|
什么是熱塑性彈性體？ 熱 塑 性 彈 性 體 (Thermoplastic elastomer,TPE)，是一種在常溫下顯示硫化橡膠的高彈性，而高溫下又像熱塑性塑料一樣易于加工成型，兼具硫化橡膠和熱塑性塑料特性的聚合物材料，主要為嵌段或接枝聚合物，其結構主要表現為兩相，一相為橡膠相，貢獻彈性；另一相為樹脂，表現強度。由于其結構特性，使得熱塑性彈性體兼具橡膠與樹脂二者的優良性能，在室溫下呈現柔軟狀態，具有韌性和彈性，類似于橡膠；而高溫時破壞鏈間作用力形成的物理交聯點，變得具有流動性，能塑化成型，與樹脂相似，因此常被人們稱為繼天然橡膠、合成橡膠之后的第三代合成橡膠。 Q TPE的主要品種有哪些？ TPE 經歷多年的發展已形成了十大類三十多個品種，TPE 的主要品種有熱塑性苯乙烯類彈性體 (SBC 或稱TPS)、熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、熱塑性聚酯彈 性 體 (TPEE )、熱塑性聚酰胺彈性體(TPAE)、熱塑性硫化橡膠(TPV)、有機氟彈性體(TPF)、有機硅類等，幾乎涵蓋了合成橡膠與合成樹脂的所有領域。  常見熱塑性彈性體的基本性能 Q 各類熱塑性彈性體的性能及用途？ 一. 熱塑性苯乙烯彈性體（TPS）   苯乙烯類熱塑性彈性體主要產品的結構式 SBC 主要是以苯乙烯、丁二烯或異戊二烯為單體的嵌段共聚物，是目前世界產量最大，與橡膠性能最為接近的一類熱塑性彈性體。SBC 系列產品包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)及苯乙烯-異戊二烯-丁二烯嵌段共聚物(SIBS)等，因具有塑料的加工工藝特性和橡膠的物理機械性能，已成典型的橡塑物質，大約有1／3左右用在橡膠工業方面。其余大部用于非橡膠工業領域，主要用作聚合物的改性、膠黏劑和密封膠，以及少量作為油墨、涂料的添加劑。其中，瀝青改性用來制造建筑防水器材、道路鋪裝材料，烯烴塑料(PE、PP、PS)改性生產抗沖擊、 耐低溫的類彈性塑料制品。在膠黏劑中加上壓敏膠和熱熔膠等，更是其應用發展的重點。在橡膠工業中，以SBS為主廣泛用于制鞋工業。以其制造的鞋品大底，防滑耐寒、柔軟抗折，已成鞋材的主流，占據50％以上的半壁江山。 二、聚烯烴類熱塑性彈性體（TPO）  聚烯烴熱塑性彈性體主要是指乙丙橡膠、丁腈橡膠(NBR)等橡膠與聚丙烯或聚乙烯共混，或者通過合成嵌段結構的彈性體，形成的無需硫化就可以加工成型的一類熱塑性彈性體。具有成本低、密度小、化學抗性好等優點，合成的單體主要為基本的石油化工原料，易于得到。這一類熱塑性彈性體主要包括共混物（如 PP/EPM、PP/EPDM 共混物、動態硫化的結晶聚烯烴共聚物/EPDM 共混物）、嵌段共聚物（OBC）、無規嵌段共聚物、接枝共聚物、立構嵌段共聚物。  嵌段型熱塑性彈性體的相結構示意圖  共混型熱塑性彈性體的相結構示意圖 對于具有嵌段、接枝結構的TPO，硬段和軟段通過化學鍵相連，對于物理共混或動態硫化共混體系的TPO，只需要軟段分散在硬段中，形成細小的分散相結構即可。 TPO 類的產品主要包括POE、TPV 和 乙 烯-辛 烯 嵌 段 共 聚 物(OBC)等三種類型，廣泛應用于電線電纜、家用電器、汽車制造業、醫療等領域，如POE 類產品的密度較低(0.863~0.915g/cm３ )，相對分子質量分布窄，具有一定的結晶度，結晶部分的 PE 鏈節作為物理交聯承受載荷，非結晶的乙烯和辛烯長鏈提供彈性。因此 POE 既可以用作橡膠，又可以用作熱塑性彈性體，還可以作為塑料的 抗 沖 擊 改 性 劑.。 三、熱塑性聚氨酯彈性體（TPU） ：  TPU是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，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鏈段間化學結構是二異氰酸酯。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯或大分子鏈間輕度交聯，隨著溫度的升高或降低，這兩種交聯結構具有可逆性。在熔融狀態或溶液狀態分子間力減弱，而冷卻或溶劑揮發之后又有強的分子間力連接在一起，恢復原有固體的性能。典型的TPU如氨綸等。  不同嵌段合成的TPU的力學性能 應用： TPU 內胎：TPU 加工的內胎緣于其優異的機械性能，在保持優異性能的前提下可以大幅減少內胎的壁厚。 TPU智能薄膜(TSPU)：通過調節軟段相種類、鍵長以及軟硬段比例，可制得不同開關溫度的TSPU材料，由該材料制得薄膜的空洞尺寸將隨著溫度變化，用于智能織物、皮革、膜分離材料和藥物緩釋等。 TPU涂覆織物制品：TPU涂覆織物制品是通過熱熔方法將TPU涂覆于織物骨架材料上，經設計成型而做成的一種制品，具有廣泛的應用價值。 TPU 發 泡 顆 粒：最先由巴斯夫開發的TPU發泡顆粒廣泛應用于運動鞋中底，可減輕鞋底重量，同時具有良好的反彈性和減震性，以減輕對腳踝的沖擊力,更好地保護穿戴者的安全。 阻燃改性TPU:TPU本身屬于易燃材料，一旦燃燒就會劇烈放熱釋放有毒氣體并產生煙霧，且伴有熔融滴落的現象。目前，TPU的應用廣泛、社會對其需求量日益增長，且應用的很多場合例如線纜包覆材料、汽車工業等。 四、熱塑性聚酯彈性體(TPEE)：  是一類含有 PBT聚酯硬段(結晶相,提供強度)和聚醚軟段(連續段)的嵌段線型共聚物。TPEE硬段的剛性、極性和結晶性使其具有突出的強度和較好的耐高溫性、耐蠕變性、抗溶劑性及抗沖性；軟段聚醚的低玻璃化溫度和飽和性使其具有優良的耐低溫性和抗老化性。它兼具橡膠優良的彈性和熱塑性塑料的易加工性。 TPEE 廣泛的應用在汽車制件、液壓軟管、電纜電線、電子電器、文體用品、生物材料等領域。 五、聚酰胺類熱塑性彈性體（TPAE）：  TPAE是最新發展的一類交替嵌段共聚物彈性體，該類共聚物同時具備聚酰胺以及聚醚及聚酯的多種優點，加工性好，耐高溫、耐溶劑性能好，抗蠕變尺寸穩定性，耐磨損，同時具有良好的低溫柔性、抗沖擊性和回彈性。 可運用于汽車部件，運動用品，醫療用品，機械玩具與電氣工業等領域。 @ 小結 熱塑性彈性體材料由于其可循環利用及加工簡單的特點，使 TPE 在全球范圍內的增長速度遠遠高于傳統橡膠。近年來，圍繞 TPE 材料高性能、功能型的研究十分活躍，許多新型的熱塑性彈性體品種不斷涌現，可以預計，隨著高分子合成技術和動態硫化技術的開發，熱塑性彈性體材料及其產業化發展將會越來越光明。另外，隨著我國對環保意識的增強TPE 這類環保型材料，勢必得到廣泛的重視及長遠的發展。 @ 參考文獻 [1]. 佘慶彥,田洪池,韓吉彬,陳文泉,伍社毛,田明,張立群,熱塑性彈性體的研究與產業化進展[J],中國材料進展,2012,31(2):25-32. [2]韓吉彬,陳文泉,張世甲,等.熱塑性彈性體的研究與進展[J].彈性體,2020,30(3):70-77.DOI:10.3969/j.issn.1005-3174.2020.03.015. [3]張子男. 聚烯烴熱塑性彈性體結晶行為及阻燃性能的研究[D]. 上海:上海交通大學,2015. [4]于清溪..聚苯乙烯系熱塑性彈性體(SBC)生產發展與市場消費概論[J].橡塑技術與裝備,2017,43(17):1522.DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2017.17.004. [5]范群福. 苯乙烯類熱塑性彈性體表面微結構的構建及其性能研究[D]. 黑龍江:哈爾濱工程大學,2015.DOI:10.7666/d.D751109. [6]魏健,于向偉,孫浩,等. 影響熱塑性聚氨酯彈性體性能的因素[J]. 彈性體,2019,29(5):29-32.DOI:10.3969/j.issn.1005-3174.2019.05.007. 編輯：化工新材料技術薈集地 |
|
|
