熱塑性彈性體的分類與解析

熱塑性彈性體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(fù)合材料。大部分地區(qū)習(xí)慣以英文縮寫字母TPE 統(tǒng)稱熱塑性彈性體。還有一種說法是，TPE是熱塑彈性體總稱，TPU是熱塑性聚氨酯，TPV硫化熱塑性彈性體，TPR國內(nèi)普遍認(rèn)為是鞋底料。

TPE具有環(huán)保無毒安全等性能，且有優(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，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(dú)成型。世界上已工業(yè)化生產(chǎn)的TPE(熱塑性彈性體)有：苯乙烯類(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烴類、雙烯類、氯乙烯類、氨酯類(TPU)、酯類(TPEE)、酰胺類、有機(jī)氟類、有機(jī)硅類和乙烯類等，幾乎涵蓋了現(xiàn)在合成橡膠與合成樹脂的所有領(lǐng)域。今天小U就先介紹一些比較常用的“TPE”材料。

熱塑性彈性體（TPE）

國內(nèi)一般叫“TPE”材料，基本上屬于苯乙烯類熱塑性彈性體。苯乙烯類TPE(國外稱TPS)，為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物，性能接近SBR橡膠。

其優(yōu)點(diǎn)是具有橡膠的高彈性，又具有可注塑加工的特征;環(huán)保無毒安全，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(dú)成型。

SBS 和SIS的最大問題是耐熱性差，使用溫度不能太高。同時(shí)，其強(qiáng)伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都無法同橡膠相比。

美歐等國對它進(jìn)行了一系列性能改進(jìn)，先后出現(xiàn)了SBS 和SIS 經(jīng)飽和加氫的SEBS 和SEPS。SEBS(以BR 加氫作軟鏈段)和SEPS(以IR 加氫作軟鏈段)可使抗沖強(qiáng)度大幅度提高，耐候性和耐熱老化性也好。

聚氨酯類熱塑性彈性體(TPU)

聚氨酯類TPE 系由與異氰酸酯反應(yīng)的氨酯硬鏈段與聚酯或聚醚軟鏈段相互嵌段結(jié)合的熱塑性聚氨酯橡膠，簡稱TPU。

優(yōu)點(diǎn)：TPU 具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐油性和耐屈撓性，特別是耐磨性最為突出;耐溫：-30-120℃。

缺點(diǎn)：耐熱性、耐熱水性、耐壓縮性較差，外觀易變黃，易粘模具，加工工藝要求精準(zhǔn)，加工成本高。

熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)硫化橡膠（TPV）

動(dòng)態(tài)全硫化：是指在熱塑性樹脂與橡膠熔融共混時(shí)，橡膠相在交聯(lián)劑作用下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，并借助強(qiáng)烈的機(jī)械剪切作用，被剪切破碎成大量微米級交聯(lián)橡膠顆粒，分散在熱塑性樹脂連續(xù)相中的過程。

以PP為硬鏈段、EPDM為軟鏈段進(jìn)行熔融共混時(shí)，加入使其硫化的交聯(lián)劑，利用密煉機(jī)、螺桿機(jī)等機(jī)械高度剪切的力量，使完全硫化的EPDM交聯(lián)橡膠的粒子，以微米級尺寸(低于1 微米)充分分散在PP 基體之中。

TPV的特點(diǎn)

TPV 具有硫化橡膠的耐熱性能和低壓縮變形性能;

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(dòng)性高、收縮率小。

TPV 不需硫化的易加工共性能，使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了1/4.節(jié)約能耗25%～40%，提高效率10～20 倍。

比重輕(0.90—0.97)，外觀質(zhì)量均勻，表面檔次高，手感好。

TPV 在-60℃～+135℃可正常使用;不承受負(fù)荷時(shí)，耐高溫能達(dá)到+150℃。

軟硬度應(yīng)用范圍廣，25A—70D;

易染色的優(yōu)點(diǎn)大大提高了制品設(shè)計(jì)的自由度。

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

TPV 具有極優(yōu)的耐臭氧及耐侯性;

TPV 具有抗動(dòng)態(tài)疲勞性、極好的耐候性、良好的耐磨性;

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。

聚酯類熱塑性彈性體（TPEE）

熱塑性聚酯彈性體簡稱TPEE，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屬于高性能工程級彈性體，具有機(jī)械強(qiáng)度高、彈性好、抗沖擊、耐蠕變、耐寒、耐彎曲疲勞性、耐油、耐化學(xué)藥品和溶劑侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的加工性，并可填充、增強(qiáng)及合金化改性，在汽車零部件、液壓軟管、電纜電線、電子電器、工業(yè)制品、文體用品、生物材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

TPEE的物理化學(xué)性能

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。與其他熱塑性彈性體(TPE)相比，在低應(yīng)變條件下，TPEE模量比相同硬度的其他TPE高。當(dāng)以模量為重要的設(shè)計(jì)條件時(shí)，用TPEE可縮小制品的橫截面積，減少材料用量。

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。在室溫以上，TPEE彎曲模量很高，適宜制作懸臂梁或扭矩型部件，特別適合制作高溫部件。TPEE低溫柔順性好，低溫缺口沖擊強(qiáng)度優(yōu)于其他TPE，耐磨耗性與TPU相當(dāng)。TPEE具有優(yōu)異的耐疲勞性能，與高彈性特點(diǎn)相結(jié)合，使該材料成為多次循環(huán)負(fù)載使用條件下的理想材料，適宜制作齒輪、膠輥、撓性聯(lián)軸節(jié)、皮帶等。

TPEE具有優(yōu)異的耐熱性能，硬度越高，耐熱性越好。TPEE的使用溫度非常高，能適應(yīng)汽車生產(chǎn)線上的烘漆溫度(150-160℃)，并且它在高溫下機(jī)械性能損失小。在120℃以上使用，TPEE拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TPU。此外，TPEE還具有出色的耐低溫性能。TPEE脆點(diǎn)低于-70℃，并且硬度越低，耐寒性越好，大部分TPEE可在-40℃下長期使用。由于在高、低溫時(shí)表現(xiàn)出的均衡性能，TPEE的工作溫度范圍非常寬，可在-70-200℃使用。

TPEE具有極好的耐油性，在室溫下能耐大多數(shù)極性液體化學(xué)介質(zhì)(如酸、堿、胺及二醇類化合物)，其耐化學(xué)品的能力隨其硬度的提高而提高。TPEE對大多數(shù)有機(jī)溶劑、燃料及氣體的抗溶脹性能和抗?jié)B透性能較好，對燃油滲透性僅為氯丁膠、氯磺化聚乙烯、丁腈膠等耐油橡膠的1/3-1/300.

結(jié)論

目前，熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一的命名，習(xí)慣以英文字母縮寫語，為統(tǒng)一起見，都以TPE 或熱塑性彈性體稱之。

(1)TPE=TPR，是所有熱塑性彈性體和熱塑性橡膠的總稱，在中國代表苯乙烯類彈性體;

(2)美國、中國臺(tái)灣等地區(qū)的對苯乙烯類彈性體TPE(SBS、SEBS、SIS 基體)和動(dòng)態(tài)硫化橡膠TPV(EPDM+PP-X)不分類，統(tǒng)稱TPR。

(3)聚烯烴彈性體TPV/TPO 區(qū)別：a、共同點(diǎn)：TPO、TPV 都是由EPDM(聚烯烴彈性體)+PP。b、不同點(diǎn)：TPO-聚烯烴熱塑性彈性體;TPV-動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體橡膠; TPO 屬于簡單物理共混物(部分硫化，交聯(lián)程度低)，TPV 是完全硫化(動(dòng)態(tài)微米級別的鑲段式完全硫化，交聯(lián)程度非常高)。

(4)TPU：耐磨，拉伸大;彈性差，不耐酸堿、油。TPV：耐酸堿、油、耐氣候、耐高溫，抗紫外、彈性最好;拉伸差。TPE/TPR：各種性能都很平庸，單價(jià)價(jià)格最便宜。