2005年度中国石油和
化学工业协会科技奖励项目精选（四）
栏目主持：中国石油和化工协会科技办公室
         《中国化工信息》周刊
千吨级高性能热塑性硫化橡胶动态全硫化制备技术
张立群  田洪池
    一、项目开发背景
　　热塑性硫化橡胶（TPV）是指采用动态全硫化技术得到的共混型热塑性弹性体，具有塑料的热塑加工性能和橡
胶的高弹性，可反复加工、使用和回收，是一种可循环再生的绿色高分子材料，是解决传统橡胶加工问题和橡胶回
收及再利用的最好途径，在能源和石油资源危机的今天具有极其重要的意义。
　　动态硫化反应共混技术，是在小比例的热塑性塑料中混入高比例的弹性体和交联剂，在混炼过程中，能够使弹
性体就地(In-Situ)产生化学交联，并在高速混合和高剪切力作用下，弹性体被破碎成大量的微米级颗粒(2?滋m以
下)，均匀分散在热塑性塑料基体中，完成相态反转，形成TPV。由于动态硫化反应加工技术涉及界面科学、交联
科学、断裂和破碎科学、动力学、热力学，以及流变学和化学工程学等，较难控制和实现，目前，世界上只有美国
的AES公司和荷兰的DSM公司、台湾南帝和日本、意大利等少数几家公司掌握着这项技术。
    二、产业化优势与先进性
　　据专利报道，美国AES等公司的技术属于一步法动态硫化生产TPV,即橡胶、塑料、各种助剂等分别通过精确
计量装置一起加入双螺杆进行混合，并同时完成动态硫化和剪切破碎过程。技术特点是简洁、高效，占地面积小。
缺点是：①要增加成套设备对块状橡胶造粒；②橡胶切粒设备、精确计量加料装置的价格都非常昂贵，设备投资大；
③生产线通用性较差，一般只适合制备较高硬度的TPV，因为在几十秒的动态硫化时间内很难在双螺杆挤出机中填
充入各种助剂，制备低硬度的TPV则需要对原料橡胶进行特殊处理，增加了工序；④一步法工艺由于物料的停留时
间过短（只是在双螺杆长度上），分散相破碎的时间不够，因此，产品的相态结构容易粗大。超高长径比的双螺杆
是一步法成功的关键因素之一。
　　北京化工大学与山东道恩公司联合，在近20多年的研究基础上，通过一系列关键技术、设备的创制和开发，
在国内首次打造了一条拥有自主知识产权、高度自动化、可高效率连续化生产的千吨级TPV生产线。该工艺及技术
有效解决了双螺杆一步法生产TPV的技术难题，提高了设备的兼容性，增加了制备过程的可控制性，比当前商品化
的TPV的相态结构更加精细，综合性能更为理想。同时降低了工业化的风险，能够顺利地从中试向大规模生产快速
过渡。目前我们已经在年产千吨级生产线上成功制备出一系列不同硬度等级的TPV,其性能达到甚至超过国际同类
产品的标准(如表1)。
　　　　　　　　表1  不同硬度等级TPV实验室性能指标与国际产品比较
　　特性    硬度    密度  100%定伸  拉伸强度  断裂伸长  撕裂强度 压缩永久变形  脆化温度
　　              （g/m3） （MPa）    (MPa)    率（%）  （KN/m） 22h/100℃(%)   （℃）
　　道恩    55A        0.97    1.5           4.7        360          10.2         27            <-60
　　AES        55A        0.97    1.7           4.1        330           9.0         28            <-60
　　DSM        55A        0.96    1.6           5.0        350           9.2         -            <-60
　　道恩    64A        0.97    3.0           6.9        400            26         32            <-60
　　AES        64A        0.97    2.8           5.9        390            28         31            <-60
　　DSM        64A        0.95    2.1           6.3        430            35         -            <-60
　　道恩    73A        0.97    5.1          11.5        450            31         36            <-60
　　AES        73A        0.97    3.5           6.6        420            37         35            <-60
　　DSM        73A        0.95    3.0           7.4        500            34         -            -65
　　道恩    80A        0.95    5.9          15.1        460            46         43            <-60
　　AES        80A        0.96    5.1           9.8        430            48         43            <-60
　　DSM        80A        0.95    4.5           8.9        510            45         -            -63
　　     注：以上数据是北京化工大学实验室测试
　　
    三、技术开发前景
　　近几年，我国已有越来越多的企业开始使用进口TPV代替传统的硫化橡胶来制造橡胶制品，粗略 兰疲磕晷
杞赥PV量已达1万t以上。动态全硫化技术是共混法制备热塑性弹性体（TPE）的技术主流，具有非常重要的理
论研究价值和工业实用价值。通过动态全硫化技术及装备的工业化开发，可以利用现有的聚合物品种，制备一系列
满足不同性能要求的新型TPV材料。（该项目获技术发明一等奖）