搞不清TPE/TPR/TPV/TPU/TPEE?戈塑幫你全面整理!
東莞市戈塑新材料有限公司
中國智造 匠心造材(東莞市戈塑新材料有限公司)專注彈性體TPE/TPR/TPU/TPV/TPEE的研發(fā)與生產(chǎn),塑造每一顆環(huán)保材料的品質(zhì)與創(chuàng)新。
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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(fù)合材料。
因歷史和使用習(xí)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(xí)慣以英文縮寫字母TPE 統(tǒng)稱熱塑性彈性體。還有一種說法是,TPE是熱塑彈性體總稱,TPU是熱塑性聚氨酯,TPV硫化熱塑性彈性體,TPR國內(nèi)普遍認(rèn)為是鞋底料。
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(dú)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(jī)氟類(TPF)、有機(jī)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。
熱塑性彈性體的分類 動(dòng)態(tài)全硫化:是指在熱塑性樹脂與橡膠熔融共混時(shí),橡膠相在交聯(lián)劑作用下發(fā)生化學(xué)交聯(lián),并借助強(qiáng)烈的機(jī)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(jìn)行熔融共混時(shí),加入使其硫化的交聯(lián)劑,利用密煉機(jī)、螺桿機(jī)等機(jī)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(dòng)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1/4,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。 ★TPV 在-60℃~+135℃可正常使用;不承受負(fù)荷時(shí),耐高溫能達(dá)到+150℃。 ★ 軟硬度應(yīng)用范圍廣,25A—70D; ★ 易染色的優(yōu)點(diǎn)大大提高了制品設(shè)計(jì)的自由度。 ★綠色環(huán)保,可回收使用,且反復(fù)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(dòng)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(dāng)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(qiáng)抵抗力,在酸堿環(huán)境下長時(shí)間使用后仍能保持原有特性。 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(xí)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(jìn)為高度硫化橡膠(近似于TPV),但又添加部分SEBS 進(jìn)行改性,所以碰到日本客戶時(shí)需要多多詢問。 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,與PP塑料熔融共混,形成IPN型TPS(所謂IPN,實(shí)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(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,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(xí)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(jià)格在45 左右,且產(chǎn)能相當(dāng)緊張(日本汽車行業(yè)消耗)。 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(diǎn):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(dú)成型。 缺點(diǎn):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(shí),其強(qiáng)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(jìn)行了一系列性能改進(jìn),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(qiáng)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(diǎn): 改性后的TPE 耐溫可以到110℃,V0 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(jī)線等應(yīng)用上較為常見,主要生產(chǎn)廠家來自臺(tái)灣地區(qū),但價(jià)格昂貴。 TPR 最初是美國人首先起出來的,當(dāng)時(shí)熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一的命名,習(xí)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(yīng)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(tái)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(gè)概念,表示熱塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,習(xí)慣稱為熱塑性丁苯橡膠,即在國內(nèi)TPE=苯乙烯類TPE。 但是,因?yàn)闅v史和翻譯問題,TPV(熱塑性動(dòng)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?yàn)檫@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(jià)格比TPV 低的多了。 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。 優(yōu)點(diǎn):TPU 具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)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(diǎn):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(zhǔn),加工成本高。 熱塑性聚酯彈性體簡稱TPEE或COPE,是一類含有PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段(結(jié)晶相)和脂肪族聚酯或聚醚(非晶相)軟段的線型嵌段共聚物。TPEE屬于高性能工程級彈性體,具有機(jī)械強(qiáng)度高、彈性好、抗沖擊、耐蠕變、耐寒、耐彎曲疲勞性、耐油、耐化學(xué)藥品和溶劑侵蝕等優(yōu)點(diǎn),具有良好的加工性,并可填充、增強(qiáng)及合金化改性,在汽車零部件、液壓軟管、電纜電線、電子電器、工業(yè)制品、文體用品、生物材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 TPEE的物理化學(xué)性能: ●力學(xué)性能 通過對軟硬段比例的調(diào)節(jié),TPEE的硬度可以從邵氏D32到D80變化,其彈性和強(qiáng)度介于橡膠和塑料之間。與其他熱塑性彈性體(TPE)相比,在低應(yīng)變條件下,TPEE模量比相同硬度的其他TPE高。當(dāng)以模量為重要的設(shè)計(jì)條件時(shí),用TPEE可縮小制品的橫截面積,減少材料用量。 ●拉伸強(qiáng)度 與聚氨酯彈性體(TPU)相比,TPEE壓縮模量與拉伸模量要高得多,用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件,前者可以承受更大的負(fù)載。在室溫以上,TPEE彎曲模量很高,適宜制作懸臂梁或扭矩型部件,特別適合制作高溫部件。TPEE低溫柔順性好,低溫缺口沖擊強(qiáng)度優(yōu)于其他TPE,耐磨耗性與TPU相當(dāng)。TPEE具有優(yōu)異的耐疲勞性能,與高彈性特點(diǎn)相結(jié)合,使該材料成為多次循環(huán)負(fù)載使用條件下的理想材料,適宜制作齒輪、膠輥、撓性聯(lián)軸節(jié)、皮帶等。 ●耐熱性能 TPEE具有優(yōu)異的耐熱性能,硬度越高,耐熱性越好。TPEE的使用溫度非常高,能適應(yīng)汽車生產(chǎn)線上的烘漆溫度(150-160℃),并且它在高溫下機(jī)械性能損失小。在120℃以上使用,TPEE拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TPU。此外,TPEE還具有出色的耐低溫性能。TPEE脆點(diǎn)低于-70℃,并且硬度越低,耐寒性越好,大部分TPEE可在-40℃下長期使用。由于在高、低溫時(shí)表現(xiàn)出的均衡性能,TPEE的工作溫度范圍非常寬,可在-70-200℃使用。