1熱塑性彈性體的定義
熱塑性彈性體(英文為Thermoplastic Elastomer)是一種具有橡膠的特性(高彈性、壓縮永久變形等),又具有塑料的加工特征(工藝簡單)的環(huán)保低碳性復合材料。(大眾化口語:熱塑性彈性體是一種具有橡膠的高彈性,高回彈性,又具有可注塑加工的特征,具有環(huán)保無毒安全,硬度范圍廣,有優(yōu)良的著色性,觸感柔軟,耐候性,抗疲勞性和耐溫性,加工性能優(yōu)越,無須硫化,可以循環(huán)使用降低成本,既可以二次注塑成型,與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合,也可以單獨成型。)
因歷史和使用習慣等問題,目前國內外熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一命名,大部分地區(qū)習慣以英文縮寫字母TPE統(tǒng)稱熱塑性彈性體。
2熱塑性彈性體的區(qū)分
熱塑性彈性體TPE種類繁多,我們接觸到的種類就有
TPE,TPR,TPU,TPV,大家是不是覺得很亂不好區(qū)分。下面講解下相關知識:
1、TPE
首先,TPE有這么一層意思,即為所有熱塑性彈性體的統(tǒng)稱,包含TPR,TPU,TPV,TPEE,TPO,TPAE等。中文全稱為Thermo-PlasticElastomer.
通常情況下,用戶或者我們說的TPE,很多時候就是指的SEBS為基礎之共混改性熱塑性彈性體了。SEBS體系的TPE,硬度范圍0~95A,外觀為透明或本色顆粒。燃燒火焰為上黃下藍或黃色,煙較淡,有芳香氣味。
但實際上碰到用戶找TPE,我們應根據(jù)他的具體要求,來選擇一種合適的TPE種類,而不是剛開始就主觀性的理解為特定SEBS體系的TPE.
2、TPR
TPR,這是臺灣甚至亞洲區(qū)域的用戶的叫法。最先有人用SBS合成改性制造出一種橡膠,但這種橡膠為熱塑性的,英文意思即Thermo-plastic rubber,縮寫TPR。之后SBS家族出現(xiàn)高性能材料SEBS,其共混改性出的材料,生產企業(yè)稱TPE,以示與SBS基礎改性的TPR相區(qū)別。但不少用戶(尤其是臺灣和亞洲區(qū)域)仍沿用TPR的稱呼,而不太注重SEBS,SBS的材料上的差異。實際上SEBS,SBS兩種體系的TPE(TPR),還是存在一些性能上的差異。TPR(基于以上的分析,某種意義上與SEBS之TPE為一種材料)外觀為透明或白色顆粒,硬度0~95A。
3、TPV
TPV,為PP與EPDM之共混動態(tài)硫化彈性體。TPV實際上可看做TPO的一類,只是由于其特殊的動態(tài)硫化體系,賦予了其優(yōu)良的綜合性能(TPV的耐溶劑,耐高溫性以及機械強度都要優(yōu)于SEBS體系的TPE,TPR)。TPV是目前應用最成功和廣泛的橡塑共混彈性體,因之,將TPV單獨列出來。TPV在汽車行業(yè)的應用將被業(yè)界看好。TPV燃燒有聚丙烯PP的石油氣味,外觀為黃色或淡黃色粒子,通常硬度范圍在50~100A。
4、TPU
TPU,熱塑性聚氨酯。由含NCO官能基的MDI 與含OH 官能基的POLYOL、1.4BG,經押出混煉而制成,由于彈性好、物性佳、各種機械強度都很好。因此,廣泛用于射出、押出、壓延及溶解成溶液型樹脂等加工方式,是塑膠加工業(yè)者經常使用的塑膠材料,其制成產品涵蓋了工業(yè)應用和民用必需品的范圍。TPU外觀為透明顆粒,硬度65A~80D。燃燒具有特殊氣味,有滋滋聲。
什么是彈性體?
1、什么是彈性體
熱塑性彈性體(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦稱熱塑性橡膠(Thermoplastic Rubber-TPR) 是一種兼具橡膠和熱塑性塑料特性之材料,熱塑性彈性體具有多種可能的結構,最根本的一條是需要有至少兩個互相分散的聚合物相,在正常使用溫度下,一相為流體(使溫度高于它的Tg─玻璃化溫度),另一相為固體(使溫度低于它的Tg或等于Tg),并且兩相之間存在相互作用。即在常溫下顯示橡膠彈性,高溫下又能塑化成型的高分子材料,具有類似于橡膠的力學性能及使用性能、又能按熱塑性塑料進行加工和回收,它在塑料和橡膠之間架起了一座橋梁。因此,熱塑性彈性體可象熱塑性塑料那樣快速、有效的、經濟的加工橡膠制品。就加工而言,它是一種塑料;就性質而言,它又是一種橡膠。熱可塑性彈性體有許多優(yōu)于熱固性橡膠的特點。
目前,熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一的命名,習慣以英文字母縮寫語TPR表示熱塑性橡膠,TPE表示熱塑性彈性體,兩者在有關資料著作中均有使用。為統(tǒng)一起見,都以TPE或熱塑性彈性體稱之。目前國內對熱塑性苯乙烯--丁二烯嵌段共聚物則稱之為SBS(styrene-butadiene-styren block copolymer),熱塑性異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物稱為SIS(styrene-isoprene block copolymer),飽和型SBS則稱之為SEBS,即Styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer的縮寫,就是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。其它各類熱塑性彈性體均以生產廠家的商品名稱稱之。我國也采用SBS的代號,表示熱塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,習慣稱為熱塑性丁苯橡膠。
2、特點和應用領域
彈性體是一種性能獨特的人造熱可塑性彈性體,具有非常廣泛的用途。其優(yōu)良的產品適用性來源于其特殊的分子結構的可調整性和可控制性,從而表現(xiàn)出以下優(yōu)異的性能。
(1)物理性能特點
良好的外觀質感,觸感溫和,易著色,色調均一,穩(wěn)定;
可調的物性,提供廣闊的產品設計空間;
力學性能可比硫化橡膠,但無須硫化交聯(lián); 硬度范圍寬闊,自SHORE-A 0度至SHORE-D 70度可調;
耐拉伸性能優(yōu)異,抗張強度最高可達十幾個Mpa,斷裂伸長率最高可達十倍以上;
長期耐溫可超過70℃,低溫環(huán)境性能良好,在-60℃溫度下仍能保持良好的繞曲性;
良好的電絕緣性及耐電壓特性。 具有突出的防滑性能,耐磨性和耐候性能 ,化學性能優(yōu)越 耐一般化學品(水、酸、堿、醇類溶劑);
可在溶劑中加工,可短期浸泡于溶劑或油中, 無毒性,良好的抗紫外線輻射及抗氧化性能,可使用于戶外環(huán)境;
粘結性能好,選用合宜的膠粘技術可直接與真皮合成或人造皮革表面牢固粘合。
(2)生產加工優(yōu)勢
無需硫化即具有傳統(tǒng)硫化橡膠之特性,節(jié)省硫化劑及促進劑等輔助原料; 適合注塑成型、壓鑄成型、熱熔和溶解涂層等多種工藝; 邊料、余料和廢料等可完全回收再利用,且不改變性能,降低浪費; 簡化加工工藝,節(jié)約加工能耗與設備資源,加工周期短,降低生產成本,提高工效; 加工設備及工藝簡單,節(jié)省生產空間,降低不合格品率; 產品無毒,無刺激性氣味,對環(huán)境、設備及人員無傷害; 材料可反復使用,邊腳廢料可回收,可以說生產中無廢料; 加工助劑和配合劑較少,可節(jié)省產品質量控制和檢測的費用; 產品尺寸精度高、質量更易于控制; 材料比重少,且可調; 可直接與PP、ABS等多種塑料摻混而制成特種塑料合金。
彈性體具有優(yōu)越的物理、化學性能且易于加工,同時,該產品還具有無毒、無污染并可回收二次加工的環(huán)保優(yōu)勢。因此,在眾多工業(yè)領域被廣泛應用,如:玩具、運動器材、鞋材、文具、五金、電動工具、通訊、電子產品、食品和飲料包裝、家用電器、廚房用品、醫(yī)療器械、汽車、建筑工程、電線電纜等。 更可貴的是,它是引領新產品設計和市場導向的優(yōu)質材料,其柔軟的質感和可調整的物性、硬度和適宜多種加工工藝且具有環(huán)保優(yōu)勢,為廣大產品設計師提供了巨大的發(fā)揮空間,這無疑對您創(chuàng)新產品,增加價值,引領市場潮流提供了巨大的幫助。
從原料價格看,熱塑性彈性體TPE比熱固性橡膠要貴,TPE的密度要小,使用TPE,生產效率高,能耗低,廢品少,并且可回收。
從原料生產過程來看,熱塑性彈性體可塑性加工賦予制品設計靈活方便,熱塑性彈性體的可著色、可粘接更使制品豐富多彩。
4、SEBS彈性體
1、什么是SEBS彈性體
SEBS是以聚苯乙烯為未端段,以聚丁二烯加氫得到的乙烯-丁烯共聚物為中間彈性嵌段的線性三嵌共聚物。SEBS不含不飽和和雙鍵,因此具有良好的穩(wěn)定性和耐老化性。
2、SEBS的用途
(1)SEBS具有較好的紫外線穩(wěn)定性、抗氧性和熱穩(wěn)定性,所以在屋頂和修路用瀝青中也可以使用。
(2)SEBS與石蠟之間有比較好的相溶性,因此可用作紙制品較柔韌表面涂層。
(3)SEBS在加熱時沒有明顯的剪切流動時溫度不敏感,因此它可以作為IPN的模板。(IPN的基本原理:兩種不相溶的聚合物,可達到纏結鏈段的相互貫穿,如第就可以通過共價鍵交聯(lián)將兩種不相溶聚合物"鎖定"在一起。)
(4)SEBS油共混物的有機溶液可替代天然膠乳制造外科手套等制品,由于SEBS不含不飽和雙鍵且純度較高,在此且有以下兩種優(yōu)點:
抗氧性、抗臭氧性較好;
天然橡膠中含有蛋白質,會使某些病人產生危險的過敏反應,而這個共混物就不會。
3、SEBS的具體性能
SEBS具有優(yōu)異的耐老化性能,既具有可塑性,又具有高彈性,無需硫化即可加工使用,邊角料可重使用,廣泛用于生產高檔彈性體、塑料改性、膠粘劑、潤滑油增粘劑、電線電纜的填充料和護套料等;SEBS系列主要用于塑膠改性,軟質嬰兒玩具等高彈力透明橡膠制品。SEBS具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性和優(yōu)異的力學性能:
⑴較好的耐溫性能,其脆化溫度≤-60℃,最高使用溫度達到149℃,在氧氣氣氛下其分解溫度大于270℃。
⑵優(yōu)異的耐老化性能,在人工加速老化箱中老化一星期其性能的下降率小于10%,臭氧老化(38℃)100小時其性能下降小于10%。
⑶優(yōu)良的電性能,其介電常數(shù)在一千赫為1.3*10-4,一兆赫為2.3*10-4;體積電阻是一分鐘9*1016Ω/cm;二分鐘為2*1017Ω/cm。
⑷良好的溶解性能、共混性能和優(yōu)異的充油性,能溶于許多常用溶劑中,其溶解度參數(shù)在7.2~9.6之間,能與多種聚合物共混,能用橡膠工業(yè)常用的油類進行充油,如白油或環(huán)烷油。
⑸無需硫化即可使用的彈性體,加工性能與SBS類似,邊角料可重復使用,符合環(huán)保要求,無毒,符合FDA要求。
⑹比重較輕,約為0.91,同樣的重量可生產出更多體積的產品。