熱塑性彈性體TPE/TPR, 又稱人造橡膠或合成橡膠. 是常溫下具有橡膠的彈性, 高溫下具有可塑化成型的一類彈性體. 其產品既具備傳統交聯硫化橡膠的高彈性, 耐老化, 耐油性各項優異性能, 同時又具備普通塑料加工方便, 加工方式廣的特點, 是介於橡膠與樹脂之間的一種新型高分子材料, 常被人們稱為第三代橡膠.
熱塑性彈性體種類
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.
世界上已工業化生產的TPE有: 苯乙烯類(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), 醯胺類(TPAE), 有機氟類(TPF), 有機矽類和乙烯類等, 幾乎涵蓋了現在合成橡膠與合成樹脂的所有領域.
熱塑性彈性體種類繁多, 尚無統一的命名, 習慣以英文字母縮寫語, 為統一起見, 都以TPE 或熱塑性彈性體稱之, 也有部分人以TPE代指苯乙烯類熱塑性彈性體.
加工方式
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. 由於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製成最終產品. 它的這一特點, 使橡膠工業生產流程縮短了l/4, 節苯乙烯類嵌段共聚物約能耗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.
製造加工熱塑性彈性體的主要兩種方法是擠塑和注塑成型, 熱塑性彈性體還可通過吹塑, 熱成型以及熱焊接進行加工. 而這些方法均不能應用於熱固性橡膠製品.
各類熱塑性彈性體特性及應用
苯乙烯類嵌段共聚物TPE
苯乙烯類TPE又稱TPS, 為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物, 其性能最接近SBR橡膠. 代表性的品種為苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS), 硬度範圍0~100A,外觀為透明或本色顆粒, 廣泛用於製鞋業, 已大部分取代了橡膠. 苯乙烯類主要應用類型有: 鞋類, 導線和線纜, 生物醫學應用, 粘合劑, 密封劑, 塗料, 填料, 抗沖改性, 瀝青, 相容劑等.
奧郎科技的鞋材TPE材料生產的蛙鞋鞋底
TPE電線電纜
TPE 醫用包裝
第二代的摩拜Lite輕騎單車, 車輪使用的是TPE材質.
熱塑性聚氨酯彈性體橡膠TPU
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠. 主要分為有聚酯型和聚醚型之分, 它硬度範圍寬(60HA-85HD), 耐磨, 耐油, 透明, 彈性好, 在日用品, 體育用品, 玩具, 裝飾材料等領域得到廣泛應用, 無鹵阻燃TPU還可以代替軟質PVC以滿足越來越多領域的環保要求.
TPU已被廣泛應用於:鞋材, 成衣, 充氣玩具, 水上及水下之運動器材, 醫療器材, 健身器材, 汽車椅座材料, 雨傘, 皮箱, 皮包等.
TPU還可通過注塑和擠出等成型方式生產汽車, 機械以及鐘錶等零件, 並大量用於高壓膠管(外膠), 純膠管, 薄片, 傳動帶, 輸送帶, 電線電纜, 膠布等產品. 其中注塑成型佔到40%以上, 擠出成型約為35%左右.
TPU片材
TPU鞋底
華B2 手環腕帶
TPU軸承
3D列印TPU服裝配飾, 由3D列印設計公司極致盛放XUBERANCE設計, 工業級3D列印企業華曙高科提供技術支援, 展示於2017上海設計周.
聚烯烴熱塑性彈性體 TPO
烯烴類TPE簡稱TPO. 由於它比其它TPE的比重輕(僅為0.88), 耐熱性高達100℃, 耐天侯性和耐臭氧性也好.
1981年美國Mansanto公司開發成功以Santoprere命名的完全動態硫化型的TPO, 即TPV, 使TPO的耐壓縮變形性, 耐熱老化性, 耐油性等都得到明顯改善, 甚至達到了CR橡膠的水平, 因而人們又將其稱為熱塑性硫化膠.
熱塑性聚烯烴共混物已普遍用於汽車工業, 主要是汽車外裝的模塑件(如緩衝器托板, 導風板, 側面模件, 填隙板, 柵格, 端蓋), 它們同樣也用作垂直車身壁板和擋泥板擴張部分. 在非汽車方面的應用有導線, 電纜的絕緣層和護套, 擋風(雨)條, 工具把手, 體育運動用品及其它注塑和擠塑成型的產品.
TPV汽車防塵罩
汽車後備箱TPO墊
TPO防水卷材
聚酯類熱塑性彈性體 TPEE
聚酯類TPE(TPEE)是一類含有PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段(結晶相)和脂肪族聚酯或聚醚(非晶相)軟段的線型嵌段共聚物.
TPEE屬於高性能工程級彈性體, 具有機械強度高, 彈性好, 抗衝擊, 耐蠕變, 耐寒, 耐彎曲疲勞性, 耐油, 耐化學藥品和溶劑侵蝕等優點, 具有良好的加工性, 並可填充, 增強及合金化改性, 在汽車零部件, 液壓軟管, 電纜電線, 電子電器, 工業製品, 文體用品, 生物材料等領域得到了廣泛的應用.
圖片來源: 優暢工程塑料
圖片來源: VCN塑源官網
高爾夫球體表皮
氯乙烯類熱塑性彈性體 TPVC/TCPE
氯乙烯類TPE分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類, 前者稱為TPVC, 後者稱為TCPE.
TPVC可視為PVC的改性品和橡膠的代用品, 主要用其製造膠管, 膠板, 膠布及部分膠件. 目前70%以上消耗在汽車領域, 如汽車的方向盤, 雨刷條等等. 其他用途, 電線約佔15%, 建築防水膠片佔10%左右.
TPVC由於價格低廉, 具有良好的耐天侯性, 耐臭氧性, 耐老化性, 耐化學藥品性等, 故而迅速發展成為通用的TPE. 然而, 由於TPVC的彈性, 壓縮永久變形以及高溫時的形狀保持性等都很差, 同橡膠無法相比, 因而多年來一直在不停地進行著研究改進.
二烯類熱塑性彈性體
二烯類TPE主要為天然橡膠的同分異構體, 故又稱之熱塑性反式天然橡膠(1-NR).
早在400年前, 人們作為天然橡膠即發現了這種材料, 這種T—NR用作海底電纜和高爾夫球皮等雖已有100餘年歷史, 但因呈熱塑性狀態, 結晶性強, 可供量有限, 用途長期未能擴展.
1963年以後, 美, 加, 日等國先後以有機金屬觸媒製成了合成的T-NR-反式聚異戊二烯橡膠, 稱之為TPI. 同其他TPE比, 優點是機械強度, 耐傷性好, 又可硫化, 缺點是軟化溫度非常低, 一般只有40-70℃, 用途受到限制. 已開始逐步取代天然產品, 並進一步發展到用於整形外科器具, 石膏代替物和運動保護器材.
1974年, 日本公司開發成功BR橡膠(順式一1, 4聚丁二烯)的同分異構體——間同l, 2聚丁二烯, 簡稱TPB. 它是含90%以上l, 2位結合的間同聚丁二烯橡膠. 微觀構造系由硬鏈段間同結構的結晶部分與軟鏈段任意形柔軟部分相互構成的嵌段聚合物. 雖其耐熱性, 機械強度不如橡膠, 但以良好的透明性, 耐天候性和電絕緣性以及光分解性, 廣泛用在了製鞋, 海綿, 光薄膜以及其他工業橡膠製品等方面.
生產企業
| 國外 | 國內企業 |
| 美國 AES | 中國石油化工集團 |
| 埃克森美孚 | 東莞國豐致嘉 |
| 盛禧奧石化 | 山東泰瑞豐 |
| 西布爾 | 蘇州朗騰材料 |
| 陶氏 -杜邦 | 深圳塑源 |
| 巴斯夫 | 深圳中塑王 |
| 路博潤 | 深圳久爍 |
| 意大利埃尼集團 | 東莞捷佳 |
| 韓國錦湖石化 | 東莞頂塑 |
| …… | …… |