热塑性弹体的种类及性能特点

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开发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TPE(TPS)    SBS                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     TPB(1,2-IR)           聚1,2-丁二烯              化学聚合  通用    TPI(反式1,4-IR)       聚反式1,4-异戊二烯        化学聚合  通用    T-NR(反式1,4-NR)      聚反式1,4-异戊二烯        天然聚合  通用    TP-NR(改性顺式1,4-NR) 聚顺式1,4异戊二烯改性物   接枝聚合  通用    -    氯乙烯类TPE    TPVC(HPVC)      结晶聚氯乙烯(PVC) 非结晶PVC     聚合或共混 通用    TPVC(PVC、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TPE(TPU)     氨酯结构      聚酯或聚酯     聚加成    通用、工程    -    酯类TPE(TPEE)      酯结构        聚醚或聚酯     聚缩合    工程    -    酰胺类TPE(TPAE)    酰胺结构      聚醚或聚酯     聚缩合    工程    -    有机氟类TPE(TPF)   氟树脂        F橡胶          化学聚合  通用、工程    -    有机硅类TPE     结晶聚乙烯(PE) Q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    熔融加工型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(SBS、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(TPETPV)和互穿网络的聚合物(TPEIPN)。     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-53D 40A-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-3 0.91-1.20 0.89-1.00 0.91    1.20-1.30 1.14-1.28    耐磨性               X             耐屈挠性     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    价格指数    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-3 1.10-1.25  1.17-1.25   1.01-1.20  1.89    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188MJkg，TPE为144MJkg，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，价格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。