橡胶热塑性弹性体
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热塑性弹性体热塑性弹性体TPE/TPR,又称人造橡胶或合成橡胶。
其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能,同时又具备普通塑料加工方更、加工方式广的特点。
可采用注塑、挤出、吹塑等加工方式生产,水口边角粉碎后100%直接二次使用。
既简化加工过程,又降低加工成本,因此热塑性弹性体TPE/TPR材料已成为取代传统橡胶的最新材料,其环保、无毒、手感舒适、外观精美,使产品更具创意。
因此也是一支更具人性化、高品位的新型合成材料,也是世界化标准性环保材料。
基本资料热塑性弹性体:常温下具有橡胶的弹性,高温下具有可塑化成型的一类弹性体热塑型弹性体TPEE介绍以及SKYPEL的具体应用领域.TPEE是通过对苯二甲酸1,4-丁二醇及聚丁醇共聚而成,其硬段比例增大可增强物理刚性和化学稳定性,软段比例增大可提高柔韧性和低温性能。
SKYPEL 是SK 化学公司为其工程热塑性弹性体所注册的商品名称。
它是一种酯体系热塑性弹性体(Thermoplastic elastomers),其柔软性与弹性恢复力酷似橡胶,而机械性强度、耐热性及耐候性方面比橡胶优秀。
颜色有本色,透明,高透明。
不经过硫化工程,与普通热塑性树脂相同,以易于成型加工的树脂根据通常聚酯合成方法妥当调整软链段的共聚物量,从而形成适合各种用途的柔软性与机械性材质。
具有的特性⒈良好抗冲击和抗疲劳性能。
⒉高冲击强度和良好的低温柔韧性。
⒊温度上升时保持良好的性能。
⒋良好的对化学物质,油品,溶剂和天气的抵抗能力。
⒌高抗撕裂强度及高耐摩擦性能。
⒍易加工且具经济性。
⒎良好的可回收性。
热塑性弹性体的优缺点:优点:物理性能优越:良好的外观质感,触感温和,易着色,色调均一,稳定;可调的物性,提供广阔的产品设计空间;力学性能可比硫化橡胶,但无须硫化交联;硬度范围宽阔,自SHORE-A 0度至SHORE-D 70度可调;耐拉伸性能优异,抗张强度最高可达十几个Mpa,断裂伸长率最高可达十倍以上;长期耐温可超过70℃,低温环境性能良好,在-60℃温度下仍能保持良好的绕曲性;良好的电绝缘性及耐电压特性。
热塑性弹性体(TPE)
热塑性弹性体为在高于使用温度时产生流动转变的弹性体。
弹性体为多相材料,主链上嵌有硬段和软段,或在软的基链上接枝硬段,软段构成
可运动区域,这对于橡胶的弹性是很必要的,材料的交联区域通过加热方法可容
易地分开,这就限制了在高温条件下橡胶弹性特性的应用,TPE材料的热可递交
联使其可采用类似热塑性材料的加工工艺。
热塑性弹性体的的优点
(1)可用一般的热塑性塑料成型机加工,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;。
解析热塑性弹性体TPV一,关于热塑性弹性体TPV3.TPV的基本配方构成(解析各组分影响)制备TPV 的基本配方:PP 30 份,充油EPDM (环烷油等)70 份,过氧化二丙苯(DCP ) 适量,超细滑石粉适量,其它助剂适量。
(1)环烷油用量对性能的影响分析EPDM的分散程度和界面层结构是影响EPDM/ PP -TPV 性能的内在因素,PP 与EPDM 的表面张力和溶解度参数都很相近,而在PP熔融温度下,由于EPDM 粘度远大于PP 粘度,与PP 不具备粘度相近的共混原则;但EPDM 的粘度随充油量的增加而明显下降,且当充油质量分数在20%和30%时,粘度随温度变化明显。
因此,合适的充油比对EPDM与PP的相容性与分散性非常重要。
(2)PP种类与用量(流动性)对性能的影响分析高MFR的PP 能在较低温度下与充油EPDM 熔融共混,其相同粘度共混温度的范围更宽,这有利于EPDM 充分分散到PP中;此外,粉状PP的力学性能虽然比粒状PP差,但二者生产的TPV 性能相近,且粉状PP充油时更均匀,有利于EPDM与PP共混均匀。
(3)橡塑组分的选择对性能的影响分析当EPDM的用量超过30份时,共混物的冲击强度呈现下降的趋势。
随着橡塑比的降低,EPDM/PP共混物的模量、拉伸强度、压缩永久变形、100%定伸应力和硬度均有所增大,扯断伸长率是先增大后减小,耐溶剂性和加工流动性提高。
(4)DCP用量对性能的影响分析据实验数据表明,当DCP 质量分数为1. 5 %时EPDM/ PP 已完全动态硫化。
4.TPV生产工艺最先是1973年由美国的Uniroyal公司开发,制得部分硫化的热塑性弹性体,但是性能较差。
20世纪70年代末期,美国Monsanto公司Coran等人对热塑性塑料和弹性体的动态全硫化共混物进行了系统的研究,开发了一种动态全硫化生产技术,生产出了EPDM/PP等热塑性弹性体(商品牌号为“Santoprene”),成功地把硫化橡胶的一些特性(如耐热性能和低压缩变形性能)与热塑性塑料的易加工特性结合在一起,使热塑性弹性体真正地走向市场。
TPE(热可塑性弹性体) 概論一、 热塑性弹性体(TPE )的定义热塑性弹性体(thermoplastic elastomer ,简记:TPE )是指在常温下具 有加硫橡胶的性质(即弹性体的性质),在高温下又可以塑化变形之高分子 材料。
它可以用塑料的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成 型、T-Die 流延成型等较传统硫化橡胶更为快速的加工方式制造成品,且有 质轻(密度低)、环保(可回收、燃烧无毒)、使用寿命长(可较传统橡胶达5~10 倍以上)、加工变化度大、制品总成本低等优点。
在各行业中,逐渐被 广泛使用。
TPE 有时候也被称作热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber ,TPR ), 但由其定义而言,应称为 TPE 较适当。
TPE 是弹性体,具有加硫橡胶的性质,但却不需要加硫。
此外 TPE 并 具有许多介于橡胶与塑料中间的特征。
二、 橡胶与塑料的基本性质TPE 为同时具有橡胶(或弹性体)与塑料之性质的材料,故以下先对橡 胶、塑料的基本性质做一简介。
应力应变图 1-1 各种物体的应力—应变特性包括橡胶(或弹性体)及塑料的高分子材料,其代表性的物理性质,可由应力—应变的特性看出。
图1-1 为各种高分子材料的试片,在被拉伸时表现的应力—应变行为。
图中箭头则表示试片受到拉伸及放松时,应力—应变的变化。
钢铁是伸长率(应变)很小的材料,其应力—应变性质如1所示,是可恢復原狀的完全弹性体。
而粘土则是完全的塑性体,如2所示,为完全无法回復。
至于高分子物质则兼具弹性体与塑性体的性质,为粘弹性体3的行为,但橡胶(或,要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容率、高回弹率、低压缩永久另一最大区别是分子结构的差異,由于TPE具必定由橡胶成分(即软质段,soft segment)与塑料成)所构成,软质段具有弹性,而硬质段则在常温时发。
但当温度上升时,硬质段的塑料成分会熔而成为可塑性变形,如同塑料般加工时成型。
热塑性橡胶
热塑性橡胶泛称热塑性弹性体(缩写TPE),是在高温下能塑化成型、常温下显示橡胶弹性的材料。
热塑性橡胶有三大特点:热塑性橡胶的交联结构是以“物理交联”为主,具有可逆性的特征,当温度升至某熔融温度时,物理交联消失,显示出热塑性塑料的性能,而当冷却到常温时,物理交联恢复,显示出硫化橡胶的性能;具有热塑性塑料易加工的特点,如注射、吹塑等成型工艺,工艺操作较通用橡胶加工简单,生产周期短,生产效率高;由于热力学不相容的原因,热塑性橡胶的形态结构属于多相体系,热塑性橡胶的形态结构属于多相体系,故工业上也称为高分子合金。
热塑性橡胶按其结构特征主要分为嵌段型、接枝型和共混型三大类。
嵌段型热塑性橡胶通常用阴离子聚合反应设备。
由于没有自发的链终止反应,所以这种“活性聚合物”分子链可以通过不断引入单体而增长,最终获取分子量分布窄且易于控制的嵌段共聚物。
嵌段型TPE可分为线型嵌段和星型嵌段两种。
接枝型热塑性橡胶主要采用接枝共聚的方法在橡胶分子主链上引入塑料分子链作为支链,但必须严格控制接枝点的数目和接枝链的长度,橡胶分子链(软缎)起连续相的作用,塑料分子链(硬段)起分散相的作用,常温下硬段聚集起来形成物理交联,例如丁基橡胶接枝聚乙烯热塑性橡胶。
共混型热塑性橡胶是由橡胶与塑料共混制备的,分为交联类(TPV)和非交联类(TPO)两种。
其中动态硫化热塑性橡胶发展较快。
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一、什么是热塑性弹性体?热塑性弹性体的英文是Thermoplastic Elastomer,缩写:TPE,热塑性弹性体也还有其它称呼,如:可塑性弹性体、热塑性/可塑性橡胶、环保弹性体等。
二、关于热塑性硫化橡胶的概念热塑性硫化橡胶(英文为Thermoplastic Vulcanizate),简称为TPV,热塑性硫化橡胶的中文简称为热塑性橡胶(英文Thermoplastic Rubber),简称为TPR,但这个名称容易和其它种类的热塑性弹性体(英文为Thermoplastic Elastomer)相混淆在一起,因为通常热塑性弹性体也被大家叫做热塑性橡胶,尤其是苯乙烯类弹性体,目前至少在中国似乎"TPR”已经成为它的专有名称了,一提起TPR,就是指以SBS、SEBS等苯乙烯类弹性体为基料的热塑性弹性体,这与苯乙烯类弹性体在民用以及终端消费品领域中消耗量之大是分不开的。
热塑性硫化橡胶的名称如果再说的详细一点,那应该是热塑性动态硫化橡胶(英文为Thermoplastic Dyamic Vulcanizate),加了“动态”2字是更具体说明了生产这种热塑性硫化橡胶的工艺---动态硫化,这种工艺指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化,当然在橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合,因此被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中。
这里我们探讨一下江浙一带各名称约定俗成的叫法:TPR,一般也就泛指苯乙烯类弹性体,可能是苯乙烯类弹性体的用量占整个弹性体用量的60%,这个TPR最初是美国首先起出来的,并应用在PP和EPDM的简单共混物上的,后来AES公司的PP/EPDM型TPV也沿用了这一名称,再后来这一名称可能是台湾人叫开了,并在大陆流行了!(这也就是我们不和客户说我们的材料PP/EPDM型TPV叫TPR,因为这样一说有的客户以为是苯乙烯类弹性体,是SBS基料的,)TPV,一般就指PP/EPDM型动态硫化弹性体,这与该基料做的TPV占整个TPV市场的80%有关!TPV的名称晚于TPR,因为简单共混的PP/EPDM的性能并不是很好,后来在共混的过程中加入硫化剂使里面的EPDM动态硫化,采用这种工艺,材料的性能有大幅的提升,为了与简单共混的PP/EPDM有区别,就起了个TPV,并应用到其它材料上了!TPO,一般就指耐冲击的不是很硬的改性PP(物理共混的TPO)和直接反应器合成的烯烃类聚合物,一般在汽车行业的保险杠、挡泥板应用最多!国外一般汽车行业应用直接反应器合成的TPO占多数,国内一般应用用弹性体改性的PP(物理共混的TPO)占多数!所以有些时候看到某家汽车保险杠生产企业用的原料上面写的是“改性PP料”,现在则不是了,一般写TPO了,或者干脆写PP/EPDM。
1.热塑性弹性体(Thermoplastic elastomer)也称热塑性橡胶(Thermop1astic rubber),是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性,在常温显示橡胶高弹性,高温下又能塑化成型的高分子材料。
也是继天然橡胶、合成橡胶之后的所谓第三代橡胶,简称TPE或TPR。
热塑性弹性体聚合物链的结构特点是由化学组成不同的树脂段(硬段)和橡胶段(软段)构成。
硬段的链段间作用力足以形成物理“交联”,软段则是具有较大自由旋转能力的高弹性链段;而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。
硬段的这种物理交联是可逆的,即在高温下失去约束大分子组成的能力,呈现塑性。
降至常温时,这些“交联”又恢复,而起类似硫化橡胶交联点的作用。
正是由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可逆性,因而热塑性弹性体一方面在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能,可替代一般硫化胶制造某些橡胶制品;另一方面,在高温下硬段会软化或熔化,在加压下呈现塑性流动,显现热塑性塑料的加工特性。
热塑性弹性体在加工应用上有以下特点:◎可用标准的热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型,如挤出、注射、吹塑等。
◎不需硫化,可制备生产橡胶制品,减少硫化工序,节约投资,能耗低,工艺简单、加工周期缩短,生产效率提高,加工费用低。
◎边角废料可回收使用,节省资源,也对环境保护有利。
◎由于在高温下易软化,所制产品的使用温度有一定限制。
热塑性弹性体最大的成功是它有一些明显的优点,能部分取代热固性橡胶。
这些优点如下:(1)加工较简单;(2)少或不需配料;(3)较短的加工时间;(4)较低的能量消耗;(5)废料边角料可再利用;(6)部件尺寸和整个质量的更严密控制;(7)更适于高速自动加工;(8)适于热固性橡胶不可行的加工(吹塑);(9)热塑性弹性体的更低的密度,而使单位重能得到更多的部件。
但热塑性弹性体也有某些缺点和不足:※ 加工前干燥;※ 要求成批生产;※ 在给定温度下热塑性弹性体熔融,高于该温度时就不能使用,即使是短时间也不行;※ 低硬度热塑性弹性体品种数量有限。
第一章热塑性弹性体(TPE):一种在常温下表现橡胶的性能,在高温下表现为塑料能塑化的多功能材料。
1结构特点:有硬段和软段,硬段是塑料部分;软段是橡胶部分。
热塑性弹性特主要是嵌段共聚物或接枝共聚物。
A-B:表示两嵌段共聚物。
A-B-C:三嵌段共聚物。
A-B-A:三嵌段共聚物,A在两端,B在中间。
(A-B)n:交替嵌段共聚物。
如:聚苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物 S-B-S热塑性弹性体按交联方式可分为物理交联与化学交联。
按特定分可分为嵌段共聚物和接枝共聚物。
2在加工应用上的特点:可用标准热塑性塑料的加工设备和工艺流程进行加工成型;不需要硫化,工艺简单;边角废料可回收使用;在高温下易软化,所制产品的使用温度有一定限制。
3热塑性弹性体的优点:可用一般热塑性塑料的加工设备加工成型;生产效率大幅度提高;易于回收利用,降低成本;节能;应用领域广;可用塑料增加、增韧改性。
4热塑性弹性体的缺点:加工前干燥;要求成批生产;使用温度有一定的限制;低硬度热塑性弹性体品种数量有限。
第三章苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)1TPS又名苯乙烯嵌段共聚物SBC,由苯乙烯与丁二烯或异戊二烯以烷基锂为引发剂进行阴离子聚合制得。
2TPS分类按嵌段分:苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物 SBS;苯乙烯—异戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物 SIS;氢化SBS SEBS;氢化SIS SEPS。
(1)TPS有两个玻璃化温度(2)聚苯乙烯相为分离的球形区域(球形相畴)是硬段,作为多功能连接的交联网络结构。
3制备方法:顺序聚合法:用单活性引发剂(丁基锂)引发第一单体聚合,然后加入其它单体一次进行聚合;偶联法:用单活性引发剂进行聚合,然后用偶联剂将活性链连接;多官能团引发剂法:用具有两个或两个以上的活性中心的引发剂引发第一单体聚合,然后加入第二单体继续聚合。
4 TPS的配合体系有哪些?采用什么加工方法?应用?混合料、增塑剂(软化和塑化该聚合物中的橡胶相)、填充剂(降低成本和改进性能的应用)、与其它聚合物并用(改进某些性能)、稳定剂(防止降解)、其它添加剂。
热塑性弹性体热塑性弹性体(Thermoplastic elastomers)TPE/TPR,又称人造橡胶或合成橡胶。
常温下具有橡胶的弹性,高温下具有可塑化成型的一类弹性体。
热塑性弹性体(TPE)通常是弹性模数较低的弹性材料,在室温条件下可被反复拉伸至原来长度的两倍以上,并具有在应力消除后几乎完全恢复至其原来长度的能力。
具有这种特性的早期材料是热固性橡胶,但许多可注射模塑的热塑性弹性体(TPE)系列正在取代传统的橡胶。
除了以它们的基本形式使用之外,TPE还广泛地用于刚性热塑性塑料的改性,通常是用于改进抗冲击强度。
对于板材和一般模塑级复合材料来说,这是相当普遍的。
世界上已工业化生产的TPE有:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、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,传统的TPE系列苯乙烯类树脂(S-TPE) 共聚多酯(COPE) 聚氨酯(TPU) 聚酰胺(PEBA) 聚烯烃掺混物(TPO) 聚烯烃合金(TPV)TPE的新品种反应成型的TPO (R-TPO) 聚烯烃塑性体(POP) 聚烯烃弹性体(POE) 这些新的聚烯烃塑性体(POP)和弹性体(POE),本质上是分子量非常低的线性低密度聚乙烯(VLMW-LLDPE)。
作为聚合催化剂技术进步的产物,这些材料原先开发的目的是改进软包装薄膜的特性。
近来,这些挠性较好的聚乙烯作为低成本的橡胶取代物,被用于某些对模塑制品的要求不怎么苛刻的用途。
这主要包括那些不会接触极端的温度、压力、负载或应力环境的产品。
在模塑制品方面,这些新材料被用于那些多多少少希望有一点挠性或触觉感的场合。
注意,它们并非是真正的弹性体。
主要热塑性弹性体发展现状1.苯乙烯类TPE,又称TPS,为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能最接近SBR橡胶。
橡胶和热塑性弹性体压缩永久变形阐述和解决方案橡胶是一种弹性材料,具有优异的可塑性和弹性记忆性。
然而,橡胶在受到压缩应力时容易出现永久变形现象,即被压缩后无法完全恢复到原始形状。
热塑性弹性体也是一种类似的材料,其特点是在特定温度范围内具有塑性变形能力,并且具有热塑性反应能力。
1.弹性模量:橡胶和热塑性弹性体的弹性模量较低,导致其在受到压缩应力时容易产生永久变形。
2.高温:高温会加速橡胶和热塑性弹性体的分解,使其分子链断裂,从而增加永久变形的风险。
3.压力时间:压力时间越长,橡胶和热塑性弹性体的永久变形风险就越大。
解决橡胶和热塑性弹性体压缩永久变形的方法如下:1.控制温度:降低橡胶和热塑性弹性体的使用温度可以减少其分解和分子链断裂的风险,从而降低永久变形的可能性。
2.选择合适的材料:选择具有高弹性模量和强度的橡胶和热塑性弹性体材料,可以降低永久变形的风险。
例如,硅橡胶和氟橡胶具有较高的弹性模量和抗压性能,适用于各种高温环境。
3.使用适当的压力和时间:对于橡胶和热塑性弹性体的使用,需要根据其特性和具体应用情况来确定适当的压力和压力时间,以避免过大的压力和过长的压力时间导致永久变形。
4.提高制造工艺:在橡胶和热塑性弹性体的制造过程中,通过改进工艺和技术,提高其强度和耐压性能,降低永久变形的风险。
5.辅助处理:对于已经出现永久变形的橡胶和热塑性弹性体,可以采取一些辅助处理方法,如热处理、机械拉伸等,来恢复其原始形状和性能。
总之,橡胶和热塑性弹性体压缩永久变形是一个常见并且需要引起重视的问题。
通过控制温度、选择合适的材料、使用适当的压力和时间、改进制造工艺以及采取辅助处理措施,可以有效降低橡胶和热塑性弹性体的永久变形风险,提高其使用寿命和性能。
TPE(热可塑性弹性体) 概論一、热塑性弹性体(TPE )的定义 热塑性弹性体(t h e rmopl a sticel as to TPE 是弹性体,具有加硫橡胶的性质,但却不需要加硫。
此外 TPE 并 具有许多介于橡胶与塑料中间的特征。
二、橡胶与塑料的基本性质 TPE 为同时具有橡胶(或弹性体)与塑料之性质的材料,故以下先对橡 胶、塑料的基本性质做一简介。
应 力应 变图 1-1 各种物体的应力—应变特性包括橡胶(或弹性体)及塑料的高分子材料,其代表性的物理性质,可由应力— 应变的特性看出。
图 1-1 为各种高分子材料的试片,在被拉伸时表现的应力— 应变行为。
图中箭头则表示试片受到拉伸及放松时,应力—应变的变化。
钢铁是伸长率(应变)很小的材料,其应力—应变性质如 1 所示,是可 恢復原狀的完全弹性体。
而粘土则是完全的塑性体,如2所示,为完全无法回復。
至于高分子物质则兼具弹性体与塑性体的性质,为粘弹性体3的行为,但橡胶(或弹性体)较塑料更接近于完全弹性体。
由于多數塑料为粘弹性体,要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容易,较大的差異为热塑性弹性体在常温下具有高伸长率、高回弹率、低压缩永久另一最大区别是分子结构的差異,由于TPE具必定由橡胶成分(即软质段,soft segment)与塑料成)所构成,软质段具有弹性,而硬质段则在常温时发。
但当温度上升时,硬质段的塑料成分会熔而成为可塑性变形,如同塑料般加工时成型。
,TPE含有硬质段及软质段,分類的方法通常是異來分几大類,再以软质段、硬质段之分子固定方式之不同细分。
可形成软质段的另一方面,形成硬质段的分子可使用以下塑料:聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚異戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。
依TPE主链上分子构造的差異,可大分为如图1-2。
图 1-2. SBSSISTPS (苯乙烯系) SEBS(苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物,SBC ) SEPS 其它 TPO (单纯混掺型)聚烯系TPV (动态加硫型) TPERB (间规聚合 1.2BR ) 聚二烯系 TPI (反式聚異戊二烯)TPNR (PP/天然橡胶)氯系 TPVC (硬质:PVC ,软质:PVC 或 NBR )TPU 系(热塑性聚氨酯)TPEE 系(聚醚酯弹性体) 工程塑料系 TPA 系(聚酰胺系)氟素系TPE 的另一种分類法,为依巨观构造的差異,分为纯 TPE 及混掺 TPE 。
热塑性弹性体(TPE)一、热塑性弹性体的基本概念热塑性弹性体是在高温下能塑化成型,而在常温下能显示硫化橡胶弹性的一类新型材料。
这类材料兼有热塑性塑料的加工成型性和硫化橡胶的高弹性性能。
热塑性弹性体有类似于硫化橡胶的物理机械性能,如较高的弹性、类似于硫化橡胶的强力、形变特性等。
在性能满足使用要求的条件下,热塑性弹性体可以代替一般硫化橡胶,制成各种具有实用价值的的弹性体制品。
另一方面,由于热塑性弹性体具有类似于热塑性塑料的加工特性,因而不需要使用传统的橡胶硫化加工的硫化设备,可以直接采用塑料加工工艺,如注射、挤出、吹塑等。
从而设备投资少、工艺操作简单、成型速度快、周期短、生产效高。
此外,由于热塑性弹性体的弹性和塑性两种物理状态之间的相互转变取决于温度变化,而且是可逆的,因而在加工生产中的边角料、废次品以及用过的废旧制品等,可以方便地重新加以利用。
热塑性弹性体优异的橡胶弹性和良好的热塑性相结合,使其得到了迅速发展。
它的兴起,使塑料与橡胶的界限变得更加模糊。
目前,热塑性弹性体的种类日趋增多,根据其化学组成,常用的有四大类。
1、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。
按其合成所用的聚合物二醇又可分为聚醚型和聚酯型。
2、苯乙烯嵌段类热塑性弹性(TPS)。
典型品种为热塑性SBS弹性体(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌段共聚物)和热塑性SIS弹性体(苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯三嵌段共聚物)。
此外,还有苯乙烯一丁二烯的星形嵌段共聚物。
3、热塑性聚酯弹性体(TPEE)。
该类弹性体通常是由二元羧酸及其衍生物(如对苯二甲酸二甲酯)、聚醚二醇(分子量600~6000)及低分子二醇的混合物通过熔融酯交换反应而得到的均聚无规嵌段共聚物。
4、热塑性聚烯烃弹性体(TPO)。
该类弹性体通常是通过共混法来制备。
如应用EP(D)M(即具有部分结晶性质的EPM或EPDM)与热塑性树脂(聚乙烯、聚丙烯等)共混,或在共混的同时采用动态硫化法使橡胶部分得到交联甚至在橡胶链上接枝聚乙烯或聚丙烯。
热塑性橡胶热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber‐TPR) ,亦称热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer‐TPE) ,是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性之材料。
简介热塑性弹性体具有多种可能的结构,最根本的一条是需要有至少两个互相分散的聚合物相,在正常使用温度下,一相为流体(使温度高于它的Tg—玻璃化温度),另一相为固体(使温度低于它的Tg或等于Tg),并且两相之间存在相互作用。
即在常温下显示橡胶弹性,高温下又能塑化成型的高分子材料,具有类似于橡胶的力学性能及使用性能、又能按热塑性塑料进行加工和回收,它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。
因此,热塑性弹性体可象热塑性塑料那样快速、有效的、经济的加工橡胶制品。
就加工而言,它是一种塑料;就性质而言,它又是一种橡胶。
热可塑性弹性体有许多优于热固性橡胶的特点。
目前,热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语TPR表示热塑性橡胶,TPE表示热塑性弹性体,两者在有关资料著作中均有使用。
为统一起见,都以TPE或热塑性弹性体称之。
目前国内对热塑性苯乙烯‐‐丁二烯嵌段共聚物则称之为SBS(styrene‐butadiene‐styren block copolymer),热塑性异戊二烯‐苯乙烯嵌段共聚物称为SIS(styrene‐isoprene block copolymer),饱和型SBS则称之为SEBS,即Styrene‐ethylene‐butylene‐styrene block copolymer的缩写,就是苯乙烯‐乙烯‐丁烯‐苯乙烯嵌段共聚物。
其它各类热塑性弹性体均以生产厂家的商品名称称之。
我国也采用SBS的代号,表示热塑性苯乙烯‐丁二烯‐苯乙烯嵌段共聚物,习惯称为热塑性丁苯橡胶。
沿革最早的热塑性橡胶是聚氨酯橡胶(TPU),1958年由联邦德国法本拜耳公司试制成功。
1963年,菲利浦石油公司首次生产了一种热塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SBS);接着,1965年,美国壳牌化学公司除了生产SBS外,还增添了聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SIS)。
热塑性弹性体(Thermoplastic elastomer)也称热塑性橡胶(Thermoplastic rubber),是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性,在常温显示橡胶高弹性,高温下又能塑化成型的高分子材料。
也是继天然橡胶、合成橡胶之后的第三代橡胶,简称TPE或TPR。
热塑性弹性体聚合物链的结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段。
树脂段的链段间作用力足以形成物理“交联”,橡胶段则是具有较大自由旋转能力的高速性链段,而塑料和橡胶段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。
正是由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可逆性,导致热塑性弹性体一方面在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能,可替代一般硫化胶来制造某些橡胶制品;另一方面,在高温下塑料段会软化或熔化,在加压下呈现塑性流动,呈现热塑性塑料的加工特性。
种类热塑性弹性体的种类很多,包括:苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚酰胺热塑性弹性体、乙烯共聚物热塑性弹性体等。
加工特点热塑性弹性体可用标准的热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型,如挤出、注射、吹塑等,不需硫化就可制造生产橡胶制品,节约投资,能耗低,工艺简单、加工周期缩短,生产效率高,加工费用低,边角废料可回收使用,节省资源,也对环境保护有利。
热塑性弹性体的缺点和不足包括:加工前需进行干燥,要求成批生产,特别是由于在高温下易软化,因此所制产品的使用温度有一定限制,而且低硬度热塑性弹性体品种数量有限。
热塑性弹性体的应用范围非常广泛,包括在胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管、涂料、挤出制品、掺合剂等等方面有大量使用,除了不适于制造充气轮胎外,轮胎橡胶制品很多已可用热塑性弹性体取代。
当然汽车零部件仍是热塑性弹性体,未来消费量将从2001年的44.5万吨提高到2006年的60.5万吨。
汽车工业用热塑性弹性体主要是聚烯烃热塑性弹性体,它在常温下呈现橡胶弹性,具有价格低、密度小、弯曲弹性模量高、低温抗冲击性能好、流动性好、易加工和可重复使用等特点。
热塑性弹性体热塑性弹性体(TPE)是一种由玻璃态或半结晶态热塑性树脂和柔软的弹性体所成的嵌段共聚物,它兼备了橡胶的高弹性和热塑性树脂的热塑加工性,被誉为“第三代合成橡胶”。
其结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段,树脂段凭借链间作用力形成物理交联点,橡胶段是高弹性链段,贡献弹性。
塑料段的物理交联随温度的变化而呈可逆变化,显示了热塑性弹性体的塑料加工特性。
TPE产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能,同时又具备普通塑料加工方便、加工方式广的特点。
可采用注塑、挤出、吹塑等加工方式生产。
从1960年杜邦公司推出第一代热塑性弹性体(TPU)以来,到现在已经发展到第4代,产品已达到20多个系列、100多个品种。
1987~1996年间,TPE年均增长率始终保持在5.5%左右,1997年TPE的世界需求量已突破100万吨。
2001~2006年,世界TPE的消耗量年均增长率为6.4%,其中欧洲为4.4%,北美为5.7%,亚太地区超过8%,拉丁美洲则达到10%。
2008-2011年,全球TPE需求量将以年均6.3%的速度增长,特别是共聚酯弹性体和热塑性硫化弹性体等高性能材料。
而中国占世界市场的份额将从2006年的30%增加到2011年的33%以上。
TPE的最大特征是具有多相结构,它的软段和硬段分别产生高弹性和交联点的作用,因而用它加工制造橡胶制品具有如下一些优点:(1)可用一般的热塑性成型机加工;(2)能用橡胶注塑成型机硫化;(3)可用压出机成型硫化;(4)生产过程中产生的废料和最终出现的废品可以直接再利用;(5)用过的TPE产品可以简单再生之后再次利用;(6)不需硫化;(7)自补强性大,配方大大简化,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。
1 苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)TPS为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型共聚物,主要品种为SBS(丁二烯与苯乙烯嵌段共聚物)与SIS(异戊二烯与苯乙烯嵌段共聚物)。
TPE是热塑性弹性体的缩写。
热塑性弹性体是一种橡胶材料,具有通用胶(如聚丙烯,聚乙烯)的结构特性和通用热塑性橡胶的性能特点。
TPE的特性与通用橡胶(如天然橡胶,SBR 和EPDM)极为相似。
TPE是橡胶相和塑料相的结合物,橡胶相提供了橡胶特点,而塑料相提供了力度和联接。
TPE材料一个最大的优点是两相结合的过程可以让颗粒变成特殊的形状和大小。
另外一个重要的优点是TPE材料在加热到塑料交联材料熔点的时候能够进行循环利用。
Regalfill使用的温度要远远高于100摄氏度,使其能够在人造草坪系统中放心地使用二、机械性能1、震动吸收震动吸收是吸收运动表面产生的冲击的能力。
有特殊的仪器来测试这种能力,比如人造运动员,让大件物体撞击弹簧,弹簧受力传送至测压元件和地板上的模拟脚,记录最大的冲击力。
与测到的混凝土表面最大冲击力相比较,运动表面吸收冲击力的比例被称为“震动吸收”(也被称为“缓冲减震”)。
如果在运动系统中的震动吸收能力太弱,反之对运动员关节和肌肉的影响就越大,从而导致受伤的可能性。
2、能量恢复能量恢复反映了运动员在表面运动时恢复的能量。
能量恢复是身体在受到冲击后和在受到冲击前的能量比。
目前测试手段还不完善,因而对这个重要的表面特性只做了一些有限的测试。
3、滚动摩檫滚动摩檫是移动和转动表面上的鞋子所需要的力量。
摩檫不充分会导致站不稳而摩檫太多会给关节和肌肉带来压力。
表面的滚动摩檫是用一个牵引装置来测试的。
这一装置利用转矩扳手测出移动一个鞋底带钉的鞋子需要多少转矩。
转矩的单位是牛顿.米,缩写为Nm .4、回弹性能对于一个足球运动员来说,没有比球弹的太高,或者球根本就不回弹的情况更糟糕的,即使运动员在这种情况下能够很快地做出调整。
回弹非常重要,要和在条件良好的自然草坪上的回弹差不多。
测试球的弹跳性的方法是从高2米处扔下一个球,标出其回弹的高度(也可以使用公式,算出第一次回弹和第二次回弹之间的时间。
)三、安全与环境1、过滤性户外材料直接接触各种各样的环境,包括雨水。