TPE相关知识

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Thermoplastic Elastomers(TPE)
- S0 i2 ~6 Y- A9 M' M0 q  E热塑性弹性体
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1．Physical constitution 物理构成
- `+ R" z0 b9 d+ R9 q# ATPEs 具有交联橡胶弹性体的弹性和热塑性塑料材料的热塑工艺性。其成份可分为两类：刚性的热塑性聚合物和交联或不交联的弹性体，聚合物融入弹性体中呈现出弹性特征。比如，烯烃类弹性体或交联橡胶弹性体（TPO或TPV）由最多可达65%的聚丙烯（PP）和乙烯-丙烯橡胶或三元乙丙橡胶组成。弹性体聚合物分子由热塑性序列A和弹性序列B共同组成。由于两种成份在局部不能融合产生化学变化，所以在弹性序列B的分子结构中刚性序列A与之形成了物理交联点。以苯乙烯弹性体为例，在其分子结构中聚苯乙烯（S）和丁二烯（B）交替出现：SSSSSSSS-BBBBBBBB-SSSSSSSS。在使用温度上，弹性序列B高于TPE的玻璃化温度（固化温度）；然而，刚性序列A低于其玻璃化温度（对于无定形聚合物）或融熔温度（对于半结晶聚合物）。因此当超过TPE的玻璃化温度其序列A将会软化，因此TPE能够象热塑性塑料一样加工。
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2．化学构成、属性及其应用
TPE相对于橡胶的优点是：适合热塑加工因此也适合再循环，可焊接，某些等级的TPE具有透明性，可着色。一个重要的应用领域是，在两种成份模塑和共挤。表1提供了TPE材料的种类缩写和化学成份而图1表示TPE系列硬度属性的比较。
表2 则提供了在某些应用上，TPE可以代替的塑料和橡胶。
& I( x. B1 c6 [2 a在接下来的章节，将对所有TPE类型进行详细的讲述。
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: w% q- @7 r8 h4 V; A图1.   TPE系列刚性度范围及与橡胶和塑料刚性度对照
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聚酰胺（尼龙）弹性体（TPA）   尼龙弹性体是刚性的聚酰胺和弹性的聚醚（TPA-ET）或聚酯（TPA-ES）或聚醚加聚酯（TPA-EE）的共聚物。TPA-ET的成份是：内酰胺（lactam），二羟聚四氢呋喃（dihydroxypolytetrahydrofuran）和二羟酸（dicarboxylic acid）；TPA-EE成份是：月桂酸甘油酯内酰胺（laurinlactam）,己二酸（adipic acid）和二甲基环己烷（bishydromethylcyclohexane）。TPE抗油蚀，对有机溶剂、热氧化敏感。
) c4 O% B' Z0 Z' T' d+ Y应用：密封圈，密封垫，汽车和医疗中使用的管子，运动工具，TPU生产中的添加剂，塑料中的抗静电添加剂。
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, W  G' ?  c! c% H共聚多酯弹性体（TPC）    共聚多酯弹性体是弹性的聚亚烷基醚二醇（polyalkylene etherdiols）和/或长链二羧酸酯（long-chain aliphatic dicarboxylic acid ester）及半结晶聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）的共聚物。其种类属性范围很大从类橡胶到高弹性工程塑料。使用温度从-4到100℃，可以使用在较高温度要求的场合。TPC抗燃油润滑油腐蚀，抗水解，耐候性好及防紫外线。加工前粒子应该烘干。TPC应当在大约220℃最小停留时间下模塑或挤出以避免降解。
1 J" @8 @7 v) n0 D. V应用：压缩空气和液压中使用的隔膜、软管；电缆外皮，手风箱，灯座，联轴器，驱动元件，密封圈，滑雪靴鞋底，足球鞋，辊子，轴承及汽车工业上使用的紧固件。
' n9 [) ^: Y( N6 G, Q; M3 j烯烃类弹性体（TPO）TPO是均聚丙烯和三元乙丙橡胶橡胶（EPDM）共混物。

应用：电缆，鞋子，鞋底，管子和软管，密封圈及密封垫，传送带，电线和电缆外皮，汽车工业应用如保险杠和挡泥板。TPO-（EVAC-PVDC）为一种含氯热塑性烯烃弹性体。其热塑性烯烃弹性体由弹性EVAC与刚性的PVDC部分交联组成。TPO肖氏硬度范围从A60直到70。在有静电的场合，较宽的使用温度范围内TPO能用来代替耐油蚀的硫化丁腈橡胶（NBR）或氯丁二烯橡胶（NCR）。TPO在抗老化，耐候和抗臭氧方面都比硫化橡胶要好。TPO不适合用在有动态载荷的地方，如轮胎，因为其相对较高的机械阻尼特性。添加10%碳黑的TPO能够在170℃抗腐蚀PVC加工机器上生产也能在加工橡胶的机器上生产。

7 W% q( W8 I4 {; q3 S4 v苯乙烯弹性体（TPS）阴离子催化丁基锂聚合能够得到苯乙烯和丁二烯合成物然后再与苯乙烯聚合得到苯乙烯弹性体。从于得到三嵌段式聚合物TPS-SBS。TPS弹性体SIS型聚合物（I代表异戊二烯）也能使用相同方式生产得到缩写为TPS-SIS。此类聚合物弹性是由聚苯乙烯嵌段表现刚性特性和聚丁二烯嵌段表现橡胶特性共同作用的。刚性部分是由物理上交联点所引起的，交联点在聚苯乙烯熔融点温度断开形成能够象热塑性塑料一样加工的熔体。由于BR-和IR-链段对氧化敏感，此类聚合物通常容易与氢化合。氢化会使SBS三嵌段聚合物改变成苯乙烯-乙丁烯-苯乙烯三嵌段式聚合物（TPS-SEBS）也会使SIS改变成苯乙烯-乙丙烯-苯乙烯三嵌段式聚合物（TPS-SEPS）。但后两者（SEBS，SEPS）弹性分别比SBS，SIS小，但刚性更强。TPS用来代替硫化橡胶表现出更优的热塑加工性，在管子和型材，医疗设备，制鞋工业中的鞋底模塑，电缆绝缘和外皮，罩盖下的吸音元件及风箱都有应用。TPS也被用来做刚性柔性多成份模塑中的柔性成份。与聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚苯乙烯（PS），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS），聚酰胺（PA），聚苯醚（PPO）及聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）塑料有优良的粘结性能。在TPS-SEBS粒子中加入中空球状膨胀剂，可以生产密度为0.5g/cm3的细孔泡沫塑料，此泡沫塑料能够用模塑或挤出来生产手柄，轮子或型材。
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聚氨酯类弹性体（TPU）TPU是嵌段共聚物由长链的二醇（扩链剂：1，4-丁二醇（1，4-butanediol）或1，6-己二醇（1，6-hexanediol）；长链二醇：二羟基聚醚（polyetherdiols），二羟基聚酯(polyesterdiols)，二羟基聚碳酸酯（polycarbonatediols））与脂肪族的二异氰酸酯（异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）,六亚甲基二异氰酸酯（HDI））加聚而成。此类弹性体具有极强的稳定性。图2揭示了不同的分子构成对剪切模量的影响。
TPU表现了高的耐磨性和柔韧性，即使在低温下也表现良好，高阻尼，透明，耐脂，耐油和溶剂，可耐长时间高温。
应用：管子，铰链密封，衰减器，制鞋工业，高端热塑性塑料抗冲击添加剂，作为PVC的抗蠕变的增塑剂。

聚烯烃交联橡胶弹性体（TPV） TPV是聚烯烃与柔韧的橡胶段交联而成。TPV有较高的弹性和抵抗力。有耐油和发泡两种等级可用。应用：门窗密封条，汽车工业中的进气歧管。
其他弹性体（TPZ）此类弹性体包括基于聚氯乙烯（PVC）和丁腈橡胶（NBR）[TPZ-（NBR+PVC）]或聚氯乙烯（PVC）和聚对苯甲酰胺PBA[TPZ-（PBA+PVC）]等。主要用来挤出密封条。TPE与丁腈橡胶交联被当成TPV。

3 F2 r8 g* C9 W图2   TPU分子构成对剪切模量的影响

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