聚酮POK的4个“超级”和改性应用

POK，全称聚酮亚胺（Polyketone），是韩国晓星集团研发生产出的一种综合性能极其优良的工程塑料，属于聚酮类材料，是由CO、乙烯、丙烯聚合而成的新型绿色聚合物材料。

POK在合成过程中消耗大量一氧化碳，每生产5万吨POK，所消耗一氧化碳的质量为2.5万吨，相当于380万棵松树5年的净化效果，因此大力发展POK生产与应用符合绿色可持续发展战略。
（POK是结晶性工程塑料，性质介于普通工程塑料和特种工程塑料之间）

晓星在从2004年到2013年的10年期间，每年投资500亿韩元的研究开发费，成功进行Polyketone商用化开发，获得了原材料技术相关专利160件(韩国国内133件，海外27件)。1938年尼龙被开发了之后，业界把时隔75年后出现的聚酮材料称为是具有革命性的材料。

超级耐磨---是POM耐磨的14倍；

超级耐化学性---耐中酸中碱，各种燃油，各种化工溶剂；

超级韧性---抗冲击性是PBT的2.3倍；

超级阻隔---对水汽各种碳氢化合物有极高的阻隔性，相当于EVOH超级耐水解---是PPO耐水解的1.3倍。

POK结构——性能解读

POK是目前耐磨性最突出的新型工程塑料，耐磨性是POM的14倍，磨耗量极低，长期使用尺寸稳定性高，且受温度变化影响非常小，低噪音效果突出；

具有优异的耐水解性能，不论在冷水或热水中，其机械性能变化相较于尼龙、聚酯等要小很多，基本与PPO及PPS相当，可在水环境中长期使用；

由于其紧密的结晶结构，对各种物质的阻隔效果都非常优异，不亲油，不亲水，耐各种化学溶剂，其阻隔性能基本与EVOH相当，且能通过挤出、注塑、吹塑等不同工艺成型各类阻隔产品；

其改性后热变形温度为200-215℃，长期使用温度可达120℃，其性能在高温环境内优于许多工程塑料，运用领域更广；

低温方面，由于材料优异的低温韧性，在零下20-40℃的工况下仍具有良好的耐冲击性；

其耐化学性极其优异，C-C键具有化学稳定性，除强酸强碱外，其他化学环境均可耐受，耐化学性基本与PPS相当。

POK分子链规整，是一种结晶高分子材料。目前研究发现POK存在α和β两种晶体结构（见上图）。α晶型中，A=6.91，B=5.12，C=7.60，晶体密度为1.382g/cm3，β晶型中，A=7.97，B=4.76，C=7.57，晶体密度为1.297g/cm3。

POK改性方法

POK的共混改性

将POK与其他聚合物混合，可以得到各种性能优异的复合材料。如与PP共混，由于相容性较差，形成了海岛结构，但是两相之间结合力大，同时降低了两组分的结晶率，使复合材料具有实际使用价值。

Zuiderduin等人系统地研究了POK材料加入橡胶对复合材料的影响，制备了聚酮/乙丙橡胶等具有良好韧性的复合材料。

POK材料和聚酰胺材料可以一起混合，达到良好的界面接触，制备出性能良好的复合材料。

此外，POK还可与其他填料结合使用，以提高性能或者降低整体材料成本。如沉淀碳酸钙颗粒、短切玻璃纤维增强、酸酐、石墨烯、PVDF等等。

POK的化学改性

由于POK材料分子主链上拥有羰基，可以通过亲核加成的方式，引入新的官能团作为侧链部分，如还原成羟基、缩酮、硫醇、亚甲基、氰醇等，制备出具有多种物理性能不同的聚酮材料。

利用二胺（如1,2-二氨基-丙烷）对POK材料进行化学改性，这是一种简单的制备多胺的方法，所得材料可以作为表面活性剂。并且经过测试，采用这种方法制备的平均粒径约为50nm纳米级乳液，具有长达一个月的高稳定性。此外，POK通过酰胺化反应后，可以作多壁碳纳米管（MWNT）的接枝剂。通过POK改性合成的多胺在生物学上的特性引起了学术界的重视。

由呋喃的改性POK材料与1,1（二亚苯基）双马来酰亚胺可以发生Diels-Alder反应，得到交联网络。由于这种Diels-Alder反应的加成可逆性，得到的交联网络表现为热固性，继续加热，又能恢复成为热塑性。该材料在50℃下能够发生交联，又可以在高于110℃的温度下重新解交联。结果表明，通过DMA和DSC分析，该材料具有良好的可逆性，机械性能保持良好。

在工业上的胶粘剂的领域，由POK材料的化学改性的功能材料，也应用广泛。早期就有在工业水平上研究POK的乳液在胶粘剂工业中的应用。

此外，改性的POK可以成功地与天然产品结合，从而使胶水具有更突出的环境友好的特性，并具有更好的胶粘性能。

POK的应用

聚酮性能优良，可应用场景极为广阔，涂料、油墨以及汽车制造为其主要需求端。

在涂料领域，聚酮与涂料用溶剂及树脂具有极佳相容性，能够提高涂料硬度、附着性、耐候性以及色泽；在油墨领域，聚酮能够提高油墨快干性、流平性以及光泽度，可用于生产醇容性油墨、凹版油墨、柔性版油墨、圆珠笔油墨等；在汽车制造领域，聚酮可用于生产汽车耐磨部件，包括引擎盖下罩、加油口颈、端槽等。

国内POK应用主要为生产气雾阀主要代替PA6，国内最大用户为中山市美捷时包装制品有限公司；

POK还可用于生产净水器、花洒，由于POM会存在析出甲醛的可能性，因此在接触饮用水的部件上，POK具备一定优势，下游企业主要集中在厦门地区。

POK还用于生产玩具玩偶、口红管、化妆品瓶等注塑产品。在石油开采领域，超高黏度挤出级POK目前还可以取代部分超高分子量聚乙烯，用于生产采油管等产品。

POK材料的已知应用产品主要在：

1.工业及日常用品：水龙头，化妆品包，冷藏器的门，齿轮，座椅配，头顶灯锁，工业用切削半成，支架，液压密，雨伞头、耳机头戴等用品。

POK捆扎带比尼龙捆扎带韧性高2倍，拉力高5倍多，且成型时间短，免水煮。

使用POK做的耳机头带，韧性比PC，TPEE好，可通过暴力测试，回弹性和PA12相当。

2.汽车燃油系统和引擎盖下罩的应用：发动机盖罩、防冻液罐、燃油罐、燃油管、加油口颈、ECU外壳、LED散热器、汽缸盖罩、散热器端槽。

3.阻隔管和包装：阻隔管、管盖、阻隔包装瓶、个人护理用品、食品包装。

4.机械零件：齿轮、轴承、绞轮、衬套等耐磨传动零件。

POK比常用作机械零件的尼龙、POM具有更好的耐磨性和耐化学性

5.传动装置：ATM/办公自动化齿轮、动力转向缓冲装置。

肉类传送带，POK无毒，可作食品接触级传送带

POK市场

全球聚酮主要生产企业包括韩国晓星、德国巴斯夫、索尔维等。

POK主要牌号及性能应用

POK全球目前装置开工率较低，年产量在1-2万吨/年。主要消费地分布在中国、美国和欧洲地区。