热塑性弹性体在橡胶工业的应用与发展

弹性世界

热塑性弹性体在橡胶工业的应用与发展
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! {9 _' j+ w* T世界上已工业化生产的TPE有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。它们是由在主链上通过形成硬链段的树脂相和软链段的橡胶相，相互牢固组合在一起而成的。TPE的制造方法，大致可分为化学聚合和机械共混两大类型。前者是以聚合物的形态单独出现的，有主链共聚、接技共聚和离子聚合之分。后者主要是橡胶与树脂的共混物，其中还有以交联硫化出现的动态硫化胶(TPE—TPV)和互穿网络的聚合物(TPE—IPN)。
  D( L2 l9 D! i, X* C    现在，TPE以TPS和TPO为中心，在世界各地获得了迅速发展，两者的产耗量已占到全部TPE的80%左右。双烯类TPE和氯乙烯类TPE也成为通用TPE的重要品种。其它如TPU、TPEE、TPAE、TPF等则转向了以工程为主。目前在世界贸易市场上，通用型的TPS、TPO和TPVC的吨胶价格大约在500—1400美元左右；而耐热、耐油、高强度、高耐磨的TPU、TPEE、TPAE等TPE则高出通用性约50%到一倍；高性能的TPE类甚至达2～3万美元一吨。
; \& y' E7 q/ x8 q     TPE的物理机械性能视聚合物化学结构、分子量、分子量分布和微观构造的不同而各有长短。各种TPE的物性与经济性比较见表2。
: v7 w0 \* U& L' }1 z1 b% k    表2 热塑性弹性体物性与经济性比较(通用型TPE)
$ `+ r* S, U4 E& j' J    物性         TPS       TPO       TPB     TPVC      TCPE
    硬度         30A-75A   50A-95A   19D-53D 40A-80A   57A-67D
$ Q, i& l3 \! ?! ?. u* h    抗拉强度/MPa 9.8-34.3  2.9-18.6  10.8    9.8-10.6  8.8-29.4
0 S5 I: ?3 E' ~3 A& D6 S- Y    伸长率/%     800-1200  200-600   710     400-900   180-750
    弹性/%       45-75     40-60             30-70     30-60
    密度/g·cm-3 0.91-1.20 0.89-1.00 0.91    1.20-1.30 1.14-1.28
    耐磨性       Δ        X         ○　　　△　　　　△
9 M0 u! q% E  p% c' p    耐屈挠性　 　○　　　　Δ　　　　○　　　○　　　　○
3 j. Z) B2 }3 c1 o! M9 K# A/ L1 h. x    耐热性/℃    -60       -120      -60     -100      -100耐寒性/℃    -70       -60       -40     -30       -30
    耐油性       X         △        △-○   X-○      ○
' W  a" }& B; W* |& W1 G    耐水性       ◎-○     ◎-○     ◎-○   ◎-○     ◎-○
    耐天侯性     x-△      ○        x-△    △-○     ◎
    脆化温度/℃  <-70      <-70      -32--42 -30--50   -20-70
3 X' L3 J$ a7 T) @( ~7 [' o- S    价格指数
' p( r& `9 w! k- g' a) y    重量         50-100    65-100    40-50   45-55     75-85
( M2 j2 H4 Q% u; H' M2 I" s' T    体积         40-93     48-120    36-46   56-69     90-100注：◎为优， ○为良，△为可， x为劣。
    续表2  热塑性弹性体物性与经济性比较(工程型TPE)
    物性         TPU        TPEE        TPAE       TPF
    硬度         30A-80D    40A-70A     40D-62D    61-67
    抗拉强度/MPa 29.4-49    25.5-39.2   11.8-34.3  2.0-11.8
; \* e6 {; S! x+ @" y! j, d    伸长率/%     300-800    350-450     200-400    300-650
    弹性/%       30-70      60-70       60-70      10
6 e6 [3 e9 L3 d# F0 c    密度/g·cm-3 1.10-1.25  1.17-1.25   1.01-1.20  1.89
    耐磨性       ◎         △          ○　　　　 ○
9 a9 k6 K9 n0 M2 y    耐屈挠性　　 ◎　　　　 ◎　　　　　◎　　　　 ○
4 F6 M9 @, n3 O2 E3 n' L    耐热性/℃    -100       -140        -100       -120
) F$ I/ E; ]9 c) @; u3 Z- j    耐寒性/℃    -65        -40         -40        -10
9 b- _3 @8 y" o5 v$ F4 V    耐油性       ◎         ◎          ◎         ◎
, A8 u9 \3 M) C    耐水性       ○-△      ○-x        ○-△      ○-△
    耐天侯性     △-○      △          ○         ◎
    脆化温度/℃  <-70       <-70        <-70       <-10
1 v" h7 W5 U5 Y$ I( X& D( {    价格指数
5 @* u1 U' E$ S( ^4 ?- M" i' H    重量         100-150   150-210     180-300    1000-2000
  F6 i% P# Z$ k, D+ x: J0 q    体积         110-180   160-240     180-300TPE的优点主要表现在如下几个方面：
5 h% K( J& F8 k  D7 m2 l0 [    (1)可用一般的热塑性塑料成型机加工，例如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型、递模成型等；
: Q' e; _) |) t$ ?$ M) o( ?$ s     (2)能用橡胶注塑成型机硫化，时间可由原来的20min左右，缩短到1min以内；
5 @: N! `5 _0 V5 {     (3)可用压出机成型硫化，压出速度快、硫化时间短；
" N+ F, S' }/ S+ u     (4)生产过程中产生的废料(逸出毛边、挤出废胶)和最终出现的废品，可以直接返回再利用；
3 f+ i9 a0 D" A( i5 F  U7 r     (5)用过的TPE旧品可以简单再生之后再次利用，减少环境污染，扩大资源再生来源；
: i1 m8 O6 B5 Q/ R9 x& w; a     (6)不需硫化，节省能源，以高压软管生产能耗为例：橡胶为188MJ／kg，TPE为144MJ／kg，可节能25%以上；
' b9 R4 Z5 t& r1 y) a     (7)自补强性大，配方大大简化，从而使配合剂对聚合物的影响制约大为减小，质量性能更易掌握；
     (8)为橡胶工业开拓新的途径，扩大了橡胶制品应用领域。
     缺点是TPE的耐热性不如橡胶，随着温度上升而物性下降幅度较大，因而适用范围受到限制。同时，压缩变形、弹回性、耐久性等同橡胶相比较差，价格上也往往高于同类的橡胶。但总的说来，TPE的优点仍十分突出，而缺点则在不断改进之中，作为一种节能环保的橡胶新型原料，发展前景十分看好。
                2 主要热塑性弹性体发展现状
4 I- I8 t! ^7 k( z; L+ y                2.1 苯乙烯类TPE
( Q0 F2 r: x1 G' f. f     苯乙烯类TPE又称TPS，为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物，其性能最接近SBR橡胶。目前世界TPS的产量已达70多万t，约占全部TPE一半左右。代表性的品种为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，广泛用于制鞋业，已大部分取代了橡胶；同时在胶布、胶板等工业橡胶制品中的用途也在不断扩大。SBS还大量用作PS塑料的抗；中击改性剂，也是沥青铺路的沥青路面耐磨、防裂、防软和抗滑的优异改性剂。
以SBS改性的PS塑料，不仅可像橡胶那样大大改善抗冲击性，而且透明性也非常好。以SBS改性的沥青路面较之SBR橡胶、WRP胶粉，更容易溶解于沥青中。因此，虽然价格较贵，仍然得到大量使用。现今，更以防水卷材进一步推广到建筑物屋顶、地铁、隧道、沟槽等的防水、防潮上面。SBS与S—SBR、NR橡胶并用制造的海绵，比原来PVC、EVA塑料海绵更富于橡胶触感，且比硫化橡胶要轻，颜色鲜艳，花纹清晰。因而，不仅适于制造胶鞋中底的海绵，也是旅游鞋、运动鞋、时装鞋等一次性大底的理想材料。

zengwei168

谢谢版主，俺增加不少见识！

laosun2010

谢谢楼主！学到不少