類TPE
苯乙烯類TPE為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型共聚物，主要品種為SBS，目前國內(nèi)生產(chǎn)能力約為21萬t/a，SBS具有良好拉伸強(qiáng)度和彈性、耐摩擦和疲勞性能優(yōu)異，且價(jià)廉物美，主要用于膠鞋、改性瀝青、合成樹脂改性劑和粘合劑等，其中80%左右消費(fèi)量用于制鞋業(yè)，目前我國已經(jīng)成為全球鞋類主要生產(chǎn)國與出口國，2003年鞋類產(chǎn)量約為65億雙，其中膠鞋產(chǎn)量為45億雙，出口約30億雙，由于膠鞋制造是典型的勞動(dòng)密集型加工產(chǎn)業(yè)，在我國未來發(fā)展前景十分看好，目前國內(nèi)SBS尚無法滿足市場(chǎng)需求，每年需要從中國臺(tái)灣、韓國、日本和俄羅斯進(jìn)口大量的SBS產(chǎn)品，2003年進(jìn)口量為8.7萬t。
異戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物（SIS）發(fā)展很快，其產(chǎn)量已占SBC量的30%左右，約90%用于粘合劑領(lǐng)域，采用SIS制備的熱熔膠不僅粘接性能優(yōu)越，而且耐熱性好，成為歐美日各國熱熔膠的主要材料，目前我國僅巴陵石化建有1套SIS生產(chǎn)裝置，2003年產(chǎn)量為5000t左右，用于生產(chǎn)壓敏膠帶，隨著我國大型乙烯裝置的建設(shè)速度加快，C5資源綜合利用將加快實(shí)施，將為我國加快發(fā)展SIS 提供原料保障。
由于SBS存在最大問題是不耐熱，為此歐美等國對(duì)其進(jìn)行一系列性能改進(jìn)，其中利用SBS經(jīng)飽和加氫得到SEBS，可使抗沖強(qiáng)度大幅度提高，耐候性和耐熱老化性明顯提高，SEBS不僅可以替代SBS應(yīng)用，還是工程塑料類如聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）合金的增容劑，SBS或SEBS與聚丙烯（PP）熔融共聚形成互穿網(wǎng)絡(luò)化合物（IPN），SBS或SEBS為基材與其他工程塑料形成IPN-TPS，大大提高了工程塑料的耐寒和耐熱性能。此外國外還開發(fā)了環(huán)氧樹脂用的高透明性TPS和醫(yī)療衛(wèi)生用的無毒TPS新品種。
茂金屬催化劑合成的TPE成為近年來國際開發(fā)熱點(diǎn)，國外最新開發(fā)的新型茂金屬聚合物聚苯彈性體（PSE），其中苯乙烯含量達(dá)到80%，PSE與聚乙烯共混可以獲得力學(xué)性能優(yōu)異的韌性材料。
美國Teknor Apex公司開發(fā)用于醫(yī)療管用的MP1508L1和MP1871-R配混料，屬于結(jié)合氫化異戊二烯橡膠的TPS產(chǎn)品，替代傳統(tǒng)膠乳和塑料填充管，具有更好透明度和加工性能。
◆烯烴類TPE
聚烯烴類熱塑彈性體由橡膠和聚烯烴構(gòu)成，TPO成為目前汽車和家電領(lǐng)域的主要橡塑材料，其中汽車上用量占總產(chǎn)量的75%以上，隨著美國高級(jí)彈性體系統(tǒng)（AES）公司成功開發(fā)完全動(dòng)態(tài)硫化型TPO（簡(jiǎn)稱TPV），其性能大為改觀，耐壓縮變形性、耐熱老化性、耐油性等有明顯改善，成為目前TPO市場(chǎng)上主流產(chǎn)品。目前全球以共混形式采用動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)制備的TPE已涵蓋11種橡膠和9種樹脂，制備近百種橡塑彈性體。目前TPO產(chǎn)品中用量最大的就是三元乙丙橡膠（EPDM）/聚丙烯（PP）。
我國開發(fā)TPO較晚，隨著我國汽車工業(yè)快速發(fā)展，加之轎車塑化與輕型化發(fā)展趨勢(shì)，國內(nèi)對(duì)TPO需求量迅猛增加，部分國產(chǎn)TPO專用料已開始替代進(jìn)口汽車專用料，但是TPV生產(chǎn)較少，尚處于起步階段。目前我國有數(shù)十家科研與生產(chǎn)單位研究開發(fā)生產(chǎn)EPDM/PP，并在夏利、奧迪、捷達(dá)、奧拓、桑塔那等轎車上應(yīng)用，可以用于60余種汽車配件的生產(chǎn)，主要是保險(xiǎn)杠、儀表板、方向盤、內(nèi)飾件、風(fēng)機(jī)罩、輪罩和箱包等，2003年我國汽車僅保險(xiǎn)杠和儀表板消耗EPDM/PP為1.71萬t，預(yù)計(jì)2006年我國汽車工業(yè)對(duì)EPDM/PP需求量將達(dá)到2.5萬t左右，另外在電線電纜、家用電器等領(lǐng)域?qū)PDM/PP需求也呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì)。
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| 波紋管 |
目前TPV作為汽車密封條的優(yōu)越性已被國內(nèi)行業(yè)人士認(rèn)識(shí)，高分子量的TPV由于耐磨性好、摩擦系數(shù)小，作為汽車玻璃導(dǎo)槽密封條的擠出用料，更可作為汽車橡膠密封條的接角材料，水發(fā)泡海綿狀TPV在國外已研制成功，成為今后取代海綿橡膠制作汽車密封條的新趨向；且TPV著色工藝簡(jiǎn)便，常作為汽車密封條外裝飾層材料，目前國內(nèi)數(shù)家密封條企業(yè)引進(jìn)彩色TPV和彩色橡膠共擠包覆橡膠密封條生產(chǎn)線，另外橡膠密封條在集裝箱、建筑等領(lǐng)域也有應(yīng)用，目前國內(nèi)TPV生產(chǎn)量少、品種少、質(zhì)量差，需求主要依賴進(jìn)口，2003年密封條消耗TPO、TPV量約為1.5萬t，由于TPV價(jià)格昂貴，因此在某種程度上限制國內(nèi)使用，其中TPV約為2500t左右。假設(shè)我國密封條生產(chǎn)達(dá)到國外應(yīng)用材料同類水平，按2003年密封條產(chǎn)量算，起碼需求TPE約2.2萬t左右，其中TPV應(yīng)達(dá)到6000t。
TPO在汽車中應(yīng)用涉及到進(jìn)近百種零部件，在國外汽車配件已基本采用TPO替代橡膠制品，目前國外每輛轎車上TPE量約為10kg，而且高性能TPV所占比例逐年增加。
由于TPO在汽車和電子電氣中應(yīng)用重要性和良好前景，成為TPE中增長(zhǎng)最快的一種，因此新工藝和新產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)方興未艾，其中值得注意的是：AES公司開發(fā)TPV新系列B100，是第一個(gè)能直接連接ABS、PC、ABS/PC共混物、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）等塑料的TPV，能形成牢固連接鍵，不需要粘接劑；Basell公司采用特種催化劑在聚合階段制備軟聚合物“Reactor-TPO”(反應(yīng)器直接制備熱塑性聚烯烴)，大大降低產(chǎn)品成本；Exxon Mobil公司開發(fā)新型反應(yīng)器制得TPOs（柔性聚烯烴）結(jié)合茂金屬技術(shù)，具有硬度和抗沖擊的平衡；杜邦公司、DOW化學(xué)等推出EPDM新品級(jí)有高乙烯含量、高結(jié)晶度品4820和4920；杜邦公司、DOW化學(xué)等合作開發(fā)TPO復(fù)合物和合金新技術(shù)，以茂金屬聚烯烴彈性體為基礎(chǔ)，并在全球范圍內(nèi)推廣新一代復(fù)配技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)的熱塑性彈性體可以承受較高溫度，并具有較高熔體強(qiáng)度、良好加工性能及較佳的終端產(chǎn)品使用性能；寧夏化工設(shè)計(jì)研究院成功開發(fā)新型三元共混型TPO，在EPDM/PP基礎(chǔ)上引入具有飽和結(jié)構(gòu)的第三組份，采用動(dòng)態(tài)硫化反應(yīng)技術(shù)制備而成，不僅具有原有EPDM/PP特性，且具有較好加工流動(dòng)性、抗紫外線性能等，在汽車、電子電氣中領(lǐng)域中應(yīng)用與加工方便。
今后我國關(guān)鍵要加快動(dòng)態(tài)硫化法TPO和反應(yīng)器合成法TPO產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，開發(fā)汽車工業(yè)中替代國外產(chǎn)品的系列TPO、TPV產(chǎn)品。
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| 小家電中的應(yīng)用 |
◆聚氨酯類彈性體
熱塑性聚氨酯彈性體具有高強(qiáng)度、韌性好、耐磨、耐油等優(yōu)異性能。20世紀(jì)90年代末期至21世紀(jì)初國內(nèi)引進(jìn)多條TPU生產(chǎn)線，主要用于密封墊、密封橡膠和制鞋業(yè)等生產(chǎn)，2003年我國TPU生產(chǎn)能力約為1.3萬t/a左右，隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，引進(jìn)國外的多條TPU生產(chǎn)線正在建設(shè)或計(jì)劃建設(shè)之中，根據(jù)我國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布數(shù)據(jù)顯示，2003年我國汽車工業(yè)對(duì)TPU的需求8000t左右，2005年和2010年將需要TPU約為1.05萬t和1.6萬t左右。隨著BASF公司、亨茲曼公司在上海漕涇工業(yè)區(qū)、煙臺(tái)萬華集團(tuán)在寧波大榭島開發(fā)區(qū)、公司在上海三套世界級(jí)規(guī)模聚氨酯裝置陸續(xù)建設(shè)，將極大促進(jìn)了我國TPU產(chǎn)量、品種的快速發(fā)展。
國內(nèi)外近年來對(duì)聚氨酯彈性體研究比較活躍，有許多新品種值得關(guān)注，如采用納米金屬氧化物和無機(jī)鹽作為抗靜電材料制備的抗靜電聚氨酯彈性體、耐高溫聚氨酯彈性體、生物降解聚氨酯彈性體、高阻尼聚氨酯彈性體、液晶聚氨酯彈性體、聚烯烴改性的聚氨酯彈性體、形狀記憶聚氨酯彈性體等。其中值得關(guān)注和加快產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)進(jìn)展有，上海塑料研究所成功開發(fā)的TPU擠出管材及由PET絲編織的增強(qiáng)復(fù)合軟管，特別適合高壓輸氣和輸油管；BASF公司新推出3種TPU具有優(yōu)異的耐磨性和滑爽感，可以與ABS、PC、ABS/PC合金、PET、PA及多種其他熱塑性塑料共混，產(chǎn)品成功應(yīng)用于微機(jī)機(jī)殼、手提電話、電動(dòng)工具夾頭等；青島科技大學(xué)開發(fā)的微孔聚氨酯彈性體介于彈性體和泡沫材料之間一種新材料，適用于減震材料、制鞋、實(shí)芯輪胎等方面；美國Crompton公司最近開發(fā)的由聚醚三元醇和聚酯三元醇類物質(zhì)等為原料制備的聚氨酯彈性體，耐磨性能比目前普通TPU高5-10倍，主要用于剎車片、驅(qū)動(dòng)輪胎、軋輥等方面。
◆其它熱塑性彈性體
聚酯類熱塑彈性體是以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)為硬段，聚醚或聚酯為軟段的嵌段共聚物，目前TPEE最大特點(diǎn)是在低應(yīng)力下其拉伸應(yīng)力比相同硬度的其他聚合物制品大，因此其制件壁厚可以做得更薄，而且低溫韌性、耐化學(xué)品性、耐油性優(yōu)良，且具有良好電絕緣性能，目前主要應(yīng)用于安全氣囊張開門、重型卡車和越野車設(shè)備部件、密封圈、軟管和導(dǎo)管等，在汽車、家電、電動(dòng)工具、體育用品等領(lǐng)域。
二烯類TPE主要為天然橡膠的同分異構(gòu)體，被稱之為反式天然橡膠（T-NR），主要品種有T-NR-反式聚異戊二烯橡膠（TPI）和間同1，2-聚丁二烯（TPB），TPB和TPI最大特點(diǎn)在于可以進(jìn)行硫化，解決一般TPE不同采用硫磺、過氧化物硫化的缺點(diǎn)，TPB制備薄膜，具有良好的透氣性、防水性和透明度，易光分解，適合食品保鮮使用。
氯乙烯類TPE，主要分為熱塑性PVC（TPVC）和熱塑性氯化聚乙烯（TCPE），目前國內(nèi)關(guān)于聚氯乙烯（PVC）的熱塑性彈性體開發(fā)報(bào)道較多，如蘭化公司開發(fā)并生產(chǎn)出PVC/丁腈橡膠（NBR）共混料，部分替代氯丁橡膠（CR）、天然橡膠和NBR；南京工業(yè)大學(xué)開發(fā)出PVC/NBR/膠粉共混熱塑性彈性體。美國杜邦公司開發(fā)出CPE與乙烯互聚物合金，具有近乎硫化CR和NBR的性能，用于制造密封條、膠布和汽車配件，我國目前是全球主要CPE生產(chǎn)國，因此關(guān)于TCPE研究開發(fā)生產(chǎn)進(jìn)展迅速。
另外TPAE、TPF、硅橡膠熱塑彈性體、丙烯酸酯橡膠熱塑彈性體等也陸續(xù)開發(fā)并產(chǎn)業(yè)化，其中TPAE向工程化方向發(fā)展；而TPF用于高性能超低滲透性汽車燃油膠管等；硅橡膠熱塑性彈性體主要用于醫(yī)療制品行業(yè)；丙烯酸酯橡膠熱塑彈性體則主要在汽車零部件中應(yīng)用。
TPE現(xiàn)成為廣泛替代傳統(tǒng)橡膠和部分塑料制品的用途廣泛和極具發(fā)展前景的新型材料，尤其我國汽車工業(yè)快速發(fā)展，需要大量進(jìn)口TPE滿足國內(nèi)市場(chǎng)需求，因此今后國內(nèi)要加大TPE開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，緊跟國際發(fā)展潮流，未來我國TPE應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)，開發(fā)茂金屬催化劑合成的新型TPE；加快動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)和納米復(fù)合材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用；從再利用、輕量化和高性能的角度考慮，未來TPE最大市場(chǎng)是汽車材料，因此要推進(jìn)汽車工業(yè)需要的TPE國產(chǎn)化進(jìn)程；加大TPE改性和與其他樹脂并用技術(shù)開發(fā)，提升CPE材料性能；研究新型TPE配方、加工助劑使用、加工設(shè)備和加工工藝。（完）
