TPE(熱可塑性彈性體)

1、TPE（熱可塑性彈性體）概一、熱塑性彈性體（TPE）的定義熱塑性彈性體（thermoplasticelastomer，簡(jiǎn)記：TPE）是指在常溫下具有加橡膠的性質(zhì)（即彈性體的性質(zhì)，）在高溫下又可以塑化變形之高分子材。它可以用塑料的加工機(jī)器如注塑成型、擠出成型、吹塑成型、壓延成型、T-Die延成型等較傳統(tǒng)化橡膠為快速的加工方式制造成品，且有質(zhì)輕（密低、）環(huán)保（可回收、燃燒無毒、）使用壽命長(zhǎng)（可較傳統(tǒng)橡膠達(dá)510倍以上、）加工變化大、制品總成本低等優(yōu)點(diǎn)。在各業(yè)中，逐漸被廣泛使用。TPE有時(shí)候也被稱作熱塑性橡膠（ThermoplasticRubber，TPR），但由其定義而言，應(yīng)稱為TPE較適當(dāng)。TP

2、E是彈性體，具有加橡膠的性質(zhì)，但卻需要加。此外TPE并具有許多介于橡膠與塑料中間的特征。二、橡膠與塑料的基本性質(zhì)TPE為同時(shí)具有橡膠（或彈性體）與塑料之性質(zhì)的材，故以下先對(duì)橡膠、塑料的基本性質(zhì)做一簡(jiǎn)介。應(yīng)變圖1-1各種物體的應(yīng)應(yīng)變特性包括橡膠（或彈性體）及塑料的高分子材，其代表性的物性質(zhì)，可由應(yīng)應(yīng)變的特性看出。圖1-1為各種高分子材的試片，在被伸時(shí)表現(xiàn)的應(yīng)應(yīng)變?yōu)?。圖中箭頭則表示試片受到伸及放松時(shí)，應(yīng)應(yīng)變的變化。鋼鐵是伸長(zhǎng)（應(yīng)變）很小的材，其應(yīng)應(yīng)變性質(zhì)如1所示，是可恢原的完全彈性體。而粘土則是完全的塑性體，如2所示，為完全無法回。至于高分子物質(zhì)則兼具彈性體與塑性體的性質(zhì)，為粘彈性體3的為，但橡膠

3、（或彈性體）較塑料接近于完全彈性體。由于多塑料為粘彈性體要具體描述熱塑性彈性體與一般塑料的區(qū)別并容，較大的差為熱塑性彈性體在常溫下具有高伸長(zhǎng)、高回彈、低壓縮永久變形、及低脆化溫等特性。另一最大區(qū)別是分子結(jié)構(gòu)的差，由于TPE具有加橡膠的性質(zhì)表示TPE必定由橡膠成分即軟質(zhì)段，softsegment）與塑料成分（即硬質(zhì)段，hardsegment）所構(gòu)成，軟質(zhì)段具有彈性而硬質(zhì)段則在常溫時(shí)發(fā)揮架橋點(diǎn)一般的作用可防止塑性變形但當(dāng)溫上升時(shí)硬質(zhì)段的塑料成分會(huì)熔融，失去作為架橋點(diǎn)的作用而成為可塑性變形，如同塑料般加工時(shí)成型。三、TPE材的種：TPE的種很多。如上所述，TPE含有硬質(zhì)段及軟質(zhì)段，分的方法通常是以影

4、響最大的主鏈分子構(gòu)造的差分幾大，再以軟質(zhì)段、硬質(zhì)段之分子固定方式之同細(xì)分可形成軟質(zhì)段的分子包括以下的橡膠聚丁二烯（BR）聚戊二烯（IR）天然橡膠（NR）乙烯一丙烯橡膠（EPDM）丁基橡膠（IIR）聚丁烯、聚乙烯聚丁烯、非結(jié)晶性聚乙烯、聚醚、聚酯等。另一方面，形成硬質(zhì)段的分子可使用以下塑料：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯間規(guī)聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。依TPE主鏈上分子構(gòu)造的差，可大分為如圖1-2。圖1-2.嚴(yán)SBSSISTPS（苯乙烯系）SEBS（苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物，SBC）SEPS其它TPO（單純混摻型）TPV（動(dòng)態(tài)加型）TPE（RB（間規(guī)聚合1.2BR）

5、聚二烯系彳TPI（反式聚戊二烯）、TPNR（PP/天然橡膠）氯系TPVC（硬質(zhì)：PVC,軟質(zhì)：PVC或NBR）TPU系（熱塑性聚氨酯）*TPEE系（聚醚酯彈性體）工程塑系TPA系（聚酰胺系）氟素系TPE的另一種分法，為依巨觀構(gòu)造的差，分為純TPE及混摻TPE。純TPE是指一個(gè)分子鏈中，既有軟質(zhì)段與硬質(zhì)段的共價(jià)結(jié)合，在經(jīng)聚合或縮聚合而成之高分子聚合物；混摻型TPE則是將作為軟質(zhì)段的橡膠成分，與為硬質(zhì)段的塑料成分，二者混摻制成，以苯乙烯系及氯系TPE為主，用途逐漸擴(kuò)大。四、TPE的性能比較表1為主要TPE之各種性能比較。茲再將工業(yè)上常用之TPE主要特性作一概括性明：1.TPU（熱塑性聚氨酯：TPU

6、主要由（1）短鏈二醇與氰酸酯反應(yīng)所得PU作硬質(zhì)段,（2）長(zhǎng)鏈二醇與氰酸酯反應(yīng)所得PU作軟質(zhì)段，二者構(gòu)成直鏈多嵌段的共聚物即為TPU。TPU主要依其軟質(zhì)段之聚醇分大系：聚醚系及聚酯系，然后可內(nèi)細(xì)分為PTMG、PEG（polyoxyethyleneglycol）、PPG（polyoxypropyleneglycol）、AD（PAdipicester系）PCL（caprolacton系）PC（polycarbonate系）等，TPU中軟質(zhì)段的差，對(duì)物性所形成的影響如下：優(yōu)一性能抗強(qiáng)聚酯系聚醚系撕強(qiáng)聚酯系聚醚系耐磨耗性聚酯系聚醚系耐藥品性聚酯系聚醚系耐菌性聚酯系聚醚系密ADPPCLPCLADP反發(fā)揮性

7、PTMGPCLADP耐水性PCPTMGPCLADP耐熱化性PCPCLADPPTMG耐油性ADPPCLPTMGPU的硬質(zhì)段所用的二氰酸酯亦有許多種，但適于TPU的硬質(zhì)段則很少。最重要的二氰酸酯則為MDI與TDI。TPU在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：耐磨耗性為各TPE中最大的具高強(qiáng)、高韌性、高透明的特性抗疲性、耐寒性、耐油性佳環(huán)保無毒可回收，可用于醫(yī)器材缺點(diǎn)：耐熱性一般耐候（紫外線）性足（可添加紫外線安定補(bǔ)強(qiáng)）成品殘應(yīng)大、粘模2.TPO（聚烯系彈性體：TPO的硬質(zhì)段為PP或PE等聚烯，軟質(zhì)為EPDM（三元乙丙膠）等橡膠，將者好的混摻即得TPO。由于TPO與軟質(zhì)或硬質(zhì)聚烯的差又是并明顯，故

8、難以下正確定義。但通常以橡膠成分209以上，且彎曲彈性690MPa以下之聚烯材，可稱為TPOTPO一般專指單純將聚烯與橡膠進(jìn)物性混摻，使橡膠以微細(xì)子形態(tài)分散于聚烯基材中而成此時(shí)所用之橡膠子可以是未加或已部分加的。是使用已部分加的橡膠，TPO的性質(zhì)會(huì)較好，但加程太高，則在聚烯中的分散變，使TPO性質(zhì)低，故橡膠的加程要謹(jǐn)慎控制。于混摻過程，同時(shí)使橡膠起加反應(yīng)而制成之TPO則稱為TPV（動(dòng)態(tài)加型TPO另一TPO則于聚合反應(yīng)器中將硬質(zhì)段部分與軟質(zhì)段部分直接以共價(jià)鏈聚合而得，此TPO以metallocene（茂屬）觸媒聚合而成，另稱為M-POE因需混摻的成本且控制聚合及接枝，因此在性能及價(jià)格上應(yīng)較傳統(tǒng)T

9、PO具競(jìng)爭(zhēng)。TPO在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：比重最小、價(jià)格低耐寒/熱型、耐酸/堿性佳（僅次于TPEE）耐候性、耐臭氧性、電氣絕緣性佳加工性佳、成型大型制品缺點(diǎn)：受非極性溶劑，如汽油、芳香族溶劑侵蝕抗強(qiáng)低（可以填補(bǔ)強(qiáng)）壓縮永久變形大耐磨性及伸回彈性差3.TPV（動(dòng)態(tài)加聚烯彈性體）TPV是用萬馬機(jī)或塑機(jī)等混合設(shè)備進(jìn)混合時(shí)，同時(shí)使橡膠加而制成的TPO軟質(zhì)段的加橡膠子可微細(xì)的分散于硬質(zhì)段的聚烯基材中TPV可依硬質(zhì)段與軟質(zhì)段之種與組合之同，而有許多種規(guī)格，但最具代表性的則是PP-EPDM系接著續(xù)有PP-NBRPP-ACMPP-NPP-IIRPE-EPDMPE-NRPA-NBRPA-ACMP

10、VC-NBR等系TPV。PP-EPDM系所用加劑為酚樹脂系，促進(jìn)劑為二氯化錫，也就是樹脂架橋。形成直徑為ym的架橋EPDM子（軟質(zhì)段,）分散于PP基材（硬質(zhì)段）中。橡膠徑愈細(xì)，抗強(qiáng)與斷伸長(zhǎng)即愈大;PP愈大，硬、彈性、伸長(zhǎng)亦隨之增加。TPV在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：壓縮永久變形為TPE中最低機(jī)械性質(zhì)較TPO佳，且硬較TPO低耐油性、耐候性及耐熱性佳環(huán)保、無毒、可回收、可用于醫(yī)器材缺點(diǎn)：耐磨性較橡膠、TPU差價(jià)格遠(yuǎn)較TPO高加工性一般，表面有時(shí)有痕無透明性4.TPS（聚苯乙烯系彈性體：）聚苯乙烯系彈性體可分為大：聚苯乙烯及橡膠丁二烯、戊二烯、丁烯/乙烯、丁烯/丙烯）之嵌段共聚物，及以

11、此為基材與聚烯烴、可塑劑（油）物共混制成之共混物。聚苯乙烯系共聚物中，分子的硬質(zhì)段為PS，軟質(zhì)段為聚丁二烯或聚戊二烯等聚二烯，代表性商品有SB（S苯乙烯丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物JSIS（苯乙烯一戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）及將之氫化后而成之SEB（S苯乙烯乙烯、丁烯苯乙烯嵌段共聚物）與SEPS（苯乙烯乙烯、丙烯苯乙烯嵌段共聚物。）TPS為世界上需求最大之TPE目前已超過60萬噸主要因其應(yīng)應(yīng)變性質(zhì)與加橡膠非常接近，且加工性優(yōu)，價(jià)格低，逐漸取代PVC及傳統(tǒng)橡膠在鞋材及其它域的應(yīng)用。TPS的應(yīng)用依其結(jié)構(gòu)及物性能而有區(qū)別，一般苯乙烯含為：15-40%，性質(zhì)會(huì)依苯乙烯含，橡膠微相構(gòu)造及組成、分子、分子分布

12、及是否接官能基等因素之同，而有很大的變化oSBS及SIS因分子中具有雙鍵結(jié)合，受氧、臭氧、紫外線之影響,SEBS及SEPS則無此顧慮，因此以SEBS/SEPS為基材之共混物在工程材上有許多應(yīng)用惟其耐油性佳TPS在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：制成品的物性范圍廣，加工較其它TPE柔軟伸，接近橡膠及硅膠觸感，硬為TPE中最低伸長(zhǎng)最高、回彈性最好可充當(dāng)許多工程塑的兼容劑及改性劑環(huán)保、可回收、無毒、低價(jià)格SBS系）缺點(diǎn)：SBS系、耐熱、耐候性能差成品耐污性、耐磨性、耐油性皆差伸強(qiáng)較PVC差、無法以高頻波接著低硬成品有時(shí)岀油。SEBS/SEPS系成品，印刷接著5.TPEE（聚醚酯彈性體）TPEE

13、分子中的硬質(zhì)段為聚酯，軟質(zhì)段為Tg值低的聚醚或聚酯,為多嵌段共聚物。TPEE依分子構(gòu)造之同可分為：1）聚酯、聚醚型：硬質(zhì)段是芳香系結(jié)晶性聚酯，軟質(zhì)段則是聚醚2）聚酯、聚酯型：硬質(zhì)段是芳香系結(jié)晶性聚酯，軟質(zhì)段則是脂肪族聚酯3）液晶型TPEE硬質(zhì)段是剛直的液晶分子，軟質(zhì)段為脂肪族聚酯。以上三種TPEE中，最常用且需求最多的是聚酯、聚醚型TPEE硬質(zhì)段以PBT為代表由丁二醇與酉夫酸二甲酯組成構(gòu)成軟質(zhì)段聚醚則以PTMG為代表。因PBT具耐熱型，結(jié)晶速大，而PTMG則具低玻璃移點(diǎn)Tg故此種TPEE的成型性優(yōu)，并有平衡的物性及高耐熱性。作為熱可塑彈性體，TPEE能發(fā)揮其機(jī)能的范圍為高硬范圍。在低硬范圍，因鏈長(zhǎng)目?。?以下，）硬質(zhì)段會(huì)溶解在軟質(zhì)段中而存在中間層，因此微相分完全，也就無法具完全的彈性體機(jī)能，故TPEE之低硬制品獲得。TPEE在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：耐熱性最高、耐荷重大、回彈性高反復(fù)疲特性優(yōu)且性質(zhì)強(qiáng)韌低溫?fù)锨暂^TPU佳耐油/耐藥品/耐化學(xué)溶劑性佳缺點(diǎn)：獲得低硬制造加工條件較窄，須較精密加工機(jī)器價(jià)格昂貴6.TPA（聚酰胺系彈性體）TPA是以聚酰胺為硬質(zhì)段Tg值