TPE材料解碼:揭秘四大常用熱塑性彈性體材料!

發(fā)布時間：2023-12-08 點(diǎn)擊次數(shù)：743

熱塑性彈性體即TPE

，是一種兼具橡膠和塑料性能的材料，在常溫下顯示橡膠彈性

，在高溫下能夠塑化成型的高分子材料。

熱塑性彈性體高分子鏈的基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是它同時串聯(lián)或接枝某些化學(xué)組成不同的塑料段（硬段）和橡膠段（軟段）。

硬段間的作用力足以凝集成微區(qū)（如玻璃化微區(qū)或結(jié)晶微區(qū)），形成分子間的物理“交聯(lián)”

。軟段則是自有旋轉(zhuǎn)能力較大的高端性鏈段。

熱塑性彈性體是彈性體的重要組成部分

，常見的熱塑性彈性體有以下幾類：苯乙烯類熱塑性彈性體

、聚氨酯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體

、聚酰胺類熱塑性彈性體

。

苯乙烯類熱塑性彈性體

苯乙烯類嵌段共聚物型熱塑性彈性體是最早研究的熱塑性彈性體，是目前世界上產(chǎn)量最大

、發(fā)展最快的一種熱塑性彈性體

。主要包括SBS、氫化SBS(SEBS)

、SIS 和氫化SIS 等

。

苯乙烯類熱塑性彈性體室溫下的性能與硫化橡膠相似，彈性模量異常高

，并且不隨相對分子質(zhì)量變化

。

憑借強(qiáng)度高、柔軟

、具有橡膠彈性

、永久變形小的特點(diǎn)，其在制鞋業(yè)

、塑料改性

、瀝青改性、防水涂料

、液封材料

、電線、電纜

、汽車部件

、醫(yī)療器械部件、家用電器

、辦公自動化和膠粘劑等方面具有廣泛的應(yīng)用

。

聚氨酯類熱塑性彈性體

聚氨酯類熱塑性彈性體（TPU）一般是由平均相對分子質(zhì)量為600～4000 的長鏈多元醇（聚醚或聚酯）和相對分子質(zhì)量為61～400 的擴(kuò)鏈劑及多異氰酸酯加成聚合的線性高分子材料。

TPU大分子主鏈中長鏈多元醇（聚醚或聚酯）構(gòu)成軟段

，主要控制其低溫性能

、耐溶劑性和耐候性，而擴(kuò)鏈劑及多異氰酸酯構(gòu)成硬段

。由于硬

、軟段的配比可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整，因此所得到的熱塑性聚氨酯既可以是柔軟的彈性體，又可以是脆性的高模量塑料

，也可制成薄膜

、纖維，是TPE 中唯一能夠做到的品種

。

TPU具有極好的耐磨性

、耐油性和耐寒性，對氧

、臭氧和輻射等都有足夠的抵抗能力

，同時作為彈性體具有很高的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，還兼具壓縮永久變形小

、承載能力大等優(yōu)良性能

。

TPU已在國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域如制鞋行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生

、服裝面料和國防用品等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用

，但其缺點(diǎn)是耐老化性差、濕表面摩擦系數(shù)低

、容易打滑

。而且TPU具有強(qiáng)極性，在加工過程中

，當(dāng)剪切作用強(qiáng)烈時

，內(nèi)部易發(fā)熱

，從而發(fā)生降解

，其熔體粘度對溫度依賴性強(qiáng)，較小的溫度變化就能引起其粘度的急劇變化

，因而加工溫度范圍窄

，再加之成本較高，價格昂貴

，進(jìn)一步限制了TPU的推廣應(yīng)用

。

聚烯烴類熱塑性彈性體

聚烯烴類熱塑性彈性體（TPO）主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3種類型

，其中采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）和動態(tài)硫化法制備的熱塑性動態(tài)硫化膠是兩種主要的聚烯烴類熱塑性彈性體

。

聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）

茂金屬聚烯烴彈性體乙烯—辛烯共聚物茂金屬催化劑與一般傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化劑相比，具有理想的單一活性中心

，因而能精密控制相對分子質(zhì)量分布

、共聚單體含量及其在主鏈上的分布和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。合成的聚合物是高立構(gòu)規(guī)整聚合物

，相對分子質(zhì)量分布很窄

，從而能準(zhǔn)確控制聚合物的物理機(jī)械性能和加工性能。

采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）一方面有很窄的分子量和短支鏈分布，因而具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能(高彈性

、高強(qiáng)度

、高伸長率)和良好的低溫性能，又由于其分子鏈?zhǔn)秋柡偷?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，所含叔碳原子相對較少

，因而具有優(yōu)異的耐熱化和抗紫外線性能。

POE的熱穩(wěn)定性

、光學(xué)性能及抗干裂性能優(yōu)于EVA

，耐氣候老化性優(yōu)于SBS，脆化溫度低于－76℃

，在低溫下仍有較好的韌性和延展性

，POE剪切性好，有利于高速擠出和模塑

，很少或不需增塑劑

，使用壽命長。

POE可以用過氧化物

、硅烷和輻射方法交聯(lián)

，交聯(lián)后材料的物理機(jī)械性能、耐化學(xué)試劑及耐臭氧性能與EPDM接近

；耐熱老化及抗紫外線老化性能優(yōu)于EPDM和EPM

，因此POE更適合于戶外使用，并且POE的熱壓縮永久變形EPDM小

。

POE作為改性劑

，既可以改性橡膠，也可以改性塑料

。

由于POE的加工溫度較低

，因而與非極性橡膠，特別是EPR

、EPDM

、NR、SBR 及BR 等的混合較為容易

。

POE的最大應(yīng)用還是在塑料制品上

。用POE改性PP，對其缺口沖擊強(qiáng)度提高很大

；將馬來酸酐接枝POE后的彈性體用來改性PA6

，可使材料的吸濕性減小、沖擊強(qiáng)度大幅提高

。

動態(tài)硫化法制備的熱塑性動態(tài)硫化膠

熱塑性動態(tài)硫化橡膠采用動態(tài)硫化法制得的熱塑性彈性體稱為熱塑性硫化橡膠（TPV）

。

TPV是熱塑性彈性體(TPE)的一種特殊類型

，與具有彈性的嵌段共聚物不同，而是由彈性體—熱塑性聚合物共混物的協(xié)同作用生成

，具有比簡單共混物更好的性質(zhì)

。

制備熱塑性硫化橡膠的關(guān)鍵技術(shù)是動態(tài)硫化技術(shù)，這一技術(shù)的進(jìn)步之一是采用低成本的現(xiàn)有加工方法

，通過將現(xiàn)有的聚合物進(jìn)行共混來制備新產(chǎn)品

。與傳統(tǒng)的、資金投入強(qiáng)度高的生產(chǎn)新材料的工藝相比

，該工藝還能滿足對大型聚合裝置的環(huán)保要求

。TPV技術(shù)的另一些優(yōu)于作為熱塑性彈性體來源的嵌段共聚物的地方是：上限使用溫度高、耐烴類介質(zhì)和壓縮永久變形小

。

聚酰胺類熱塑性彈性體

聚酰胺類熱塑性彈性體（TPEA）是由高熔點(diǎn)結(jié)晶性聚酰胺硬度和非結(jié)晶性聚酯或聚醚軟緞組成

。

根據(jù)聚酰胺熱塑性彈性體合成所需的原料，其合成方法可以分為二元酸法和異氰酸酯法

。

采用二元酸法

， TPAE是由端羧基脂肪族聚酰胺嵌段與端羥基聚醚二元醇通過酯化反應(yīng)制備的。異氰酸酯法是以半芳酰胺為硬段

，脂肪族聚酯

、聚醚或聚碳酸酯作為軟段。

采用異氰酸酯法

，半芳酰胺硬段是由芳香族二異氰酸酯與二元羧酸反應(yīng)得到的

，而不是由傳統(tǒng)的二元胺與二元酸進(jìn)行聚合、環(huán)內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合或者二元胺與二元酰氯反應(yīng)等方法來制備

。與之相比

，前者避免了芳香族二元胺活性較低、芳香族環(huán)內(nèi)酰胺單體很難得到和反應(yīng)釋放出腐蝕性的氯化氫等問題

。

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