簡介
熱塑性彈性體具有多種可能的結構,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于熱固性橡膠的特點。 目前,熱塑性彈性體尚無統一的命名,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。為統一起見,都以TPE或熱塑性彈性體稱之。
目前國內對熱塑性乙烯--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-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,就是乙烯-乙烯-丁烯-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,表示熱塑性乙烯-丁二烯-乙烯嵌段共聚物,習慣稱為熱塑性丁橡膠。
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,從而表現出以下優異的性能: □物理性能優越: 良好的外觀質感,觸感溫和,易著色,色調均一,穩定; 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; 硬度范圍寬闊,自SHORE-A 0度至SHORE-D 70度可調; 耐拉伸性能優異,抗張強度高可達十幾個Mpa,斷裂伸長率高可達十倍以上; 長期耐溫可超過70℃,低溫環境性能良好,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; 性; 良好的抗紫外線輻射及抗氧化性能,可使用于戶外環境; 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。 □生產加工優勢 無需硫化即具有傳統硫化橡膠之特性,節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,節省生產空間,降低不合格品率; 產品,無刺激性氣味,對環境、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,可節省產品質量控和檢測的費用; 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。 彈性體具有優越的物理、化學性能且易于加工,同時,該產品還具有、無污染并可回收二次加工的優勢。因此,在眾多工業領域被廣泛應用,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、醫療器械、汽車、建筑工程、電線電纜等。 更可貴的是,她是新產品設計和市場導向的材料,——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優勢——為廣大產品設計師提供了巨大的發揮空間,這無疑對您創新產品,增加價值,市場潮流提供了巨大的幫助。
熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機械性能和軟質塑料的工藝加工性能。由于不需再像橡膠那樣經過熱硫化,因而使用簡單的塑料加工機械即可很容易地制成終產品。它的這一特點,使橡膠工業生產流程縮短了l/4,節約能耗25%~40%,提高效率10~20倍,堪稱橡膠工業又一次材料和工藝技術革命。 熱塑性彈性體是介于橡膠與樹脂之間的一種新型高分子材料,不僅可以取代部分橡膠,還能使塑料得到改性。熱塑性彈性體所具有的橡膠與塑料的雙重性能和寬廣的特性,使之在橡膠工業中廣泛用于制造膠鞋、膠布等日用制品和膠管、膠帶、膠條、膠板、膠件以及膠粘劑等各種工業用品。同時,熱塑性彈性體還可代替橡膠大量用在PVC、PE、PP、PS等通用熱塑性樹脂甚至PU、PA、CA等工程塑料的改性上面,使塑料工業也出現了嶄新的局面。
種類及性能特點
熱塑性彈性體(TPE)可概括為通用TPE和工程TPE兩個類型,目前己發展到l0大類30多個品種。從1938年Bayer早發現聚氨酯類TPE,1963年和1965年美國Phillips和Shell,開發出乙烯—丁二烯—乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美歐日各國開始批量生產烯烴類TPE以來,技術不斷創新,新的TPE品種不斷涌現,構成了當今TPE的龐大體系,使橡膠工業與塑料工業結合聯姻大大向前邁進了一步。 上已工業化生產的TPE有:乙烯類(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烴類(TP0、TPV)、雙烯類(TPB、TPI)、氯乙烯類(TPVC、TCPE)、氨酯類(TPU)、酯類(TPEE)、酰胺類(TPAE)、有機氟類(TPF)、有機硅類和乙烯類等,幾乎涵蓋了現在合成橡膠與合成樹脂的所有領域。它們是由在主鏈上通過形成硬鏈段的樹脂相和軟鏈段的橡膠相,相互牢固組合在一起而成的。TPE的制造方法,大致可分為化學聚合和機械共混兩大類型。前者是以聚合物的形態單獨出現的,有主鏈共聚、接技共聚和離子聚合之分。后者主要是橡膠與樹脂的共混物,其中還有以交聯硫化出現的動態硫化膠(TPE-TPV)和互穿網絡的聚合物(TPE—IPN)。 現在,TPE以TPS和TPO為中心,在各地獲得了迅速發展,兩者的產耗量已占到全部TPE的80%左右。雙烯類TPE和氯乙烯類TPE也成為通用TPE的重要品種。其它如TPU、TPEE、TPAE、TPF等則轉向了以工程為主。目前在貿易市場上,通用型的TPS、TPO和TPVC的噸膠價格大約在500~1400美元左右;而耐熱、耐油、高強度、高耐磨的TPU、TPEE、TPAE等TPE則高出通用性約50%到一倍;高性能的TPE類甚至達2~3萬美元一噸。
TPE的優點主要表現在如下幾個方面: (1)可用一般的熱塑性塑料成型機加工,例如注塑成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型、遞模成型等; (2)能用橡膠注塑成型機硫化,時間可由原來的20min左右,縮短到lmin以內; (3)可用壓出機成型硫化,壓出速度快、硫化時間短; (4)生產過程中產生的廢料(逸出毛邊、擠出廢膠)和終出現的廢品,可以直接返回再利用: (5)用過的TPE舊品可以簡單再生之后再次利用,減少環境污染,擴大資源再生來源; (6)不需硫化,節省能源,以高壓軟管生產能耗為例:橡膠為188MJ/kg,TPE為144MJ/kg,可節能25%以上; (7)自補強性大,配方大大簡化,從而使配合劑對聚合物的影響制約大為減小,質量性能更易掌握; (8)為橡膠工業開拓新的途徑,擴大了橡膠制品應用領域。缺點是TPE的耐熱性不如橡膠,隨著溫度上升而物性下降幅度較大,因而適用范圍受到限制。同時,壓縮變形、彈回性、耐久性等同橡膠相比較差,價格上也往往高于同類的橡膠。但總的說來,TPE的優點仍十分突出,而缺點則在不斷改進之中,作為一種節能的橡膠新型原料,發展前景十分看好。
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TPR材料廣泛應用于日用制品,成人用品,五金工具,箱包輪子,運動器材,玩具制品,汽車配件,醫療制品,線材線纜,電子電器,通訊儀表以及鞋材制品等等。其中鞋材和玩具行業,主要是SBS基材的TPR的應用領域,以SEBS為基材的改性材料主要應用于耐老化,耐候性,材料物性拉伸強度要求高,材料硬度超低(低于邵氏硬度5度)的產品應用。
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TPR與PVC都是具有橡膠彈性的軟性材料,通過外觀和手感很難鑒別出來。而通過燃燒區別則比較直觀容易。
??——看燃燒氣味。
??TPR燃燒有芳香的味道,味道不算難聞。PVC燃燒有氯的臭味,味道難聞。
??——看火焰顏色。
??燃燒時火焰根部顏色為綠色的是PVC材質,顏色為藍色的是TPR材質。
??——阻燃級別(指未加阻燃劑的材料)
??PVC阻燃級別為UL94-V2,具有自熄性,點火燃燒,點火源撤離后,火焰一般會熄滅;
??TPR阻燃級別為UL94-HB,,遇火燃燒,離火續燃不熄滅。
6簡要說明
TPR,這是多數用戶對熱塑性彈性體的稱呼,而這類彈性體主要指乙烯類彈性體SBS,SEBS改性的材料。TPR材料供應商為便于區分,將SBS基材改性的彈性體材料稱為TPR,而將SEBS改性的材料稱為TPE.但實際上TPE是一個廣義的概念,除包含乙烯類彈性體SEBS,SBS改性材料外,還包括TPU,TPV,TPEE,TPO等彈性體材料。
簡介
熱塑性彈性體具有多種可能的結構,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于熱固性橡膠的特點。 目前,熱塑性彈性體尚無統一的命名,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。為統一起見,都以TPE或熱塑性彈性體稱之。
目前國內對熱塑性乙烯--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-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,就是乙烯-乙烯-丁烯-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,表示熱塑性乙烯-丁二烯-乙烯嵌段共聚物,習慣稱為熱塑性丁橡膠。
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,從而表現出以下優異的性能: □物理性能優越: 良好的外觀質感,觸感溫和,易著色,色調均一,穩定; 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; 硬度范圍寬闊,自SHORE-A 0度至SHORE-D 70度可調; 耐拉伸性能優異,抗張強度高可達十幾個Mpa,斷裂伸長率高可達十倍以上; 長期耐溫可超過70℃,低溫環境性能良好,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; 性; 良好的抗紫外線輻射及抗氧化性能,可使用于戶外環境; 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。 □生產加工優勢 無需硫化即具有傳統硫化橡膠之特性,節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,節省生產空間,降低不合格品率; 產品,無刺激性氣味,對環境、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,可節省產品質量控和檢測的費用; 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。 彈性體具有優越的物理、化學性能且易于加工,同時,該產品還具有、無污染并可回收二次加工的優勢。因此,在眾多工業領域被廣泛應用,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、醫療器械、汽車、建筑工程、電線電纜等。 更可貴的是,她是新產品設計和市場導向的材料,——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優勢——為廣大產品設計師提供了巨大的發揮空間,這無疑對您創新產品,增加價值,市場潮流提供了巨大的幫助。
熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機械性能和軟質塑料的工藝加工性能。由于不需再像橡膠那樣經過熱硫化,因而使用簡單的塑料加工機械即可很容易地制成終產品。它的這一特點,使橡膠工業生產流程縮短了l/4,節約能耗25%~40%,提高效率10~20倍,堪稱橡膠工業又一次材料和工藝技術革命。 熱塑性彈性體是介于橡膠與樹脂之間的一種新型高分子材料,不僅可以取代部分橡膠,還能使塑料得到改性。熱塑性彈性體所具有的橡膠與塑料的雙重性能和寬廣的特性,使之在橡膠工業中廣泛用于制造膠鞋、膠布等日用制品和膠管、膠帶、膠條、膠板、膠件以及膠粘劑等各種工業用品。同時,熱塑性彈性體還可代替橡膠大量用在PVC、PE、PP、PS等通用熱塑性樹脂甚至PU、PA、CA等工程塑料的改性上面,使塑料工業也出現了嶄新的局面。
種類及性能特點
熱塑性彈性體(TPE)可概括為通用TPE和工程TPE兩個類型,目前己發展到l0大類30多個品種。從1938年Bayer早發現聚氨酯類TPE,1963年和1965年美國Phillips和Shell,開發出乙烯—丁二烯—乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美歐日各國開始批量生產烯烴類TPE以來,技術不斷創新,新的TPE品種不斷涌現,構成了當今TPE的龐大體系,使橡膠工業與塑料工業結合聯姻大大向前邁進了一步。 上已工業化生產的TPE有:乙烯類(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烴類(TP0、TPV)、雙烯類(TPB、TPI)、氯乙烯類(TPVC、TCPE)、氨酯類(TPU)、酯類(TPEE)、酰胺類(TPAE)、有機氟類(TPF)、有機硅類和乙烯類等,幾乎涵蓋了現在合成橡膠與合成樹脂的所有領域。它們是由在主鏈上通過形成硬鏈段的樹脂相和軟鏈段的橡膠相,相互牢固組合在一起而成的。TPE的制造方法,大致可分為化學聚合和機械共混兩大類型。前者是以聚合物的形態單獨出現的,有主鏈共聚、接技共聚和離子聚合之分。后者主要是橡膠與樹脂的共混物,其中還有以交聯硫化出現的動態硫化膠(TPE-TPV)和互穿網絡的聚合物(TPE—IPN)。 現在,TPE以TPS和TPO為中心,在各地獲得了迅速發展,兩者的產耗量已占到全部TPE的80%左右。雙烯類TPE和氯乙烯類TPE也成為通用TPE的重要品種。其它如TPU、TPEE、TPAE、TPF等則轉向了以工程為主。目前在貿易市場上,通用型的TPS、TPO和TPVC的噸膠價格大約在500~1400美元左右;而耐熱、耐油、高強度、高耐磨的TPU、TPEE、TPAE等TPE則高出通用性約50%到一倍;高性能的TPE類甚至達2~3萬美元一噸。
TPE的優點主要表現在如下幾個方面: (1)可用一般的熱塑性塑料成型機加工,例如注塑成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型、遞模成型等; (2)能用橡膠注塑成型機硫化,時間可由原來的20min左右,縮短到lmin以內; (3)可用壓出機成型硫化,壓出速度快、硫化時間短; (4)生產過程中產生的廢料(逸出毛邊、擠出廢膠)和終出現的廢品,可以直接返回再利用: (5)用過的TPE舊品可以簡單再生之后再次利用,減少環境污染,擴大資源再生來源; (6)不需硫化,節省能源,以高壓軟管生產能耗為例:橡膠為188MJ/kg,TPE為144MJ/kg,可節能25%以上; (7)自補強性大,配方大大簡化,從而使配合劑對聚合物的影響制約大為減小,質量性能更易掌握; (8)為橡膠工業開拓新的途徑,擴大了橡膠制品應用領域。缺點是TPE的耐熱性不如橡膠,隨著溫度上升而物性下降幅度較大,因而適用范圍受到限制。同時,壓縮變形、彈回性、耐久性等同橡膠相比較差,價格上也往往高于同類的橡膠。但總的說來,TPE的優點仍十分突出,而缺點則在不斷改進之中,作為一種節能的橡膠新型原料,發展前景十分看好。
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TPR材料廣泛應用于日用制品,成人用品,五金工具,箱包輪子,運動器材,玩具制品,汽車配件,醫療制品,線材線纜,電子電器,通訊儀表以及鞋材制品等等。其中鞋材和玩具行業,主要是SBS基材的TPR的應用領域,以SEBS為基材的改性材料主要應用于耐老化,耐候性,材料物性拉伸強度要求高,材料硬度超低(低于邵氏硬度5度)的產品應用。
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TPR與PVC都是具有橡膠彈性的軟性材料,通過外觀和手感很難鑒別出來。而通過燃燒區別則比較直觀容易。
??——看燃燒氣味。
??TPR燃燒有芳香的味道,味道不算難聞。PVC燃燒有氯的臭味,味道難聞。
??——看火焰顏色。
??燃燒時火焰根部顏色為綠色的是PVC材質,顏色為藍色的是TPR材質。
??——阻燃級別(指未加阻燃劑的材料)
??PVC阻燃級別為UL94-V2,具有自熄性,點火燃燒,點火源撤離后,火焰一般會熄滅;
??TPR阻燃級別為UL94-HB,,遇火燃燒,離火續燃不熄滅。6簡要說明
TPR,這是多數用戶對熱塑性彈性體的稱呼,而這類彈性體主要指乙烯類彈性體SBS,SEBS改性的材料。TPR材料供應商為便于區分,將SBS基材改性的彈性體材料稱為TPR,而將SEBS改性的材料稱為TPE.但實際上TPE是一個廣義的概念,除包含乙烯類彈性體SEBS,SBS改性材料外,還包括TPU,TPV,TPEE,TPO等彈性體材料。