編輯本段熱塑性彈性體TPR
熱塑性彈性體TPR,TPE(Thermoplastic Elastomer) 是一種具有橡膠的高彈性,高強度,高回彈性,又具有可注塑加工的特征的材料。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。
熱塑性彈性體既具有熱塑性塑料的加工性能,又具有硫化橡膠的物理性能,可謂是塑料和橡膠優(yōu)點的優(yōu)勢組合。熱塑性彈性體正在大肆占領(lǐng)原本只屬于硫化橡膠的領(lǐng)地。
TPE的生產(chǎn)廠家
隨著國內(nèi)經(jīng)濟的飛速發(fā)展,開始有越來越多的國際廠商在國內(nèi)設(shè)廠生產(chǎn)TPE。
2012年,瑞典HEXPOL集團旗下的ELASTO公司預(yù)計于2012年下半年建成其在佛山的第一條TPE生產(chǎn)線。
2010年,美國POLYONE收購了原美國GLS的業(yè)務(wù),其中包括GLS在蘇州的工廠。
汽車行業(yè)的快速發(fā)展帶動了熱塑性彈性體市的高速發(fā)展。
熱塑性彈性體(TPE)具有硫化橡膠的物理機械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能。由于不需經(jīng)過熱硫化,使用通用的塑料加工設(shè)備即可完成產(chǎn)品生產(chǎn)。這一特點使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了1/4,節(jié)約能耗25%~40%,提高效率10倍~20倍,堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。
今年來隨著國內(nèi)同國際日益交往的頻繁,國內(nèi)一些TPE\TPR的生產(chǎn)廠家也開始向著無鹵阻燃這方面發(fā)展,這對于
中國乃至世界都起著較為深遠的影響。
編輯本段TPR,TPE的優(yōu)點
1. 可用一般的熱塑性塑料成型機加工,不需要特殊的加工設(shè)備。
2. 生產(chǎn)效率大幅提高。可直接用橡膠注塑機硫化,時間由原來的20min左右,縮短到1min以內(nèi);由于需要的硫化時間很短,因此已可用擠出機直接硫化,生產(chǎn)效率大幅提高。
3. 易于回收利用,降低成本。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料(逸出毛邊、擠出廢膠)和最終出現(xiàn)的廢品,可以直接返回再利用;用過的TPE舊品可以簡單再生之后回收利用,減少環(huán)境污染,擴大再生資源來源。
4. 節(jié)能。熱塑性彈性體大多不需要硫化或硫化時間很短,可以有效節(jié)約能源。以高壓軟管生產(chǎn)能耗為例:橡膠為188MJ/kg,TPE為144MJ/kg,可節(jié)能達25%以上。
5. 應(yīng)用領(lǐng)域更廣。由于TPE兼具橡膠和塑料的優(yōu)點,為橡膠工業(yè)開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。
6. 可用于塑料的增強、增韌改性。自補強性大,配方簡化,配合劑對聚合物的影響制約小,質(zhì)量性能更易掌握。但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、彈性回復(fù)、耐久性等同橡膠相比較差,價格上也往往高于同類橡膠。盡管如此,TPE的優(yōu)點仍十分突出,各種新型的TPE產(chǎn)品也不斷開發(fā)出來。作為一種節(jié)能環(huán)保的橡膠新型原料,發(fā)展前景十分看好。
透明系列(transparency series)
應(yīng)用范圍:普通透明玩具、運動器材等。
產(chǎn)品性能:較好的透明性、彈性以及比較低的價格,具有廣闊的設(shè)計空間。
透明系列(transparency series)應(yīng)用范圍:高檔、高透明玩具,成人用品、吸盤用料、運動器材以及密封圈等。
產(chǎn)品性能:硬度范圍廣,從超軟到90A。極佳的透明性、光澤度,以及舒適的手感,廣泛用于成人用品。具有良好的抗紫外線、耐候性、耐高溫,長期用于戶外。
應(yīng)用范圍:家電外殼、手柄、握把等
產(chǎn)品性能:極好的手感,與硬膠ABS, PC, PC/ABS, PA6, PA66等黏結(jié)牢固。防滑省力,并且易于著色和加工,具有廣泛的設(shè)計空間
涂油系列應(yīng)用范圍:各類涂油玩具、日常用品等,廣泛取代PVC。
產(chǎn)品性能:低廉的價格,取代PVC的首選,健康、安全、環(huán)保,易于涂油。
通用系列
應(yīng)用范圍:文具、運動器材、密封圈、手柄等
產(chǎn)品性能:極好的手感, 良好的抗紫外線、耐化學(xué)性并且易于著色和加工,具有廣泛的設(shè)計空間 。
功能系列
應(yīng)用范圍:密封圈、汽車配件、把手、齒輪等。
產(chǎn)品性能:具有良好的減震性、抗壓縮性、電絕緣性、鋼性等。
?、谥忻揽?a style="color:#136ec2;font-family:'wenquanyi micro hei mono', 'wenquanyi micro hei', 'microsoft yahei mono', 'microsoft yahei', sans-serif! important;text-decoration:underline;" b="http://baike.baidu.com/view/1955.htm" target="b">太平洋直達國際光纜(TPE)
中美跨太平洋直達國際光纜(TPE)已于近日開工建設(shè),據(jù)美聯(lián)社報道,這條海底光纜將被命名為“跨太平洋高速通道”(
Trans-Pacific Express),長達1.1萬英里,能夠同時處理相當(dāng)于6200萬個通話的數(shù)據(jù)量。個人用戶的數(shù)據(jù)傳輸速度最高將可以達到每秒10Gb。光纜將于在2008年7月竣工投入使用。長度約2.6萬公里的TPE光纜總投資為5億美元,由中國網(wǎng)通、中國電信、中國聯(lián)通、中華電信、韓國電信和
美國Verizon共同承建,是我國目前容量最大、跨度最長、技術(shù)最先進的海底光纜系統(tǒng)。作為中美之間的第二條海底光纜,TPE也是世界上首條海底高速直達光纖電纜。光纜建成后將顯著提高跨太平洋傳輸帶寬,滿足從亞洲地區(qū)到美國的寬帶通信業(yè)務(wù)增長需要。
熱塑性彈性體目前主要分為以下幾類:
1.
苯乙烯類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。目前世界TPS的產(chǎn)量已達70多萬t,約占全部TPE一半左右。代表性的品種為苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS),廣泛用于制鞋業(yè),已大部分取代了橡膠;同時在膠布、膠板等工業(yè)
橡膠制品中的用途也在不斷擴大。SBS還大量用作
PS塑料的抗沖擊改性劑,也是瀝青鋪路的瀝青路面耐磨、防裂、防軟和抗滑的優(yōu)異改性劑。 以SBS改性的PS塑料,不僅可像橡膠那樣大大改善抗沖擊性,而且透明性也非常好。以SBS改性的瀝青路面較之SBR橡膠、WRP膠粉,更容易溶解于瀝青中。因此,雖然價格較貴,仍然得到大量使用?,F(xiàn)今,更以防水卷材進一步推廣到建筑物屋頂、地鐵、隧道、溝槽等的防水、防潮上面。SBS與S-SBR、NP橡膠并用制造的海綿,比原來PVC、EVA塑料海綿更富于橡膠觸感,且比硫化橡膠要輕,顏色鮮艷,花紋清晰。因而,不僅適于制造膠鞋中底的海綿,也是旅游鞋、運動鞋、時裝鞋等一次性大底的理想材料。
近些年來,異戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物(SIS)發(fā)展很快,其產(chǎn)量已占TPS量的1/3左右,約90%用在粘合劑方面。用SIS制成的熱熔膠不僅
粘性優(yōu)越,而且耐熱性也好,現(xiàn)已成為美歐日各國熱熔膠的主要材料。 SBS和SIS的最大問題是不耐熱,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。為此,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,耐天候性和耐熱老化性也好。日本三菱化學(xué)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,也是
工程塑料用的改善耐天候性、耐磨性和耐熱老化性的共混材料,故而很快發(fā)展成為尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)等工程塑料類“合金”的增容劑。此外,還開發(fā)了環(huán)氧
樹脂用的高透明性TPS以及醫(yī)療衛(wèi)生用的生體無毒TPS等許多新的品種。
SBS或SEBS等與
PP塑料熔融共混,還可以形成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。雖然它們大多數(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SES為基材與其他工程塑料形成的IPN—TPS,可以不用預(yù)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,己開發(fā)的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI-IIR/苯乙烯、NP/苯乙烯等。
2.烯烴類TPE
烯烴類TPE系以PP為硬鏈段和EPDM為軟鏈段的共混物,簡稱TPO。由于它比其它TPE的比重輕(僅為O.88),耐熱性高達100℃,耐天候性和耐臭氧性也好,因而成為TPE中又一發(fā)展很快的品種。自從1972年在美國由UniroyaI公司以TPR的商品名首先上市以來,多年以兩位數(shù)增長,2000年生產(chǎn)量已達3 5萬t,到2002年估計可達40萬t?,F(xiàn)在,TPO已成為美日歐等汽車和家電領(lǐng)域的主要橡塑材料。特別是在汽車上已占到其總量3/4,用其制造的汽車保險杠,已基本取代了原來的金屬和PU。 1973年出現(xiàn)了動態(tài)部分硫化的TPO,特別是在1981年美國Mansanto公司開發(fā)成功以Santoprere命名的完全動態(tài)硫化型的TPO之后,性能又大為改觀,最高溫度可達120℃。這種動態(tài)硫化型的TPO簡稱為TPV,主要是對TPO中的PP與EPDM混合物在熔融共混時,加入能使其硫化的交聯(lián)劑,利用密煉機、螺桿機等機械高度剪切的力量,使完全硫化的微細EPDM交聯(lián)橡膠的粒子,充分分散在PP基體之中。通過這種交聯(lián)橡膠的”粒子效果”,導(dǎo)致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。
3.二烯類TPE
二烯類TPE主要為天然橡膠的同分異構(gòu)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(fā)現(xiàn)了這種材料,但因其產(chǎn)自于與三葉橡膠樹不同的古塔波和巴拉塔等野生樹上,因而稱為古塔波橡膠、巴拉塔橡膠。這種T—NR用作海底電纜和高爾夫球皮等雖已有100余年歷史,但因呈熱塑性狀態(tài),結(jié)晶性強,可供量有限,用途長期未能擴展。
以有機金屬觸媒制成的合成T-NR-反式聚異戊二烯橡膠,稱之為TPI。它的微觀結(jié)構(gòu)同異戊橡膠(IR)剛好相反,反式結(jié)合99%,
結(jié)晶度40%,
熔點67℃,同天然產(chǎn)的古塔波和巴拉塔橡膠極為類似。因此,已開始逐步取代天然產(chǎn)品,并進一步發(fā)展到用于整形外科器具、石膏代替物和運動保護器材。近年來,利用TPI優(yōu)異的結(jié)晶性和溫度的敏感性,又成功地開發(fā)作為形狀記憶橡膠材料,倍受人們青睞。
從結(jié)構(gòu)上來說,TPI是以高的反式結(jié)構(gòu)所形成的結(jié)晶性作為硬鏈段,再與其余任意形呈彈性相狀態(tài)部分的軟鏈段結(jié)合而構(gòu)成的
熱塑性橡膠。同其他TPE比,優(yōu)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。 BR橡膠(順式一1,4聚丁二烯)的同分異構(gòu)體——間同l,2聚丁二烯,簡稱TPB。它是含90%以上l,2位結(jié)合的間同
聚丁二烯橡膠,商品名為RB。微觀構(gòu)造系由硬鏈段間同結(jié)構(gòu)的結(jié)晶部分與軟鏈段任意形柔軟部分相互構(gòu)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,廣泛用在了制鞋、海綿、光
薄膜以及其他工業(yè)橡膠制品等方面。
TPB利TPI同其他TPE的最大不同點在于可以進行硫化。解決了一般TPE不能用硫磺、過氧化物硫化.而必須采用電子波、放射線等特殊裝置才。能提質(zhì)改性的問題,從而改進了TPE的耐熱性、耐油性和耐久性不佳等缺點。TPB可在75-1 10℃的熔點范圍之內(nèi)任意加工,既可用以生產(chǎn)非硫化注射成型的拖鞋、便鞋,也可以利用硫化發(fā)泡制造運動鞋、旅游鞋等的中底。它較之EVA海綿中底不易塌陷變形,穿著舒適,有利于提高體育競技效果。TPB制造的薄膜,具有良好的透氣性、防水性和透明度,易于光分解,十分安全,特別適于家庭及蔬菜、水果保鮮包裝之用。
4.氯乙烯類TPE
分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類,前者稱為TPVC,后者稱為TCPE。TPVC主要是PVC的彈性化改質(zhì)物,又分為化學(xué)聚合和機械共混兩種形式。機械共混主要是部分交聯(lián)NBR混入PVC中形成的共混物(PVC/NBR)。TPVC實際說來不過是軟PVC樹脂的延伸物,只是因為壓縮變形得到很大改善,從而形成了類橡膠狀的PVC。這種TPVC可視為PVC的改性品和橡膠的代用品,主要用其制造膠管、膠板、膠布及部分膠件。目前70%以上消耗在汽車領(lǐng)域,如汽車的方向盤、雨刷條等等。其他用途,電線約占75%,建筑防水膠片占10%左右。近年來,又開始擴展到家電、園藝、工業(yè)以及日用作業(yè)雨衣等方面。
5.聚氨酯類TPE
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,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。缺點是耐熱性、耐熱水性、耐壓縮性較差,外觀易變黃,加工中易粘
模具。目前在歐美等國主要用于制造滑雪靴、登山靴等
體育用品,并大量用以生產(chǎn)各種運動鞋、旅游鞋,消耗量甚多。TPU還可通過注塑和擠出等成型方式生產(chǎn)汽車、機械以及鐘表等零件,并大量用于高壓膠管(外膠)、純膠管、薄片、傳動帶、輸送帶、電線電纜、膠布等產(chǎn)品。其中注塑成型占到40%以上,擠出成型約為35%左右。
近年來,為改善TPU的工藝加7工性能,還出現(xiàn)了許多新的易加工品種。如適于雙色成型,能增加透明性和高流動、高回收的可提高加工生產(chǎn)效率的制鞋用TPU。用于制造透明膠管的無可塑、低硬度的易加工型TPU。供作汽車保險杠等大型部件專用的、以
玻璃纖維增強的可提高剛性和沖擊性的增強型TPU等等。特別是在TPU中加入反應(yīng)性成分,在熱塑成型之后,通過熟成,而形成不完全IPN(由交聯(lián)聚合物與非交聯(lián)聚合物形成的IPN)發(fā)展十分迅速。這種IPN TPU又進一步改進了TPU的物理機械性能。此外,TPU/PC共混型的合金型TPU,更提高了汽車保險杠的安全性能。另外,還有高透濕性TPU、導(dǎo)電性TPU,并且出現(xiàn)了專用于生體、磁帶、安全玻璃等方面的TPU。