新一类热塑性弹性体（TPEs）

胶大

超级热塑性硫化胶对传统热塑性硫化胶的挑战
新一类热塑性弹性体（TPEs）是用热塑性塑料和硫化硅胶或者丙烯酸胶共聚而成的，具备更好的耐热和耐油性能。传统的热塑性硫化胶（TPVs）也正在用苯乙烯代替烯烃类而进行升级换代。
$ s1 @9 V4 W" A" ?' y0 d4 I作者：Robert Leaversuch
一些新型热塑性硫化胶的相继推出，使得工业与消费产品领域对更高性能的热塑性弹性体的需求成为可能 。其中，超级热塑性硫化胶可以替代成本较高的热固性橡胶，比传统的热塑性硫化胶具有更高的性能，尤其适合被应用于接触高温（135℃~170℃）油脂的汽车引擎盖、仪表或工业零部件等方面。
传统的TPVs是由PP基材和EPDM硫化胶结合而成，而新型的超级TPVs虽然在结构上和传统TPVs相似，但使用的组分却完全不同。
1 \# [, [0 |( ^4 t$ P4 G. s! }" ODow Corning公司通过将交联硅橡胶预埋在尼龙或者TPU基材内，制成了新型的TPVs。最近，Dow Corning公司旗下的Multibase公司、Zeon Chemica公司和Dupont Engineering Polymers公司都成功地开发出了以其他热塑性工程塑料为基材的一系列新型的热塑硫化硅胶(TPSiV)。
由Teknor-Apex公司开发、Goodyear Chemical公司批量生产的另一类TPVs新产品是以PP为基材，把苯乙烯弹性体混合入硫化胶内。同传统TPVs相比，它的压缩永久变形、耐油性以及粘合作用等性能得到了改进，主要被应用于密封件和隔膜等高性能产品领域内。
6 r# d' O" {7 i+ [. b0 f2 W在汽车引擎盖内的应用
8 L" Y* G9 t. t( y) e# L% L6 n5 ZDupont公司最近推出了其“工程用TPV”（ETPV）系列产品，它是以共聚酯作为基材，以高交联的橡胶作为硫化胶混合而成的产品，这种橡胶被叫做AEM，是一种改性乙烯-丙烯酸橡胶。
: b4 \' ^: T* D5 }( a; A# F. fDupont公司的ETPV热稳定性好，可进行模制或者挤压成型，具有邵氏A 60和A90 两种硬度品级，其中，邵氏A 60的耐油性测试在150℃下可保持1000h以上，邵氏A 90的耐油能力在150℃下可保持3000h以上。该材料既可用于火花塞套、汽车空气断开软管和输油软管，又可用于排气管、火花密封件、汽车柱塞以及CVJ套等。
: b' b' N3 K( Z$ cDupont公司的全球技术部部长Nandakumar Rao先生说，随着汽车引擎盖中电子系统的发展以及对尾气排放的要求越来越苛刻，大大增加了汽车引擎与引擎部件的热负荷。为了适应这种变化，Dupont公司开发了ETPVs。在-40℃~160℃的温度范围内，ETPVs可使汽车的引擎流体的阻尼降至最小，其耐温性高达180℃。
8 I& m3 N( E1 p$ Q4 F% @) d% O目前，ETPVs已被用于Teleflen Fluid Systems公司开发出的汽车燃料蒸气管，它被用在这种3层管的最外层，直接与引擎的高温和流体接触。这种蒸气管还有一个蒸气保护材料核心层和一个可导电的中间层。该产品和热固性橡胶管相比，减少了排放量、降低了成本，而且用ETPVs弹性体制得的连接器简化了设备的安装。
此外，Zeon Chemical公司也开发出了一种超级TPV材料，牌号为Zeotherm 100系列。它是用尼龙6作为基材，与一种交联聚丙烯（ACM）橡胶混合而成。Zeon Chemical公司的商务经理Brain Cail先生说，这种TPVs大大改进了材料的耐热和耐油性能。它浸入在150℃的热油中可耐3000多个小时，同时它的最高耐热温度可达到175℃，比TPSiV材料更耐热。另外，当这种材料被模制入尼龙材料内时，具备优良的粘接作用。
Zeon Chemical公司目前生产的品种有邵氏A 70、A80和A90三种品级，主要应用于汽车引擎盖、密封件、电器接头、排气管、CVJ和齿轨套、过滤器以及非汽车类的连接器等领域。
含苯乙烯的TPVs
; r; C* q7 {. y7 t6 VGoodyear 公司最新推出了一种粒状交联弹性体材料，牌号为Serel ，主要用于工具的制造方面。它是用溶解的苯乙烯- 丁二烯橡胶(SSBR) 与PP 载体共聚合成的。与传统TPEs 相比，其特点是改进了产品的压缩永久变形性、耐油性及摩擦系数等性能。Serel 材料有预交联和后交联两种类型，可以加工成不同交联度的产品。
据Goodyear 公司介绍，其 TPV 产品可快速加工，并且使制品的设计更加灵活，主要用于动力工具、水密封件、排水管线、窗户和水运工具等等。
Teknor Apex 公司也已开发出一种高性能TPV 材料，它以PP 作为基材，用氧化苯乙烯共聚物(SBC) 替代EPDM 作为硫化相。这种合成的苯乙烯TPV(STPVs) 表现出长期的弹性回复，在125℃ 温度下的压缩永久变形率仅为5% ，而传统TPV 在125℃ 温度下的压缩永久变形率则达到20% ～50% 。STPVs 同时也改善了耐热、耐油性能，拉伸强度较传统TPV 要高出20% 。
Teknor Apex 公司的研究人员指出，这种材料的优良性能来自于橡胶相的纳米级(30 祄) 的硬PS 范围，可强化STPVs 的交联作用，增加STPVs 的弹性。Teknor 公司的Uniprene XL 级产品可达到邵氏A40~A80 的硬度水平，比第一类新型TPVs 成本低，主要应用于模制密封件、环管、堵塞、汽车挤压排气管和膨胀节、玻璃窗条、风雨密封件以及电器绝缘件等。
4 L6 b$ d8 w, eZeon 化学公司推出的 Zeotherrm （丙烯酸橡胶与工程热塑性塑料的配混料）和 Dow Corning 公司的 TPSiV （工程热塑性塑料与硅橡胶的配混料）都具有超级耐热、耐油性能。 Zeon 公司将 Zeotherm 100-80B 与 TPSiV 3040-65A 两种材料的性能作了对比。分别经过 150 ℃ 的热空气老化 1 000 h ，以及 150 ℃ 的腐蚀性热油老化 500 h 。两者在热空气中的老化性能相似；耐热油老化性能则是 Zeotherm 高于 TPSiV 。在 150 ℃ 热油中老化 168 h 后， TPSiV 拉伸强度损失 93 ％， Zeotherm 100-80B 损失 32 ％；伸长率和硬度的变化有相似的结果。 Zeotherm 100 系列成为唯一适合在 150 ℃ 热油中长期使用的 TPV 。（宁军译）
) x$ r: _% l' x/ r& s1 r道康宁公司开发的一系列高性能热塑性弹性体有可能应用在汽车发动机机舱密封件、垫片和胶管中取代热硫化型橡胶如丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶。这种硅橡胶基材料，名为TPSiV ，依据品级和产品，价格在10-15 美元/ 公斤。
1 j& C, C7 a  J# p这种材料是在工程热塑性塑料相中分散有完全硫化的硅橡胶粒子。连续的ETP 相可为聚酰胺或一种未披露的专有技术材料。这种新的TPE 兼具硅橡胶的良好高低温性能与ETP 典型的热熔加工性能和耐化学性能，可熔融反复加工，材料总耗量降低，并可回收再用。它们不会取代苯乙烯类TPE 和DPDM ／PP 类TPV ，而是用于这两类材料不能满足性能要求的场合。由于TPSiV 的高性能，可以取代高性能的有机热硫化性橡胶。
道康宁公司未对TPSiV 投资，而是利用现有的TPE 生产线—— 双螺杆挤出机进行生产。
超级TPVs 是TPEs 的新品种，它把热塑性塑料与硫化橡胶硅氧烷或丙烯酸酯橡胶结合在一起，以提供更好的耐热性和耐油性。通用的TPVs 也正在用苯乙烯橡胶取代烯烃类橡胶以提高其性能。
最近，一些新型热塑性硫化橡胶（ TPV ）品种的出现，有希望加大热塑性弹性体在新的、挑战性的工业和消费品领域的需求。一种有发展前途的品种是“ 超级TPVs” ，该类材料可在更多的极端应用[ 特别是在油和润滑剂环境中经受高热（ 135 ℃ ～170 ℃ ）的汽车罩下部件、仪表和工业部件] 中代替较高成本的热固性橡胶。
通用的TPVs 把PP 基体和硫化的EPDM 橡胶相结合在一起。新的“ 超级TPVs” 具有类似的结构，但使用了完全不同的组分。两年前由Dow Corning 公司推出的这种新型材料是由嵌入在尼龙或TPU 基体中的交联硅氧烷橡胶组成的。最近，该公司正在研制以其它热塑性塑料为基体的“ 热塑性硅氧烷硫化橡胶” （ TPSiV ）。（现在Multibase 公司提供TPSiV 。 ）最近，Zeon Chemicals 公司和杜邦Engineering&nbspolymers 公司也开始供应“ 超级TPVs” 新品种。
另一种新型的TPVs 也已出现，填补了中等性能TPVs 的空缺。这些材料保留PP 作为基体，但加入了苯乙烯弹性体作为硫化橡胶部分。最近，Teknor Apex 公司推出了该类TPVs ，Goodyear Chemical 公司也已批料形式推出同类的TPVs 。这些TPVs 改进了通用TPVs 的压缩永久变形、耐油性和粘合力，应用目标是成型高性能手柄、密封体和隔膜。
杜邦公司最近已展出了其“ 工程化TPV” （ ETPV ）系列，该系列把共聚酯基体材料与作为硫化部分的高度交联的橡胶结合在一起。橡胶是AEM ，一种改性的乙烯- 丙烯酸酯。杜邦公司的ETPV 能模塑或挤出，以60 和90 肖氏A 两个品级供货。60 肖氏A 品级在150 ℃ 能耐油超过1000 小时；后者则超过3000 小时。目前，杜邦公司的ETPV 已商品化，可用于火花塞底座、汽车气力制动器软管及燃料油路软管。也有希望应用于输压管、点火密封件、支架插头及CVJ 底座。据说，杜邦公司的ETPVs 在 -40 ℃ ～160 ℃ 温度范围内能提供优良的耐发动机流体性能。在高达180 ℃ 进行的试验结果表明，效果良好。
  }7 H4 r0 i# {2 j& m3 y* gTeleflex Fluid Systems 公司研制的汽车燃料蒸气管是这些材料早期成功应用的范例。ETPV 可用作三层管的外层，它直接接触发动机的高温流体。该结构还包括蒸气承载材料的芯层和传导性好的内层。这种设计与热固性橡胶管相比，成本大大降低。ETPVs 的弹性也有利于用倒刺接头安装。
" [6 a4 J; L9 ^+ e大约18 个月前，Zeon Chemicals 公司推出了超级TPV ，把用作基体的尼龙6 与交联的聚丙烯酸酯（ ACM ）橡胶结合在一起。据说100 系列的Zeotherm TPVs 显著改进了耐热性和耐油性。新的品级在150 ℃ 耐热油浸泡3000 小时，也能经受住175 ℃ 的温度峰值。TPVs 的粘接性能良好，当在未填充的、增强的高温尼龙上成型时，粘接性能良好。Zeon 公司目前供应80 和90 肖氏A 两个品级。它们的应用目标是动态密封、电气接头、输送管、介质过滤装置、CVJ 、齿轮齿条传动装置保护罩及非机动车接头。对比试验表明，Zeon 公司的TPVs 在热流体中的耐热性比TPSiV 好。
Dow Corning 公司可提供许多不同的TPSiV 配方来满足不同的应用要求，某些品级在热流体中确实能提供优良的耐热性。
$ }' t6 t, W' b4 c# aTiteflex 公司用尼龙基的TPSiV 材料取代了钢丝编织的PTFE 汽车制动器和燃料软管。其结果是改进了耐腐蚀性，具有良好的阻燃性、耐扭接性，增加了钢丝织物的防腐性能，另外还明显地改进了工艺性能（减少边角料 ），降低了总成本。
其它的TPSiV 品级可用来制造通信装置、消费品及医用装置。由于TPSiV 兼具耐高温性能、低温柔韧性、优异的耐腐蚀性、在两次注射成型中对热塑性基材的良好粘接性能、耐候性、可着色性及良好的工艺性。最近已有人用TPSiV 制造移动电话的外壳。
1 D% F1 J7 k, c1 d5 rGoodyear 公司刚刚推出了一种商品牌号为Serel 的新型交联弹性体粒料，以解决通用烯烃类TPV 和SEBS 类TPEs 高温耐油性和耐压缩永久变形性能差的问题。这种材料是一种溶液苯乙烯- 丁二烯橡胶（ SSBR ）。当其与PP 或SEBS 掺混时，能生产出混杂的TPVs ，与通用的TPEs 相比，改进了压缩永久变形性能、耐油性和湿摩擦系数。据说长期的粘接强度也得到了改进。Serel 材料以预交联的和可交联的形式上市，可调整为不同类型（ 如过氧化物 ）和具有不同的交联量。主要应用目标是动力工具、水管和污水管密封、窗及水运工具的密封。
Teknor Apex 公司以PP 为基体开发出高性能的TPV ，在硫化相中用氢化苯乙烯嵌段共聚物（ SBC ）取代了EPDM 。制出的苯乙烯类TPV （ STPV ）展现出优异的长期弹性回复性能，在125 ℃ 的长期实验中压缩永久变形仅降低5% ，同样条件下通用TPVs 则降低20% ～50% 。据报道，STPVs 也改进了其耐热油和耐溶剂性能，且比通用TPV 的拉伸强度高20% 。Teknor 公司的Uniprene XL 品级以45 和80 肖氏A 硬度两个品级上市，应用目标是模型密封件、垫圈、插头，挤出成型汽车用管路、弯头、打光条、耐老化密封件及电绝缘件。
道康宁公司开发的一系列高性能热塑性弹性体有可能在汽车应用发发动机舱密封件、垫片和胶管中取代热硫化型橡胶如丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶。这种硅橡胶基材料，名为TPSiV ，依据品级和产品，价格在10-15 美元/kg 。
这种材料是在工程热塑性塑料相中分散有完全硫化的硅橡胶粒子。连续的ETP 相可为聚酰胺或一种未披露的专有技术材料。这种新的TPE 兼具硅橡胶的良好高低温性能与ETP 典型的热熔加工性能和耐化学性能，可熔融反复加工，材料总耗量降低，并可回收再用。它们不会取代苯乙烯类TPE 和DPDM/PP 类TPV ，而是用于这两类材料不能满足性能要求的场合。由于它们TPSiV 高性能，可以取代高性能的有机热硫化性橡胶。
: V8 `% V  D& Q, c, Z% ?. C" ^! I道康宁公司未为TPSiV 投资，而是利用现有的TPE 生产线—— 双螺杆挤出机进行生产。

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