1熱塑性彈性體的定義
熱塑性彈性體(英文為T(mén)hermoplastic Elastomer)是一種具有橡膠的特性(高彈性、壓縮永久變形等),又具有塑料的加工特征(工藝簡(jiǎn)單)的環(huán)保低碳性復合材料。(大眾化口語(yǔ):熱塑性彈性體是一種具有橡膠的高彈性,高回彈性,又具有可注塑加工的特征,具有環(huán)保無(wú)毒安全,硬度范圍廣,有優(yōu)良的著(zhù)色性,觸感柔軟,耐候性,抗疲勞性和耐溫性,加工性能優(yōu)越,無(wú)須硫化,可以循環(huán)使用降低成本,既可以二次注塑成型,與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合,也可以單獨成型。)
因歷史和使用習慣等問(wèn)題,目前國內外熱塑性彈性體尚無(wú)統一命名,大部分地區習慣以英文縮寫(xiě)字母TPE統稱(chēng)熱塑性彈性體。
2熱塑性彈性體的區分
熱塑性彈性體TPE種類(lèi)繁多,我們接觸到的種類(lèi)就有
TPE,TPR,TPU,TPV,大家是不是覺(jué)得很亂不好區分。下面講解下相關(guān)知識:
1、TPE
首先,TPE有這么一層意思,即為所有熱塑性彈性體的統稱(chēng),包含TPR,TPU,TPV,TPEE,TPO,TPAE等。中文全稱(chēng)為T(mén)hermo-PlasticElastomer.
通常情況下,用戶(hù)或者我們說(shuō)的TPE,很多時(shí)候就是指的SEBS為基礎之共混改性熱塑性彈性體了。SEBS體系的TPE,硬度范圍0~95A,外觀(guān)為透明或本色顆粒。燃燒火焰為上黃下藍或黃色,煙較淡,有芳香氣味。
但實(shí)際上碰到用戶(hù)找TPE,我們應根據他的具體要求,來(lái)選擇一種合適的TPE種類(lèi),而不是剛開(kāi)始就主觀(guān)性的理解為特定SEBS體系的TPE.
2、TPR
TPR,這是臺灣甚至亞洲區域的用戶(hù)的叫法。最先有人用SBS合成改性制造出一種橡膠,但這種橡膠為熱塑性的,英文意思即Thermo-plastic rubber,縮寫(xiě)TPR。之后SBS家族出現高性能材料SEBS,其共混改性出的材料,生產(chǎn)企業(yè)稱(chēng)TPE,以示與SBS基礎改性的TPR相區別。但不少用戶(hù)(尤其是臺灣和亞洲區域)仍沿用TPR的稱(chēng)呼,而不太注重SEBS,SBS的材料上的差異。實(shí)際上SEBS,SBS兩種體系的TPE(TPR),還是存在一些性能上的差異。TPR(基于以上的分析,某種意義上與SEBS之TPE為一種材料)外觀(guān)為透明或白色顆粒,硬度0~95A。
3、TPV
TPV,為PP與EPDM之共混動(dòng)態(tài)硫化彈性體。TPV實(shí)際上可看做TPO的一類(lèi),只是由于其特殊的動(dòng)態(tài)硫化體系,賦予了其優(yōu)良的綜合性能(TPV的耐溶劑,耐高溫性以及機械強度都要優(yōu)于SEBS體系的TPE,TPR)。TPV是目前應用最成功和廣泛的橡塑共混彈性體,因之,將TPV單獨列出來(lái)。TPV在汽車(chē)行業(yè)的應用將被業(yè)界看好。TPV燃燒有聚丙烯PP的石油氣味,外觀(guān)為黃色或淡黃色粒子,通常硬度范圍在50~100A。
4、TPU
TPU,熱塑性聚氨酯。由含NCO官能基的MDI 與含OH 官能基的POLYOL、1.4BG,經(jīng)押出混煉而制成,由于彈性好、物性佳、各種機械強度都很好。因此,廣泛用于射出、押出、壓延及溶解成溶液型樹(shù)脂等加工方式,是塑膠加工業(yè)者經(jīng)常使用的塑膠材料,其制成產(chǎn)品涵蓋了工業(yè)應用和民用必需品的范圍。TPU外觀(guān)為透明顆粒,硬度65A~80D。燃燒具有特殊氣味,有滋滋聲。
什么是彈性體?
1、什么是彈性體
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。目前國內對熱塑性苯乙烯--丁二烯嵌段共聚物則稱(chēng)之為SBS(styrene-butadiene-styren block copolymer),熱塑性異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物稱(chēng)為SIS(styrene-isoprene block copolymer),飽和型SBS則稱(chēng)之為SEBS,即Styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer的縮寫(xiě),就是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。其它各類(lèi)熱塑性彈性體均以生產(chǎn)廠(chǎng)家的商品名稱(chēng)稱(chēng)之。我國也采用SBS的代號,表示熱塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,習慣稱(chēng)為熱塑性丁苯橡膠。
2、特點(diǎn)和應用領(lǐng)域
彈性體是一種性能獨特的人造熱可塑性彈性體,具有非常廣泛的用途。其優(yōu)良的產(chǎn)品適用性來(lái)源于其特殊的分子結構的可調整性和可控制性,從而表現出以下優(yōu)異的性能。
(1)物理性能特點(diǎn)
良好的外觀(guān)質(zhì)感,觸感溫和,易著(zhù)色,色調均一,穩定;
可調的物性,提供廣闊的產(chǎn)品設計空間;
力學(xué)性能可比硫化橡膠,但無(wú)須硫化交聯(lián); 硬度范圍寬闊,自SHORE-A 0度至SHORE-D 70度可調;
耐拉伸性能優(yōu)異,抗張強度最高可達十幾個(gè)Mpa,斷裂伸長(cháng)率最高可達十倍以上;
長(cháng)期耐溫可超過(guò)70℃,低溫環(huán)境性能良好,在-60℃溫度下仍能保持良好的繞曲性;
良好的電絕緣性及耐電壓特性。 具有突出的防滑性能,耐磨性和耐候性能 ,化學(xué)性能優(yōu)越 耐一般化學(xué)品(水、酸、堿、醇類(lèi)溶劑);
可在溶劑中加工,可短期浸泡于溶劑或油中, 無(wú)毒性,良好的抗紫外線(xiàn)輻射及抗氧化性能,可使用于戶(hù)外環(huán)境;
粘結性能好,選用合宜的膠粘技術(shù)可直接與真皮合成或人造皮革表面牢固粘合。
(2)生產(chǎn)加工優(yōu)勢
無(wú)需硫化即具有傳統硫化橡膠之特性,節省硫化劑及促進(jìn)劑等輔助原料; 適合注塑成型、壓鑄成型、熱熔和溶解涂層等多種工藝; 邊料、余料和廢料等可完全回收再利用,且不改變性能,降低浪費; 簡(jiǎn)化加工工藝,節約加工能耗與設備資源,加工周期短,降低生產(chǎn)成本,提高工效; 加工設備及工藝簡(jiǎn)單,節省生產(chǎn)空間,降低不合格品率; 產(chǎn)品無(wú)毒,無(wú)刺激性氣味,對環(huán)境、設備及人員無(wú)傷害; 材料可反復使用,邊腳廢料可回收,可以說(shuō)生產(chǎn)中無(wú)廢料; 加工助劑和配合劑較少,可節省產(chǎn)品質(zhì)量控制和檢測的費用; 產(chǎn)品尺寸精度高、質(zhì)量更易于控制; 材料比重少,且可調; 可直接與PP、ABS等多種塑料摻混而制成特種塑料合金。
彈性體具有優(yōu)越的物理、化學(xué)性能且易于加工,同時(shí),該產(chǎn)品還具有無(wú)毒、無(wú)污染并可回收二次加工的環(huán)保優(yōu)勢。因此,在眾多工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應用,如:玩具、運動(dòng)器材、鞋材、文具、五金、電動(dòng)工具、通訊、電子產(chǎn)品、食品和飲料包裝、家用電器、廚房用品、醫療器械、汽車(chē)、建筑工程、電線(xiàn)電纜等。 更可貴的是,它是引領(lǐng)新產(chǎn)品設計和市場(chǎng)導向的優(yōu)質(zhì)材料,其柔軟的質(zhì)感和可調整的物性、硬度和適宜多種加工工藝且具有環(huán)保優(yōu)勢,為廣大產(chǎn)品設計師提供了巨大的發(fā)揮空間,這無(wú)疑對您創(chuàng )新產(chǎn)品,增加價(jià)值,引領(lǐng)市場(chǎng)潮流提供了巨大的幫助。
從原料價(jià)格看,熱塑性彈性體TPE比熱固性橡膠要貴,TPE的密度要小,使用TPE,生產(chǎn)效率高,能耗低,廢品少,并且可回收。
從原料生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看,熱塑性彈性體可塑性加工賦予制品設計靈活方便,熱塑性彈性體的可著(zhù)色、可粘接更使制品豐富多彩。
4、SEBS彈性體
1、什么是SEBS彈性體
SEBS是以聚苯乙烯為未端段,以聚丁二烯加氫得到的乙烯-丁烯共聚物為中間彈性嵌段的線(xiàn)性三嵌共聚物。SEBS不含不飽和和雙鍵,因此具有良好的穩定性和耐老化性。
2、SEBS的用途
(1)SEBS具有較好的紫外線(xiàn)穩定性、抗氧性和熱穩定性,所以在屋頂和修路用瀝青中也可以使用。
(2)SEBS與石蠟之間有比較好的相溶性,因此可用作紙制品較柔韌表面涂層。
(3)SEBS在加熱時(shí)沒(méi)有明顯的剪切流動(dòng)時(shí)溫度不敏感,因此它可以作為IPN的模板。(IPN的基本原理:兩種不相溶的聚合物,可達到纏結鏈段的相互貫穿,如第就可以通過(guò)共價(jià)鍵交聯(lián)將兩種不相溶聚合物"鎖定"在一起。)
(4)SEBS油共混物的有機溶液可替代天然膠乳制造外科手套等制品,由于SEBS不含不飽和雙鍵且純度較高,在此且有以下兩種優(yōu)點(diǎn):
抗氧性、抗臭氧性較好;
天然橡膠中含有蛋白質(zhì),會(huì )使某些病人產(chǎn)生危險的過(guò)敏反應,而這個(gè)共混物就不會(huì )。
3、SEBS的具體性能
SEBS具有優(yōu)異的耐老化性能,既具有可塑性,又具有高彈性,無(wú)需硫化即可加工使用,邊角料可重使用,廣泛用于生產(chǎn)高檔彈性體、塑料改性、膠粘劑、潤滑油增粘劑、電線(xiàn)電纜的填充料和護套料等;SEBS系列主要用于塑膠改性,軟質(zhì)嬰兒玩具等高彈力透明橡膠制品。SEBS具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性和優(yōu)異的力學(xué)性能:
⑴較好的耐溫性能,其脆化溫度≤-60℃,最高使用溫度達到149℃,在氧氣氣氛下其分解溫度大于270℃。
⑵優(yōu)異的耐老化性能,在人工加速老化箱中老化一星期其性能的下降率小于10%,臭氧老化(38℃)100小時(shí)其性能下降小于10%。
⑶優(yōu)良的電性能,其介電常數在一千赫為1.3*10-4,一兆赫為2.3*10-4;體積電阻是一分鐘9*1016Ω/cm;二分鐘為2*1017Ω/cm。
⑷良好的溶解性能、共混性能和優(yōu)異的充油性,能溶于許多常用溶劑中,其溶解度參數在7.2~9.6之間,能與多種聚合物共混,能用橡膠工業(yè)常用的油類(lèi)進(jìn)行充油,如白油或環(huán)烷油。
⑸無(wú)需硫化即可使用的彈性體,加工性能與SBS類(lèi)似,邊角料可重復使用,符合環(huán)保要求,無(wú)毒,符合FDA要求。
⑹比重較輕,約為0.91,同樣的重量可生產(chǎn)出更多體積的產(chǎn)品。