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熱塑性彈性體(Thermoplastic Elastomer-TPE)

發(fā)布日期:2013-02-28 15:45:30 來(lái)源:本站

1、什么是熱塑性彈性體

熱塑性彈性體(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦稱(chēng)熱塑性橡膠(Thermoplastic Rubber-TPR),是一種兼具橡膠和熱塑性塑料特性之材料,熱塑性彈性體具有多種可能的結構,最根本的一條是需要有至少兩個(gè)互相分散的聚合物相,在正常使用溫度下,一相為流體(使溫度高于它的Tg─玻璃化溫度),另一相為固體(使溫度低于它的Tg或等于Tg),并且兩相之間存在相互作用。即在常溫下顯示橡膠彈性,高溫下又能塑化成型的高分子材料,具有類(lèi)似于橡膠的力學(xué)性能及使用性能、又能按熱塑性塑料進(jìn)行加工和回收,它在塑料和橡膠之間架起了一座橋梁。因此,熱塑性彈性體可象熱塑性塑料那樣快速、有效的、經(jīng)濟的加工橡膠制品。就加工而言,它是一種塑料;就性質(zhì)而言,它又是一種橡膠。熱可塑性彈性體有許多優(yōu)于熱固性橡膠的特點(diǎn)。

目前,熱塑性彈性體尚無(wú)統一的命名,習慣以英文字母縮寫(xiě)語(yǔ)TPR表示熱塑性橡膠,TPE表示熱塑性彈性體,兩者在有關(guān)資料著(zhù)作中均有使用。為統一起見(jiàn),都以TPE或熱塑性彈性體稱(chēng)之。

2、熱塑性彈性體的主要分類(lèi):

  • TPS-苯乙烯類(lèi)TPE(SBS、SIS、SEBS、SEPS)
    為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能最接 近SBR橡膠,約占全部TPE一半左右。

  • TPO-聚烯烴熱塑性彈性體Thermoplastic Polyolefin
    烯烴類(lèi)TPE系以PP為硬鏈段和EPDM為軟鏈段的共混物,簡(jiǎn)稱(chēng)TPO。由于它比其它TPE的比重輕(僅為0.88),耐熱性高達100℃,耐天侯性和耐 臭氧性也好,因而成為T(mén)PE中又一發(fā)展很快的品種。

  • TPV-動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體 ThermoplasticVulcanizate
    1973年出現了動(dòng)態(tài)部分硫化的TPO,特別是在1981年美國Mansanto公司開(kāi)發(fā)成功以Santoprere命名的完全動(dòng)態(tài)硫化型的TPO之 后,性能又大為改觀(guān),最高溫度可達120℃。這種動(dòng)態(tài)硫化型的TPO簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)PV,是ThermoplasticVulcanizate的簡(jiǎn)稱(chēng),主要是對TPO中的PP與EPDM混合物在熔融共混時(shí),加入能使其硫化 的交聯(lián)劑,利用密煉機、螺桿機等機械高度剪切的力量,使完全硫化的微細EPDM交聯(lián)橡膠的粒子,充分分散在PP基體之中。

  •  TPU-聚氨酯熱塑性彈性體Thermoplastic polyurethane elastomer
    聚氨酯熱塑性彈性體又稱(chēng)熱塑性聚氨酯橡膠,簡(jiǎn)稱(chēng)TPU,是一種(AB)n型嵌段線(xiàn)性聚合物,A為高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚,B為含2-12直鏈碳原子的二醇,AB鏈段間化學(xué)結構是用二異氰酸酯,通常是二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)連接。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯(lián)或大分子鏈間輕度交聯(lián),隨著(zhù)溫度的升高或降低,這兩種交聯(lián)結構具有可逆性。在熔融狀態(tài)或溶液狀態(tài)分子間力減弱,而冷卻或溶劑揮發(fā)之后又有強的分子間力連接在一起,恢復原有固體的性能。

  • TPVC-聚氯乙烯熱塑性彈性體,是Polyvinyl chloride based thermoplastic的簡(jiǎn)稱(chēng)
    分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類(lèi),前者稱(chēng)為T(mén)PVC,后者稱(chēng)為T(mén)CPE。TPVC主要是PVC的彈性化改質(zhì)物,又分為化學(xué)聚合和機械共混兩種形式?;瘜W(xué)聚合可通過(guò)下面四種方式制?。?)高聚合度純PVC(HPVC);2)部分交聯(lián)PVC;3)離子交聯(lián)PVC;4)特殊共聚PVC。
    機械共混主要是部分交聯(lián)NBR混入PVC中形成的共混物(PVC/NBR)。TPVC實(shí)際說(shuō)來(lái)不過(guò)是軟PVC樹(shù)脂的延伸物,只是因為壓縮變形得 到很大改善,從而形成了類(lèi)橡膠狀的PVC。這種TPVC可視為PVC的改性品和橡膠的代用品,主要用其制造膠管、膠板、膠布及部分膠件。

  • TPEE-熱塑性聚酯彈性體 Thermoplastic polyester elastomer,是PET與聚醚的共聚物
    以杜邦公司Hytrel為代表,雖然Hytrel在1972年就已工業(yè)化,但其應用的發(fā)展勢頭遠遠不如TPV。由于價(jià)格高,也限制它在一般用途的使用,大多用于要求苛刻的高端制品。

  • 其他熱塑性彈性體

? MPR—熔融加工型熱塑性彈性體

? TPAE,TPA—熱塑性聚酰胺彈性體

? FTPV—熱塑性氟橡膠

3、熱塑性彈性體的發(fā)展

 熱塑性彈性體(TPE,Thermoplastic Elastomer),又稱(chēng)熱塑性橡膠(TPE,Thermoplastic Rubber),是新型彈性體,它經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了長(cháng)期發(fā)展,涌現出許多工業(yè)化產(chǎn)品,成為與傳統硫化橡膠強有力的競爭對手。

2003年各種熱塑性彈性體使用比例
2003年各種熱塑性彈性體使用比例

從1938年德國B(niǎo)ayer最早發(fā)現聚氨酯類(lèi)TPE,1963年和1965年美國Phillips和Shell開(kāi)發(fā)出苯乙 烯—丁二烯—苯乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美歐日各國開(kāi)始批量生產(chǎn)烯烴類(lèi)TPE以來(lái),技術(shù)不斷創(chuàng )新,新的TPE品種不斷涌現,構成了當今TPE的龐 大體系,使橡膠工業(yè)與塑料工業(yè)結合聯(lián)姻大大向前邁進(jìn)了一步。

熱塑性彈性體經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了長(cháng)期發(fā)展,涌現出許多工業(yè)化產(chǎn)品,成為與傳統硫化橡膠強有力的競爭對手。

相關(guān)資料報道,2003年全球TPE消費量約為1 85萬(wàn)噸,過(guò)去10年全球保持年均6%左右增長(cháng)速度,2003年比2002年增長(cháng)了6.4%。目前TPE消費結構中TPS約占44%、TPO占31%、TPU占9.5%、TPEE占6.5%、其他TPE占9%。運輸工業(yè)及有關(guān)行業(yè)已成為T(mén)PE頭號下游消費市場(chǎng),2003年用量約為105萬(wàn)噸。

隨著(zhù)美國和歐洲汽車(chē)產(chǎn)量的增加,以及中國及環(huán)太平洋地區一些國家工業(yè)的迅速發(fā)展,TPE應用日益擴大,近年來(lái)增長(cháng)強勁的是動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體(TPV)。其在以汽車(chē)為中心的應用市場(chǎng)連續保持年均增長(cháng)15%以上,作為替代軟PVC和橡膠的新型高性能材料,具有成本和性能上的優(yōu)勢。國外報道預測,未來(lái)幾年苯乙烯類(lèi)熱塑彈性體(TPS)仍居用量之首,但是所占份額呈下滑趨勢;隨著(zhù)TPO進(jìn)入汽車(chē)和醫療市場(chǎng),替代傳統的熱固性橡膠和聚氯乙烯材料等,TPO市場(chǎng)份額將不斷擴大,消費量快速增長(cháng)。未來(lái)幾年全球TPE消費將提速,預計年均需求增長(cháng)率將達到7%左右。

我國是TPE重要的消費市場(chǎng),2003年消費量約為30萬(wàn)噸,其中主要是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物(SBS)。隨著(zhù)我國近年來(lái)汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展,TPO類(lèi)熱塑彈性體的應用將迅猛增加,預計未來(lái)幾年我國TPE的消費年均增長(cháng)率將超過(guò)12%,。我國已成為全球TPE需求增長(cháng)最快的國家之一,而且尤其是以汽車(chē)為中心應用市場(chǎng)將保持年均15%~20%的高速增長(cháng)。


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