高性能熱塑性彈性體制備工藝與創(chuàng)新應(yīng)用研討交流/杭州
什么是熱塑性彈性體？
熱 塑 性 彈 性 體 (Thermoplastic elastomer,TPE)，是一種在常溫下顯示硫化橡膠的高彈性，而高溫下又像熱塑性塑料一樣易于加工成型，兼具硫化橡膠和熱塑性塑料特性的聚合物材料，主要為嵌段或接枝聚合物，其結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為兩相，一相為橡膠相，貢獻彈性；另一相為樹脂，表現(xiàn)強度。由于其結(jié)構(gòu)特性，使得熱塑性彈性體兼具橡膠與樹脂二者的優(yōu)良性能，在室溫下呈現(xiàn)柔軟狀態(tài)，具有韌性和彈性，類似于橡膠；而高溫時破壞鏈間作用力形成的物理交聯(lián)點，變得具有流動性，能塑化成型，與樹脂相似，因此常被人們稱為繼天然橡膠、合成橡膠之后的第三代合成橡膠。
Q
TPE的主要品種有哪些？
TPE 經(jīng)歷多年的發(fā)展已形成了十大類三十多個品種，TPE 的主要品種有熱塑性苯乙烯類彈性體 (SBC 或稱TPS)、熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、熱塑性聚酯彈 性 體 (TPEE )、熱塑性聚酰胺彈性體(TPAE)、熱塑性硫化橡膠(TPV)、有機氟彈性體(TPF)、有機硅類等，幾乎涵蓋了合成橡膠與合成樹脂的所有領(lǐng)域。
按照制造方法可以分為機械共混和化學(xué)合成，前者主要是塑料和橡膠的共混物，可分為物理共混和動態(tài)硫化共混兩種，后者主要是以聚合物形式單獨存在的接枝共聚物、嵌段共聚物以及均聚物。
常見熱塑性彈性體的基本性能
Q
各類熱塑性彈性體的性能及用途？
一. 熱塑性苯乙烯彈性體（TPS）
苯乙烯類熱塑性彈性體主要產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)式
SBC 主要是以苯乙烯、丁二烯或異戊二烯為單體的嵌段共聚物，是目前世界產(chǎn)量最大，與橡膠性能最為接近的一類熱塑性彈性體。SBC 系列產(chǎn)品包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)及苯乙烯-異戊二烯-丁二烯嵌段共聚物(SIBS)等，因具有塑料的加工工藝特性和橡膠的物理機械性能，已成典型的橡塑物質(zhì)，大約有1／3左右用在橡膠工業(yè)方面。其余大部用于非橡膠工業(yè)領(lǐng)域，主要用作聚合物的改性、膠黏劑和密封膠，以及少量作為油墨、涂料的添加劑。其中，瀝青改性用來制造建筑防水器材、道路鋪裝材料，烯烴塑料(PE、PP、PS)改性生產(chǎn)抗沖擊、 耐低溫的類彈性塑料制品。在膠黏劑中加上壓敏膠和熱熔膠等，更是其應(yīng)用發(fā)展的重點。在橡膠工業(yè)中，以SBS為主廣泛用于制鞋工業(yè)。以其制造的鞋品大底，防滑耐寒、柔軟抗折，已成鞋材的主流，占據(jù)50％以上的半壁江山。
二、聚烯烴類熱塑性彈性體（TPO）
聚烯烴熱塑性彈性體主要是指乙丙橡膠、丁腈橡膠(NBR)等橡膠與聚丙烯或聚乙烯共混，或者通過合成嵌段結(jié)構(gòu)的彈性體，形成的無需硫化就可以加工成型的一類熱塑性彈性體。具有成本低、密度小、化學(xué)抗性好等優(yōu)點，合成的單體主要為基本的石油化工原料，易于得到。這一類熱塑性彈性體主要包括共混物（如 PP/EPM、PP/EPDM 共混物、動態(tài)硫化的結(jié)晶聚烯烴共聚物/EPDM 共混物）、嵌段共聚物（OBC）、無規(guī)嵌段共聚物、接枝共聚物、立構(gòu)嵌段共聚物。
嵌段型熱塑性彈性體的相結(jié)構(gòu)示意圖
共混型熱塑性彈性體的相結(jié)構(gòu)示意圖
對于具有嵌段、接枝結(jié)構(gòu)的TPO，硬段和軟段通過化學(xué)鍵相連，對于物理共混或動態(tài)硫化共混體系的TPO，只需要軟段分散在硬段中，形成細小的分散相結(jié)構(gòu)即可。
TPO 類的產(chǎn)品主要包括POE、TPV 和 乙 烯-辛 烯 嵌 段 共 聚 物(OBC)等三種類型，廣泛應(yīng)用于電線電纜、家用電器、汽車制造業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，如POE 類產(chǎn)品的密度較低(0.863~0.915g/cm３ )，相對分子質(zhì)量分布窄，具有一定的結(jié)晶度，結(jié)晶部分的 PE 鏈節(jié)作為物理交聯(lián)承受載荷，非結(jié)晶的乙烯和辛烯長鏈提供彈性。因此 POE 既可以用作橡膠，又可以用作熱塑性彈性體，還可以作為塑料的 抗 沖 擊 改 性 劑.。
三、熱塑性聚氨酯彈性體（TPU） ：
TPU是一種(AB)n型嵌段線性聚合物，A為高分子量（1000~6000）的聚酯或聚醚，B為含2~12直鏈碳原子的二醇，AB鏈段間化學(xué)結(jié)構(gòu)是二異氰酸酯。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯(lián)或大分子鏈間輕度交聯(lián)，隨著溫度的升高或降低，這兩種交聯(lián)結(jié)構(gòu)具有可逆性。在熔融狀態(tài)或溶液狀態(tài)分子間力減弱，而冷卻或溶劑揮發(fā)之后又有強的分子間力連接在一起，恢復(fù)原有固體的性能。典型的TPU如氨綸等。
不同嵌段合成的TPU的力學(xué)性能
應(yīng)用：
TPU 內(nèi)胎：TPU 加工的內(nèi)胎緣于其優(yōu)異的機械性能，在保持優(yōu)異性能的前提下可以大幅減少內(nèi)胎的壁厚。
TPU智能薄膜(TSPU)：通過調(diào)節(jié)軟段相種類、鍵長以及軟硬段比例，可制得不同開關(guān)溫度的TSPU材料，由該材料制得薄膜的空洞尺寸將隨著溫度變化，用于智能織物、皮革、膜分離材料和藥物緩釋等。
TPU涂覆織物制品：TPU涂覆織物制品是通過熱熔方法將TPU涂覆于織物骨架材料上，經(jīng)設(shè)計成型而做成的一種制品，具有廣泛的應(yīng)用價值。
TPU 發(fā) 泡 顆 粒：最先由巴斯夫開發(fā)的TPU發(fā)泡顆粒廣泛應(yīng)用于運動鞋中底，可減輕鞋底重量，同時具有良好的反彈性和減震性，以減輕對腳踝的沖擊力,更好地保護穿戴者的安全。
阻燃改性TPU:TPU本身屬于易燃材料，一旦燃燒就會劇烈放熱釋放有毒氣體并產(chǎn)生煙霧，且伴有熔融滴落的現(xiàn)象。目前，TPU的應(yīng)用廣泛、社會對其需求量日益增長，且應(yīng)用的很多場合例如線纜包覆材料、汽車工業(yè)等。
四、熱塑性聚酯彈性體(TPEE)：
是一類含有 PBT聚酯硬段(結(jié)晶相,提供強度)和聚醚軟段(連續(xù)段)的嵌段線型共聚物。TPEE硬段的剛性、極性和結(jié)晶性使其具有突出的強度和較好的耐高溫性、耐蠕變性、抗溶劑性及抗沖性；軟段聚醚的低玻璃化溫度和飽和性使其具有優(yōu)良的耐低溫性和抗老化性。它兼具橡膠優(yōu)良的彈性和熱塑性塑料的易加工性。
TPEE 廣泛的應(yīng)用在汽車制件、液壓軟管、電纜電線、電子電器、文體用品、生物材料等領(lǐng)域。
五、聚酰胺類熱塑性彈性體（TPAE）：
TPAE是最新發(fā)展的一類交替嵌段共聚物彈性體，該類共聚物同時具備聚酰胺以及聚醚及聚酯的多種優(yōu)點，加工性好，耐高溫、耐溶劑性能好，抗蠕變尺寸穩(wěn)定性，耐磨損，同時具有良好的低溫柔性、抗沖擊性和回彈性。
可運用于汽車部件，運動用品，醫(yī)療用品，機械玩具與電氣工業(yè)等領(lǐng)域。
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小結(jié)
熱塑性彈性體材料由于其可循環(huán)利用及加工簡單的特點，使 TPE 在全球范圍內(nèi)的增長速度遠遠高于傳統(tǒng)橡膠。近年來，圍繞 TPE 材料高性能、功能型的研究十分活躍，許多新型的熱塑性彈性體品種不斷涌現(xiàn)，可以預(yù)計，隨著高分子合成技術(shù)和動態(tài)硫化技術(shù)的開發(fā)，熱塑性彈性體材料及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展將會越來越光明。另外，隨著我國對環(huán)保意識的增強TPE 這類環(huán)保型材料，勢必得到廣泛的重視及長遠的發(fā)展。
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參考文獻
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