2006年度中国石油和化学工业协会科技奖励项目精选（七）
栏目主持：中国石油和化学工业协会科技办公室《中国化工信息》周刊
高分子材料用新型稀土功能助剂开发及产业化
目前我国塑料助剂的生产和研发尚不能满足市场需求，高档塑料产品仍需进口，特别是高效、环保等高档助剂
的研发生产与国际先进水平尚存在差距。助剂研发和生产水平低，不仅成为我国助剂行业和高分子材料行业发展的
“瓶颈”，也严重制约了建筑、汽车、电子等行业的发展。
稀土化合物高效、无毒，具有独特的光、电、磁等性能，被认为是构筑信息时代新材料的宝库。用作高分子材
料的添加剂具有传统助剂无可比拟的综合性价比。
1.原料及工艺路线
本项目以富镧轻稀土氧化物为基本原料，成功研究开发出一系列热塑性高分子材料用新型高效多功能稀土助
剂，包括聚丙烯用β成核剂、聚烯烃和PVC用加工助剂、无机粒子表面处理剂等，解决了影响助剂性能及产业化制
备的关键技术，开发出“熔融一步法”无溶剂合成工艺和“单包化”调优复配技术，实现了产业化生产，系统研究
了所开发稀土助剂对高分子材料物理、机械、光、热、燃烧等性能方面的影响，建立了稀土助剂在热塑性塑料加工
与功能化中的应用技术，核心技术有：
（1）研究了多种单一轻稀土元素的作用及不同稀土元素之间的敏化作用，发现某些稀土元素共存时具有更好
的协同效果。利用混合稀土元素间的“补充”或“消除”作用，开发成功混合轻稀土原料精制技术；
（2）研究了各种特定结构和功能的有机配体特性，综合考虑其与稀土中心离子形成配合物后性能的变化，筛
选有机配体的分子结构，如化学组成、官能团种类、碳链长度以及空间结构等，利用稀土元素的多配位能力及有机
配体结构的多样性，设计制备出一系列稀土配合物或专用助剂；
（3）采用“熔融一步法”合成工艺制备稀土配合物，简化了工艺步骤，避免有害副产物的产生；
（4）针对目标应用基材，在特定条件下将稀土化合物与其他协效成分进行复配调优“单包化”技术，实现“助
剂因材而异，配方因客调优”。
2.技术优势与先进性对比
稀土配合物的生产合成采用“熔融一步法”无溶剂工艺，方案新颖，能耗少，设备易操作控制，利用率高，产
品质量稳定，生产过程无三废，可大大降低投资和操作费用，是一种绿色清洁生产技术。本项目创制成功的稀土功
能助剂有PP用新型β成核剂——WBG、稀土表面处理剂——WOT、PVC用新型加工改性剂——WAC等，结构与国内外
功能相同的产品完全不同，综合指标和性价比优于同类产品：
(1)高效稀土β成核剂WBG：目前市场上可商品化供应的β成核剂只有芳香酰胺类(如Nu-100，国外公司专利
产品)，国内也有企业生产(牌号为Nu-5)。表1是几种成核剂以相同比例加入同一种PP后的改性作用对比，WBG在
提高PP韧性方面与国外产品相当(约为2倍)，而在提高PP热变形温度方面，明显优于芳香酰胺类，且市场售价远
低于国外。
表1 WBG、Nu-100和Nu-5对PP的改性作用对比 kJ/m2
性 能 PP PP+WBG PP+NU-100 PP+Nu-5
简支梁缺口冲击强度(23℃) 4.55 9.46 9.49 9.38
简支梁缺口冲击强度(－10℃) 2.78 3.48 3.52 3.45
热变形温度/℃ 84.2 117.2 108.5 105.8
拉伸屈服强度/MPa 33.78 31.23 30.92 31.43
断裂伸长率/% 225.4 501.5 523.6 500.8
拉伸弹性模量/MPa 1765.5 1421.0 1450.5 1400.4
表2 几种表面处理剂在PP/ CaCO3体系中改性作用比较
性 能 无 WOT Ti Si Al
熔体流动速率190℃,2.16kg（g/10 min） 1.92 3.94 3.87 3.67 3.10
简支梁缺口冲击强度23℃（kJ/m2） 3.86 9.12 8.22 8.15 6.98
拉伸断裂强度（MPa） 25.1 25.8 26.2 26.5 24.6
断裂伸长率（%） 55.2 151.2 142.0 120.8 99.5
热变形温度0.46kg（℃） 101.4 120.5 112.0 108.4 105.6
(2)稀土表面处理剂WOT：与广泛使用的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂(分别记作Si、Ti和Al)
相比，在改善力学性能方面，WOT与Ti相当，略优于Si，而明显优于Al；但在改善体系加工性及无机粉体的分散
性，尤其在提高体系抗冲击强度和耐热性能方面，WOT效果明显优于其他3种。表2为几种表面处理剂在PP/ CaCO3
体系中改性作用比较。
(3)PVC用新型加工改性剂WAC：为改善U-PVC加工过程中熔体热稳定性差、粘合力不高、易破裂等问题，需加
入加工助剂。对比实验表明，WAC促进PVC熔融塑化能力比ACR更强，只需ACR用量的80%就可得到同等塑化性能，
兼具润滑、热稳定等多种功能，综合性价比更优。
此外，项目组利用“单包化”调优复配技术生产的PP用稀土多功能复合助剂——WBT和PVC用无机增韧改质
剂——WMH，国内外未见同类产品，具有独创性。
3.推广应用前景
目前已建成3万t/a稀土助剂生产线，产品应用于PO、PVC等热塑性材料，可显著提高材料的加工性能、机械
性能和热性能，降低成本，成功应用于无卤阻燃材料、农用薄膜、管道及汽车专用材料、化学建材、包装材料等多
个领域，表现出明显的市场竞争优势和广阔的应用前景，为有效利用我国珍贵的自然资源，提高稀土产品的附加值，
提供了新的途径，对我国丰富的稀土资源优势转化具有深远影响。(该项目获得科技进步一等奖，项目完成单位：
广东炜林纳功能材料有限公司，中科院广州化学研究所）