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一、常見熱塑性彈性體種類簡介

熱塑性彈性體,有時候也稱作熱塑性橡膠,是同時具有熱塑性塑料和彈性體特性的一 類共聚物或共混物,分子結(jié)構(gòu)可形象地分為硬段部分(室溫下可結(jié)晶)和軟段部分。
常見熱塑性彈性體種類及對比
熱塑性彈性體具有以下特性:
  • 硬度范圍寬(邵氏0A-80D),觸感好
  • 分子結(jié)構(gòu)多樣性,便于功能化設(shè)計
  • 加工方式多樣化,包括擠出、注塑、流延、吹塑等,可高效率制備各種復(fù)雜制品
  • 邊角料可以回收循環(huán)利用,有效節(jié)約生產(chǎn)成本
  • 比重小,沒有明顯蠕變
  • 環(huán)保性好,對環(huán)境友好,生產(chǎn)過程無污染
今天為大家介紹常見的熱塑性彈性體TPS、TPV、TPU、TPEE,包括材料的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用,并用表格將它們的外觀手感、耐介質(zhì)化學(xué)性、機(jī)械性能、加工性能進(jìn)行清晰的比較。

1、TPS

TPS,苯乙烯類熱塑性彈性體,也稱TPE-S,常見的有SBS、SEBS、SIS等。
常見熱塑性彈性體種類及對比圖 SBS的分子結(jié)構(gòu)
SBS是聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物,是一種優(yōu)異的苯乙烯系熱塑性彈性體,不必經(jīng)硫化即具有類似硫化橡膠的物理性質(zhì),可直接注射成型,并且能百分之一百回收利用。
常見熱塑性彈性體種類及對比
圖 SEBS的分子結(jié)構(gòu)
SEBS,化學(xué)名稱為聚苯乙烯—聚(乙烯-丁烯)—聚苯乙烯嵌段共聚物,是SBS加氫得到的產(chǎn)品。SEBS不含不飽和雙鍵,因此其耐老化、耐黃變、耐溫、耐腐蝕性能優(yōu)于SBS。
  • SBS和SEBS都具有塑料的可塑性及橡膠的彈性;
  • SBS分子具有類似橡膠的不飽和分子結(jié)構(gòu),因而更具有橡膠的手感和回彈性;
  • SEBS分子具有飽和分子結(jié)構(gòu),其耐老化、耐黃變、耐溫、耐腐蝕性能優(yōu)于TPR。
TPS廣泛應(yīng)用于日用制品,玩具禮品,成人情趣用品,五金工具,運(yùn)動器材,醫(yī)療用品,汽車配件,鞋材制品,線材線纜等。兩者的區(qū)別主要在于具體應(yīng)用場合的不同。
常見熱塑性彈性體種類及對比圖 TPS在便攜式音響上的應(yīng)用

2、TPV

熱塑性動態(tài)硫化橡膠(英文為Thermoplastic Vulcanizate),簡稱為TPV,是橡膠與塑料經(jīng)過動態(tài)硫化工藝,橡膠作為分散相分布在熱塑性塑料連續(xù)相中的熱塑性彈性體種類。
根據(jù)橡膠和塑料種類不同,TPV可以有很多分類,常見的是PP+EPDM組合。
常見熱塑性彈性體種類及對比
由于其特殊的動態(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(jī)械強(qiáng)度都要優(yōu)于SEBS體系彈性體)。
  • TPV具有良好的彈性和耐壓縮變形性,耐環(huán)境、耐老化性相當(dāng)于三元乙丙橡膠,耐油耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下。
  • 優(yōu)良的加工性能:可用注射、擠出等熱塑性塑料的加工方法加工,高效、簡單易行,無需增添設(shè)備,流動性高、收縮率小。
  • 綠色環(huán)保,可回收使用,且反復(fù)使用六次性能無明顯下降,符合歐盟環(huán)保要求。
TPV廣泛應(yīng)用于汽車配件、電子電器、消費(fèi)用品及建筑等領(lǐng)域,具體有汽車密封材料、汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、剎車和消音部件、電池殼、電線電纜絕緣層及護(hù)套、生活用品/醫(yī)療用品的包裝等。
常見熱塑性彈性體種類及對比TPV汽車密封應(yīng)用,道恩

3、TPU

聚氨脂熱塑性彈性體(TPU)又稱聚氨酯橡膠,它是由低聚制二異氰酸酯與帶有端羥基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇鏈增長劑相互應(yīng)而制得。
聚氨酯彈性體是一種嵌段聚合物,一般由多元醇的柔性長鏈構(gòu)成軟段,以二異氰酸酯及擴(kuò)鏈劑構(gòu)成硬段。聚氨酯彈性體分子鏈中含大量有氨酯基團(tuán)和醚、酯及脲基團(tuán),以強(qiáng)有力的氫鍵結(jié)合而成。由眾多的醚和酯生成的配方可以得到性能很不相同的聚氨酯彈性體品種。
常見熱塑性彈性體種類及對比
TPU分子結(jié)構(gòu)式
TPU是嵌段共聚物,硬段與軟段的組分比例決定TPU的性能。
  • TPU具有優(yōu)異的柔軟性和回彈性,可從很軟到很硬,從柔曲性很好到剛性很大,能在較寬的硬度范圍內(nèi)(邵氏A10-D75)保持較高的彈性,在相同硬度下比其他彈性體承載能力高;
  • TPU具有優(yōu)良的耐磨性,其耐磨性是天然橡膠的2-10倍;
  • 斷裂伸長率高達(dá)600%~800%,比天然橡膠高出300%。
  • TPU耐化學(xué)性、耐油性、耐輻射、耐氧性、耐臭氧性、耐疲勞性及抗振性良好,耐熱性也比較高,而模塑和加工成本低。
作為性能優(yōu)良的彈性體,TPU的下游產(chǎn)品方向非常廣泛,在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,具體如鞋材、軟管、線纜、醫(yī)療器械、汽車漆面保護(hù)膜等等。
常見熱塑性彈性體種類及對比圖 TPU鞋中底
常見熱塑性彈性體種類及對比TPU車衣,攝于和和新材

4、TPEE

熱塑性聚酯彈性體簡稱TPEE或COPE,是一類含有PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段(結(jié)晶相)和脂肪族聚酯或聚醚(非晶相)軟段的線型嵌段共聚物。
TPEE的硬質(zhì)段與軟質(zhì)段間呈兩相分離微觀結(jié)構(gòu),其中硬質(zhì)段為芳香族聚酯,一般是對苯二甲酸,軟質(zhì)段以聚四氫呋喃聚醚和脂肪族聚酯這兩種最為常見,

也因此根據(jù)軟質(zhì)段的種類,TPEE材料可以分為聚酯型和聚醚型兩種。

常見熱塑性彈性體種類及對比TPEE分子結(jié)構(gòu)式

也因此根據(jù)軟質(zhì)段的種類,TPEE材料可以分為聚酯型和聚醚型兩種。
常見熱塑性彈性體種類及對比
  • 通過對軟硬段比例的調(diào)節(jié),TPEE的硬度可以從邵氏D32到D80變化,其彈性和強(qiáng)度介于橡膠和塑料之間。
  • 與聚氨酯彈性體(TPU)相比,TPEE壓縮模量與拉伸模量要高得多,用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件,前者可以承受更大的負(fù)載。
  • TPEE具有優(yōu)異的耐熱性能和耐低溫性能,工作溫度范圍非常寬,可在-70~200℃使用。
  • TPEE具有優(yōu)良的熔融穩(wěn)定性和充分的熱塑性,故而具有良好的加工性,可采用各種熱塑性加工工藝進(jìn)行加工,如擠出、注射、吹塑、旋轉(zhuǎn)模塑及熔融澆鑄成型等。
TPEE的應(yīng)用范圍有液壓軟管、消防軟管、鞋材、運(yùn)動服裝面料和防護(hù)服、防塵罩,在汽車、電子電器、體育用品等領(lǐng)域的應(yīng)用量正逐年增長。
圖 帝斯曼TPEE發(fā)泡中底在Columbia SH/FT上的應(yīng)用,columbia 官網(wǎng)

常見熱塑性彈性體對比

各類彈性體外觀手感比較
TPS
TPV
TPU
TPEE
外觀
霧面
霧面
亮面
非常亮
手感
澀,油膩
干爽
滑爽
滑爽
軟硬度
非常軟
透明度
高透-不透
不透
高透
不透
各類彈性體耐介質(zhì)化學(xué)性比較
TPS
TPV
TPU
TPEE
優(yōu)
優(yōu)
差(聚酯型)
好(聚醚型)
優(yōu)
優(yōu)
優(yōu)
差(聚酯型)
優(yōu)
優(yōu)
差(聚酯型)
耐污
優(yōu)
優(yōu)
各類彈性體機(jī)械性能比較
TPS
TPV
TPU
TPEE
硬度
0-95A
64A-95A
60A-74D
25D-72D
拉伸強(qiáng)度(MPa)
0.5-20
4-25
20-60
15-50
伸長率(%)
300-1000
120-500
200-600
300-700
撕裂強(qiáng)度(KN/m)
5-40
20-100
60-150
50-250
各類彈性體加工性能比較
TPS
TPV
TPU
TPEE
流動性
優(yōu)
優(yōu)
成型周期
熔體穩(wěn)定性
優(yōu)
優(yōu)
干燥要求
來源:綜合艾邦高分子、上海益彈等資料整理

原文始發(fā)于微信公眾號(艾邦彈性體網(wǎng)):常見熱塑性彈性體種類及對比

作者 li, meiyong

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