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强势围观热塑性弹性体四剑客:TPV TPE TPR TPU

楼主:UTPE论坛 时间:2022-05-31 15:59:42


热塑性弹性体(英文为Thermoplastic Elastomer)是一种具有橡胶的特性(高弹性、压缩永久变形等),又具有塑料的加工特征(工艺简单)的环保低碳性复合材料。(大众化口语:热塑性弹性体是一种具有橡胶的高弹性,高回弹性,又具有可注塑加工的特征,具有环保无毒安全,硬度范围广,有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。)

因历史和使用习惯等问题,目前国内外热塑性弹性体尚无统一命名,大部分地区习惯以英文缩写字母TPE统称热塑性弹性体。



TPE具有环保无毒安全等性能,且有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。世界上已工业化生产的TPE(热塑性弹性体)有:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、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。


热塑性弹性体分类

2.1 TPV-热塑性弹性体动态硫化橡胶

”Thermoplastic 

动态全硫化:是指在热塑性树脂与橡胶熔融共混时,橡胶相在交联剂作用下发生化学交联,并借助强烈的机械剪切作用,被剪切破碎成大量微米级交联橡胶颗粒,分散在热塑性树脂连续相中的过程。

以PP为硬链段、EPDM为软链段进行熔融共混时,加入使其硫化的交联剂,利用密炼机、螺杆机等机械高度剪切的力量,使完全硫化的EPDM交联橡胶的粒子,以微米级尺寸(低于1微米)充分分散在PP基体之中。

★★TPV具有硫化橡胶的耐热性能和低压缩变形性能;

★优良的加工性能:可用注射、

挤出等热塑性塑料的加工方法加工,高效、简单易行,无需增添设备,流动性高、收缩率小。

★TPV不需硫化的易加工共性

能,使橡胶工业生产流程缩短了l/4,节约能耗25%~40%,提高效率10~20倍,堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。

★比重轻(0.90—0.97),外观质量均匀,表面档次高,手感好。热塑性动态硫化橡胶(TPV)的性能特点包括以下几个方面(该数据参考道恩北化TPV所提供的11-64A“对应santoprene 101-64”质检表): 

★TPV在-60℃~+135℃可正常使用;不承受负荷时,耐高温能达到+150℃。

★    软硬度应用范围广,

25A—70D;

★    易染色的优点大大提高

了制品设计的自由度。

★绿色环保,可回收使用,且反复使用六次性能无明显下降;

★TPV具有极优的耐臭氧及耐侯性;

★TPV具有抗动态疲劳性、极好的耐候性、良好的耐磨性;

★良好的弹性和耐压缩变形性,耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶;

★TPV对水基酸碱液体、极性油品具有出色的抗侵蚀能力

★TPV耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。

★TPV具有优良的耐酸碱性能,对酸碱类清洁剂均有很强抵抗力,在酸碱环境下长时间使用后仍能保持原有特性。

此外,由道恩北化TPV所提供的阻燃级TPV(型号12-64A)、抗紫外级(13-64A)、高流动级(14-64A)、耐高温级(732-64A)、食品级(F621-64A)等相关的UL认证书、FDA证书、SGS、MSDS可以看出,TPV在线材阻燃(Vo、V1、V2、HB)、紫外线抗老化、热空气老化(1000C、720h)、氙灯老化(1000h  650C  8KJ/m-2*h )、抗高温(–60—150℃)、耐臭氧(230C、100ppm、48h)、耐油性(1250C、72h@3#oil)方面的性能是非常有优势的。 (以上数据已经第三方认证机构检测,欢迎各方面朋友监督检查)

2.2. TPO-聚烯烃热塑性弹性体

ThermoplasticPolyolefin;以PP和EPDM的简单物理共混物(部分硫化),简称TPO。

在日本,除了TPU,其他热塑性弹性体类材料习惯上统称为TPO,即日本人说的TPO=TPE=TPV=TPR;但目前的TPO基本上都改进为高度硫化橡胶(近似于TPV),但又添加部分SEBS进行改性,所以碰到日本客户时需要多多询问。

日本三菱化学在1984年又以SEBS、SEPS为基料制成了性能更好的混合料,并将此饱和型TPS命名为“Rubberron”上市。因此,SEBS 和SEPS不仅是通用,与PP塑料熔融共混,形成IPN型TPS(所谓IPN,实际是两种网络互相贯穿在一起的聚合物,故又称之为互穿网络化合物;它们大多数属于热固性树脂类,但也有不少像TPE的以交叉连续相形态表现出来的热塑性弹性体)。用SBS 或SE8S 为基材与其他工程塑料形成的IPN—TPS,可以不用预处理而直接涂装;涂层不易刮伤,并且具有一定的耐油性,弹性系数在低温较宽的温度范围内没有什么变化,大大提高了工程塑料的耐寒和耐热性能。苯乙烯类化合物与橡胶接技共聚也能成为具有热塑性的TPE,已开发的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI—IIR/苯乙烯、NR/苯乙烯等。

总结:

a、TPO和TPV都属于聚烯烃类热塑性弹性体,为了区别TPV论坛上习惯简称其为聚烯烃类热塑性弹性体(也可称为:热塑性弹性体部分硫化橡胶);

b、TPO(以TPO为品牌名称的基本都是日本企业,如理研TPO)近似于国内的TPV体系,价格在45左右,且产能相当紧张(日本汽车行业消耗)。

2.3 热塑性弹性体TPE

国内一般叫“TPE”材料,基本上属于苯乙烯类热塑性弹性体。

苯乙烯类TPE(国外称TPS),为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,性能接近SBR橡胶。

优点:具有橡胶的高弹性,又具有可注塑加工的特征;环保无毒安全,有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。

缺点:SBS 和SIS的最大问题是耐热性差,使用温度一般不能超过80℃。同时,其强伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都无法同橡胶相比。

近年来美欧等国对它进行了一系列性能改进,先后出现了SBS和SIS 经饱和加氢的SEBS 和SEPS。SEBS(以BR加氢作软链段)和SEPS(以IR加氢作软链段)可使抗冲强度大幅度提高,耐天侯性和耐热老化性也好。

苯乙烯类热塑性弹性体种类与组成

 

苯乙烯

类TPE

结构组成

成型模式

使用

上限

 

硬链段

软链段

SBS

聚苯乙烯(PS)

BR

苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚

80℃

SIS

聚苯乙烯(PS)

IR

苯乙烯—异戊二烯—苯乙烯嵌段共聚

80℃

SEBS

聚苯乙烯(PS)

加氢BR

苯乙烯—丁二烯(以BR加氢作软链段)—苯乙烯嵌段共聚

110℃

SEPS

聚苯乙烯(PS)

加氢IR

苯乙烯—异戊二烯(以IR加氢作软链段)—苯乙烯嵌段共聚

110℃

改性TPE(SEBS/ SEPS)的特点:

改性后的TPE耐温可以到110℃,Vo阻燃、无卤阻燃系列的SEBS/ SEPS改性TPE因其拉伸效好、表面光滑,目前在苹果耳机线等应用上较为常见,主要生产厂家来自台湾地区,但价格昂贵。

2.4. 苯乙烯类弹性体TPR:热塑性橡胶

Thermoplastic Rubber-TPR

TPR最初是美国人首先起出来的,当时热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语TPR表示热塑性橡胶,TPE表示热塑性弹性体(两者在有关资料著作中均有使用);并应用在PP和EPDM的简单共混物上的,后来AES公司的PP/EPDM型TPV(初期叫TPR后来改称TPV)也沿用了这一名称,再后来这一名称可能是台湾人叫开了,并在大陆流行。

不管国外怎么称呼,目前中国国内TPR与苯乙烯类TPE属于同一个概念,表示热塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,习惯称为热塑性丁苯橡胶,即在国内TPE=苯乙烯类TPE。

但是,因为历史和翻译问题,TPV(热塑性动态硫化橡胶)的中文简称为热塑性橡胶(英文Thermoplastic Rubber),即TPR。这也就是我们不和客户说我们的材料PP/EPDM型TPV叫TPR,因为这样一说有的客户以为是苯乙烯类弹性体,那如果是SBS基料的,价格比TPV低的多了。

2.5.聚氨酯类热塑性弹性体(简称TPU)

聚氨酯类TPE系由与异氰酸酯反应的氨酯硬链段与聚酯或聚醚软链段相互嵌段结合的热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU。

优点:TPU具有优异的机械强度、耐磨性、耐油性和耐屈挠性,特别是耐磨性最为突出;耐温:-30-120℃。

缺点:耐热性、耐热水性、耐压缩性较差,外观易变黄,易粘模具,加工工艺要求精准,加工成本高。

3.结论

目前,热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语,为统一起见,都以TPE或热塑性弹性体称之。

(1)TPE=TPR,是所有热塑性弹性体和热塑性橡胶的总称,在中国代表苯乙烯类弹性体;

(2)美国、中国台湾等地区的对苯乙烯类弹性体TPE(SBS、SEBS、SIS基体)和动态硫化橡胶TPV(EPDM+PP-X)不分类,统称TPR。
(3)EPDM+PP的弹性体属于聚烯烃弹性体,即TPV和TPO是同样的概念;

(4)聚烯烃弹性体TPV/TPO区别:a、共同点:TPO、TPV都是由EPDM(聚烯烃弹性体)+PP。b、不同点:TPO-聚烯烃热塑性弹性体;TPV-动态硫化热塑性弹性体橡胶; TPO属于简单物理共混物(部分硫化,交联程度低),TPV是完全硫化(动态微米级别的镶段式完全硫化,交联程度非常高)。

(5)TPU:耐磨,拉伸大;弹性差,不耐酸碱、油。 TPV:耐酸碱、油、耐气候、耐高温,抗紫外、弹性最好;拉伸差。 TPE/TPR:各种性能都很平庸,单价价格最便宜。

  

热塑性弹性体性能比较

性能

EPDM+PP-X

苯乙烯类

TPE/TPR

TPU

TPV

TPO

SBS

SEBS

拉伸强度

压缩永久变形(100℃,168h)

使用温度(℃)

-60-135

-40-125

-20-80

-30-110

-30-120

热空气老化(100℃、720h)

X

X

耐油性

(125@70h@3#oil

X

耐酸碱性

X

加工工艺

X

◎ : 优异  ○ : 良好   △ : 一般   X : 较差

声明:以上所有定量物性指标均出自北京化工大学国家级热塑性弹性体实验室关联公司的产品(道恩TPV)的性能指标。

来源:橡胶技术网

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