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強勢圍觀熱塑性彈性體四劍客:TPV TPE TPR TPU
熱塑性彈性體
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(nèi)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。
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(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(xiàn)在合成橡膠與合成樹脂的所有領(lǐng)域。
熱塑性彈性體分類
1、TPV-熱塑性彈性體動態(tài)硫化橡膠
Thermoplastic Vulcanizate;
動態(tài)全硫化:是指在熱塑性樹脂與橡膠熔融共混時,橡膠相在交聯(lián)劑作用下發(fā)生化學交聯(lián),并借助強烈的機械剪切作用,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為軟鏈段進行熔融共混時,加入使其硫化的交聯(lián)劑,利用密煉機、螺桿機等機械高度剪切的力量,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l/4,節(jié)約能耗25%~40%,提高效率10~20倍,堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。
★比重輕(0.90—0.97),外觀質(zhì)量均勻,表面檔次高,手感好。熱塑性動態(tài)硫化橡膠(TPV)的性能特點包括以下幾個方面(該數(shù)據(jù)參考道恩北化TPV所提供的11-64A“對應santoprene 101-64”質(zhì)檢表):
★TPV在-60℃~+135℃可正常使用;不承受負荷時,耐高溫能達到+150℃。
★ 軟硬度應用范圍廣,25A—70D;
★ 易染色的優(yōu)點大大提高了制品設(shè)計的自由度。
★綠色環(huán)保,可回收使用,且反復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、耐老化性相當于三元乙丙橡膠;
★TPV對水基酸堿液體、極性油品具有出色的抗侵蝕能力
★TPV耐油耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下。
★TPV具有優(yōu)良的耐酸堿性能,對酸堿類清潔劑均有很強抵抗力,在酸堿環(huán)境下長時間使用后仍能保持原有特性。
此外,由道恩北化TPV所提供的阻燃級TPV(型號12-64A)、抗紫外級(13-64A)、高流動級(14-64A)、耐高溫級(732-64A)、食品級(F621-64A)等相關(guān)的UL認證書、FDA證書、SGS、MSDS可以看出,TPV在線材阻燃(Vo、V1、V2、HB)、紫外線抗老化、熱空氣老化(1000C、720h)、氙燈老化(1000h 650C 8KJ/m-2*h )、抗高溫(–60—150℃)、耐臭氧(230C、100ppm、48h)、耐油性(1250C、72h@3#oil)方面的性能是非常有優(yōu)勢的。 (以上數(shù)據(jù)已經(jīng)第三方認證機構(gòu)檢測,歡迎各方面朋友監(jiān)督檢查)
2、TPO-聚烯烴熱塑性彈性體
ThermoplasticPolyolefin;以PP和EPDM的簡單物理共混物(部分硫化),簡稱TPO。
在日本,除了TPU,其他熱塑性彈性體類材料習慣上統(tǒng)稱為TPO,即日本人說的TPO=TPE=TPV=TPR;但目前的TPO基本上都改進為高度硫化橡膠(近似于TPV),但又添加部分SEBS進行改性,所以碰到日本客戶時需要多多詢問。
日本三菱化學在1984年又以SEBS、SEPS為基料制成了性能更好的混合料,并將此飽和型TPS命名為“Rubberron”上市。因此,SEBS 和SEPS不僅是通用,與PP塑料熔融共混,形成IPN型TPS(所謂IPN,實際是兩種網(wǎng)絡(luò)互相貫穿在一起的聚合物,故又稱之為互穿網(wǎng)絡(luò)化合物;它們大多數(shù)屬于熱固性樹脂類,但也有不少像TPE的以交叉連續(xù)相形態(tài)表現(xiàn)出來的熱塑性彈性體)。用SBS 或SE8S 為基材與其他工程塑料形成的IPN—TPS,可以不用預處理而直接涂裝;涂層不易刮傷,并且具有一定的耐油性,彈性系數(shù)在低溫較寬的溫度范圍內(nèi)沒有什么變化,大大提高了工程塑料的耐寒和耐熱性能。苯乙烯類化合物與橡膠接技共聚也能成為具有熱塑性的TPE,已開發(fā)的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI—IIR/苯乙烯、NR/苯乙烯等。
總結(jié):
a、TPO和TPV都屬于聚烯烴類熱塑性彈性體,為了區(qū)別TPV論壇上習慣簡稱其為聚烯烴類熱塑性彈性體(也可稱為:熱塑性彈性體部分硫化橡膠);
b、TPO(以TPO為品牌名稱的基本都是日本企業(yè),如理研TPO)近似于國內(nèi)的TPV體系,價格在45左右,且產(chǎn)能相當緊張(日本汽車行業(yè)消耗)。
3、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。
優(yōu)點: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,也可以單獨成型。
缺點:SBS 和SIS的最大問題是耐熱性差,使用溫度一般不能超過80℃。同時,其強伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都無法同橡膠相比。
近年來美歐等國對它進行了一系列性能改進,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)可使抗沖強度大幅度提高,耐天侯性和耐熱老化性也好。
改性TPE(SEBS/ SEPS)的特點:
改性后的TPE耐溫可以到110℃,Vo阻燃、無鹵阻燃系列的SEBS/ SEPS改性TPE因其拉伸效好、表面光滑,目前在蘋果耳機線等應用上較為常見,主要生產(chǎn)廠家來自臺灣地區(qū),但價格昂貴。
4、苯乙烯類彈性體TPR:熱塑性橡膠
Thermoplastic Rubber-TPR
TPR最初是美國人首先起出來的,當時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(guān)資料著作中均有使用);并應用在PP和EPDM的簡單共混物上的,后來AES公司的PP/EPDM型TPV(初期叫TPR后來改稱TPV)也沿用了這一名稱,再后來這一名稱可能是臺灣人叫開了,并在大陸流行。
不管國外怎么稱呼,目前中國國內(nèi)TPR與苯乙烯類TPE屬于同一個概念,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,即在國內(nèi)TPE=苯乙烯類TPE。
但是,因為歷史和翻譯問題,TPV(熱塑性動態(tài)硫化橡膠)的中文簡稱為熱塑性橡膠(英文Thermoplastic Rubber),即TPR。這也就是我們不和客戶說我們的材料PP/EPDM型TPV叫TPR,因為這樣一說有的客戶以為是苯乙烯類彈性體,那如果是SBS基料的,價格比TPV低的多了。
5、聚氨酯類熱塑性彈性體(簡稱TPU)
聚氨酯類TPE系由與異氰酸酯反應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:TPU具有優(yōu)異的機械強度、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: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,加工成本高。
3.結(jié)論
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,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、中國臺灣等地區(qū)的對苯乙烯類彈性體TPE(SBS、SEBS、SIS基體)和動態(tài)硫化橡膠TPV(EPDM+PP-X)不分類,統(tǒng)稱TPR。
(3)EPDM+PP的彈性體屬于聚烯烴彈性體,即TPV和TPO是同樣的概念;
(4)聚烯烴彈性體TPV/TPO區(qū)別:a、共同點:TPO、TPV都是由EPDM(聚烯烴彈性體)+PP。b、不同點:TPO-聚烯烴熱塑性彈性體;TPV-動態(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(動態(tài)微米級別的鑲段式完全硫化,交聯(lián)程度非常高)。
(5)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,單價價格最便宜。