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热塑性弹性体TPE TPR TPV TPU的区分方法

时间:2012-02-14 22:06来源:仁捷塑化 作者:plastic 点击:
摘要:本文着重从热塑性弹性体的合成成分和各自特殊性能比较上进行说明,以最简单的文字从本质上对TPE、TPU、TPR、TPV 进行区别。 关键词:热塑性;弹性体;TPV ;TPE;TPR;TPU; 1.

    摘要:本文着重从热塑性弹性体的合成成分和各自特殊性能比较上进行说明,以最简单的文字从本质上对TPE、TPU、TPR、TPV 进行区别。
关键词:热塑性;弹性体;TPV ;TPE;TPR;TPU;

1. 序言

    热塑性弹性体(英文为Thermoplastic Elastomer)是一种具有橡胶的高弹性,高强度,高回弹性,又具有可注塑加工的特征的环保低碳性复合材料。它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,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。

    因为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。TPE、TPU、TPR、TPV 等常用热塑性弹性体也被大家叫做热塑性橡胶,尤其是以SBS、SEBS 等苯乙烯类弹性体为基料的热塑性弹性体,这与苯乙烯类弹性体在民用以及终端消费品领域中消耗量之大是分不开的。

    热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能,又具有硫化橡胶的物理机械性能,可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。由于不需再像橡胶那样经过热硫化,因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产品。它的这一特点,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。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。

    但是热塑性弹性体的耐热性在温度升到一定界限后,随着温度上升其物性下降幅度较大,压缩变形、弹性回复、耐久性等同橡胶相比有一定差距,价格上也往往高于同类橡胶。

2.热塑性弹性体的分类:

    2.1.烯烃类TPE (又称TPO 或者TPV)

    2.1.1 TPO-聚烯烃热塑性弹性体ThermoplasticPolyolefin,烯烃类TPE系以PP 为硬链段和EPDM 为软链段的简单物理共混物(部分硫化),简称TPO。TPO 比重比其它TPE 轻(仅为O.88),耐热性高达100℃,耐天候性和耐臭氧性都比较好。TPO 的耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等都比较有优势,甚至达到了CR 橡胶的水平,因而人们又将其称为热塑性硫化胶。TPO,一般就指耐冲击的不是很硬的改性PP(物理共混的TPO)和EPDM 直接反应器合成的烯烃类聚合物,一般在汽车行业的保险杠、挡泥板应用最多!日本在汽车行业应用直接反应器合成的TPO(EPDM+PP/SEBS 共混改性)占多数,国内一般应用用弹性体改性(物理共混的TPO)占多数。

    2.1.2 TPV-动态硫化热塑性弹性体橡胶, Thermoplastic Vulcanizate;PP与EPDM 混合物在熔融共混时,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 成功地把硫化橡胶的一些特性,如耐热性能和低压缩变形性能与热塑性塑料的易加工特性结合在一起。具有优异的抗动态疲劳性、很高的抗撕裂性、极好的耐候性、良好的耐磨性,对水基酸碱液体、极性油品具有出色的抗侵蚀能力,在-60℃~+135℃范围内可正常使用,在不承受负荷的情况下,耐高温能达到+150℃。

    EPDM/PP 型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):

    (1)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,同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。

    (2)应用温度范围广(– 60—130℃),软硬度应用范围广(25A—67D),易染色的优点大大提高了制品设计的自由度。

    (3)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。

    (4)绿色环保,可回收使用,且反复使用六次性能无明显下降。

    (5)比重轻(0.90—0.97),外观质量均匀,表面档次高,手感好。

    (6)橡胶的触感,塑料的加工方法。

    (7)卓越的抗动态疲劳性能。

    (8)极优的耐臭氧及耐侯性

    (9)与聚丙烯(PP)或尼龙(PA)有极佳的粘结性。

    EPDM/PP 型热塑性动态硫化橡胶(TPV)所具有的耐环境性能相当于通用性三元乙丙橡胶材料,同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。耐油耐环境性能的良好结合,使得TPV 适用于广泛的用途。

    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 认证可以看出,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(1000h650C 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.聚氨酯类TPE (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,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。缺点是耐热性、耐热水性、耐压缩性较差,外观易变黄,加工中易粘模具。

    2.3. 苯乙烯类弹性体TPR

    TPR,一般也就泛指苯乙烯类弹性体(简单改性共混),苯乙烯类弹性体的用量占整个弹性体用量的60%,和苯乙烯类TPE 是属于同一概念。

    TPR 最初是美国人首先起出来的,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 也沿用了这一名称,再后来这一名称可能是台湾人叫开了,并在大陆流行了!目前国内对热塑性苯乙烯--丁二烯嵌段共聚物则称之为SBS(styrene-butadiene-styren block copolymer),热塑性异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物称为SIS(styrene-isoprene block copolymer),饱和型SBS 则称之为SEBS,即Styrene-ethylene-butylene-styrene block
copolymer 的缩写,就是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。其它各类热塑性弹性体均以生产厂家的商品名称称之。我国也采用SBS 的代号,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。但是, 因为历史和习惯问题, TPV 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。

    2.4.苯乙烯类TPE (TPS)

    苯乙烯类TPE 又称TPS,为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能最接近SBR 橡胶(和苯乙烯类TPR 是同一概念)。

    SBS 和SIS 的最大问题是不耐热,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。

    2.5.二烯类TPE (T—NR)

    二烯类TPE 主要为天然橡胶的同分异构体,故又称之热塑性反式天然橡胶(T-NR)。这种T—NR 用作海底电缆和高尔夫球皮等虽已有100 余年历史,但因呈热塑性状态,结晶性强,可供量有限,用途长期未能扩展。以有机金属触媒制成的合成T-NR-反式聚异戊二烯橡胶,称之为TPI。它的微观结构同异戊橡胶(IR)刚好相反,反式结合99%,结晶度40%,熔点67℃,同其他TPE 比,优点是机械强度、耐伤性好,又可硫化,缺点是软化温度非常低,一般只有40-70℃,用途受到限制。

    2.6.氯乙烯类TPE (简称TCPE)

    分为热塑性PVC 和热塑性CPE 两大类,前者称为TPVC,后者称为TCPE。TPVC 主要是PVC 的弹性化改质物,又分为化学聚合和机械共混两种形式。机械共混主要是部分交联NBR 混入PVC 中形成的共混物(PVC/NBR)。TPVC实际说来不过是软PVC 树脂的延伸物,只是因为压缩变形得到很大改善,从而形成了类橡胶状的PVC。这种TPVC 可视为PVC 的改性品和橡胶的代用品,主要用其制造胶管、胶板、胶布及部分胶件。目前70%以上消耗在汽车领域,如汽车的方向盘、雨刷条等等。其他用途,电线约占75%,建筑防水胶片占10%左右。近年来,又开始扩展到家电、园艺、工业以及日用作业雨衣等方面。

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、TEO 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)市场主要弹性体优劣对比:

    TPU:耐磨,拉伸大;弹性差,不耐酸碱、油。技术门槛一般,利润空间有限。

    TPV:耐酸碱、油、耐气候、耐高温,抗紫外、弹性最好;拉伸、耐磨差。技术门槛高,未来弹性体主要发展趋势,下游产品利润空间大。

    TPE/TPR:各种性能都很平庸,价格最便宜。技术门槛最低,竞争激烈,产品利润空间较小。

    因此,客户在询问时TPE、TPR、TPO,还是TPV,先要搞清楚他是真实需求什么材质的弹性体,不然,客户需要苯乙烯类TPR,你给成TPV 的价格,这样只会吓跑客户。但是要注意,不是所有的TPV 都属于聚烯烃类型TPO,两者之间只是有些交叉。

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标签: tpe TPR 弹性体 TPU tpv
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