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热塑性弹性体的种类及性能特点 热塑性弹性体TPE可概括为通用TPE和工程TPE两个类型,目前已发展到10大类30多个品种,见表1从1938年德国Bayer最早发现聚氨酯类TPE,1963年和1965年美国Phillips和Shell__出苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美欧日各国开始批量生产烯烃类TPE以来,技术不断创新,新的TPE品种不断涌现,构成了当今TPE的庞大体系,使橡胶工业与塑料工业结合联姻大大向前迈进了一步 热塑性弹性体种类与组成 种类 结构组成 制法 用途 硬链段 软链段 ----------------------------------------------------------------- 苯乙烯类TPETPS __S 聚苯乙烯PS BR 化学聚合 通用 SIS 聚苯乙烯PS IR 化学聚合 通用 SEBS 聚苯乙烯PS 加氢BR 化学聚合 通用、工程 SEPS 聚苯乙烯PS 加氢IR 化学聚合 通用、工程 ----------------------------------------------------------------- 烯烃类TPE TPO 聚丙烯PP EPDM 机械共混 通用 TPV-PP/EPDM 聚丙烯PP EPDM+硫化剂 机械共混 通用 TPV-PP/NBR 聚丙烯PP NBR+硫化剂 机械共混 通用 TPV-PP/NR 聚丙烯PP NR+硫化剂 机械共混 通用 TPV-PP/IIR 聚丙烯PP IIR+硫化剂 机械共混 通用 ----------------------------------------------------------------- 双烯类TPE TPB12-IR 聚12-丁二烯 化学聚合 通用 TPI反式14-IR 聚反式14-异戊二烯 化学聚合 通用 T-NR反式14-NR 聚反式14-异戊二烯 天然聚合 通用 TP-NR改性顺式14-NR聚顺式14异戊二烯改性物 接枝聚合 通用 ----------------------------------------------------------------- 氯乙烯类TPE TPVCHPVC 结晶聚氯乙烯PVC非结晶PVC 聚合或共混通用 TPVCPVC、NBR 聚氯乙烯PVC NBR 机械共混 通用 TCPE 结晶氯化聚乙烯CPE非结晶CPE 聚合或共混通用 ----------------------------------------------------------------- 氨酯类TPETPU 氨酯结构 聚酯或聚酯 聚加成 通用、工程 ----------------------------------------------------------------- 酯类TPETPEE 酯结构 聚醚或聚酯 聚缩合 工程 ----------------------------------------------------------------- 酰胺类TPETPAE 酰胺结构 聚醚或聚酯 聚缩合 工程 ----------------------------------------------------------------- 有机氟类TPETPF 氟树脂 F橡胶 化学聚合 通用、工程 ----------------------------------------------------------------- 有机硅类TPE 结晶聚乙烯PEQ橡胶 机械共混 通用、工程 聚苯乙烯 聚二甲基硅氧烷 嵌段共聚 通用、工程 聚双酚A碳酸酯聚二甲基硅氧烷 嵌段共聚 工程 聚芳酯 聚二甲基硅氧烷 嵌段共聚 工程 聚砜 聚二甲基硅氧烷 嵌段共聚 工程 ----------------------------------------------------------------- 乙烯类TPE EVA型TPE 结晶聚乙烯PE乙酸乙烯酯 嵌段共聚 通用 EEA型TPE 结晶聚乙烯PE丙烯酸乙酯 嵌段共聚 通用 离子健型TPE 乙烯-甲基丙烯酸离聚体 离子聚合 工程 璜化乙烯-丙烯三元离聚体 离子聚合 通用 熔融__型TPE 乙烯互聚物 氯化聚烯烃 熔融共混 通用------------------------------------------------------------------- 世界上已工业化生产的TPE有苯乙烯类__S、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 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 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 热塑性弹性体物性与经济性比较通用型TPE 分类 TPS TPO TPB TPVC TCPE 硬度 30A-75A 50A-95A 19D-53D40A-80A 57A-67D 抗拉强度/MPa
9.8-
34.3
2.9-
18.6
10.8
9.8-
10.6
8.8-
29.4 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-
30.91-
1.
200.__-
1.
000.91
1.20-
1.
301.14-
1.28 耐磨性 Δ X ○ △ △ 耐屈挠性 ○ Δ ○ ○ ○ 耐热性/℃ -60 -120 -60 -100 -100 耐寒性/℃ -70 -60 -40 -30 -30 耐油性 X △ △-○ X-○ ○ 耐水性 ◎-○ ◎-○ ◎-○ ◎-○ ◎-○ 耐天侯性 x-△ ○ x-△ △-○ ◎ 脆化温度/℃ -70 -70 -32--42-30--50 -20-70 __指数 重量 50-100 65-100 40-50 45-55 75-85 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 分类 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 伸长率/% 300-800 350-450 200-400 300-650 弹性/% 30-70 60-70 60-70 10 密度/g·cm-
31.10-
1.25
1.17-
1.25
1.01-
1.20
1.__ 耐磨性 ◎ △ ○ ○ 耐屈挠性 ◎ ◎ ◎ ○ 耐热性/℃ -100 -140 -100 -120 耐寒性/℃ -65 -40 -40 -10 耐油性 ◎ ◎ ◎ ◎ 耐水性 ○-△ ○-x ○-△ ○-△ 耐天侯性 △-○ △ ○ ◎ 脆化温度/℃ -70 -70 -70 -10 热塑性弹性体的的优点 1可用一般的热塑性塑料成型机__,例如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型、递模成型等; 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; 3可用压出机成型硫化,压出速度快、硫化时间短; 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; 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;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; 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 热塑性弹性体的缺点 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,__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。