關(guān)于熱塑性聚酯彈性體(TPEE),您想知道的都在這兒!
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。
工廠地址:東莞市黃江鎮(zhèn)田美南恒昌榮工業(yè)區(qū)
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導(dǎo)讀:當(dāng)前全國疫情已經(jīng)基本得到控制,復(fù)工情況良好,化塑人也基本就緒,各方面工作正在有條不紊地進(jìn)行著。本文特整理了有關(guān)熱塑性聚酯彈性體(TPEE)的反應(yīng)原理、性能特點、成型加工方法、改性和共混、國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)能、消費(fèi)情況以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面的干貨知識,助您更全面地了解行情。如有錯誤或遺漏,歡迎指正!
熱塑性聚酯彈性體(TPC-ET)又稱聚酯橡膠(或TPEE),是一類含有PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚軟段的線型嵌段共聚物,兼具橡膠優(yōu)良的彈性和熱塑性塑料的易加工性,軟硬度可調(diào),設(shè)計自由,是熱塑性彈性體中倍受關(guān)注的新品種。
●一、反應(yīng)原理●
TPEE主要由對苯二甲酸、BDO、PTMGE通過酯交換反應(yīng),縮聚反應(yīng)制備。其反應(yīng)方程式如下:
式中:HOOC-R''-COOH 為對苯二甲酸;HO-R'-OH為1,4-丁二醇、PTMEG等。
●二、性能特點●
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,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。
1、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)計條件時,用TPEE可縮小制品的橫截面積,減少材料用量。
2、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。
3、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。
4、耐化學(xué)介質(zhì)性
TPEE具有極好的耐油性,在室溫下能耐大多數(shù)極性液體化學(xué)介質(zhì)(如酸、堿、胺及二醇類化合物),其耐化學(xué)品的能力隨其硬度的提高而提高。
TPEE對大多數(shù)有機(jī)溶劑、燃料及氣體的抗溶脹性能和抗?jié)B透性能較好,對燃油滲透性僅為氯丁膠、氯磺化聚乙烯、丁腈膠等耐油橡膠的1/3-1/300。
5、耐候性、耐老化性
TPEE在水霧、臭氧、室外大氣等各種外界條件下,化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良。大多數(shù)熱塑性彈性體(TPE)一樣,在紫外光作用下會發(fā)生降解(310nm以下的紫外光是降解的一個主要因素);
因此對于室外應(yīng)用或制品受陽光照射的條件,配方中應(yīng)添加紫外光防護(hù)助劑,其中包括炭黑和各種顏料或其他屏蔽材料,酚類防老劑和苯并三唑型紫外光屏蔽劑并用,能夠有效地起到防紫外光老化。
6、高回彈性
將TPEE材料應(yīng)用到彈簧中,可使彈簧具有很長的使用壽命,能夠幫助火車很平穩(wěn)地啟動、加速、減速以及停止等。和金屬彈簧所不同的是,它不會生銹、也不會在自然環(huán)境條件下發(fā)生惡化、或者造成彈性破裂和損失等。而與橡膠材料相比,具有更大的重復(fù)使用性,還能保持很好的彈性。
7、加工成型性
TPEE具有優(yōu)良的熔融穩(wěn)定性和充分的熱塑性,故而具有良好的加工性,可采用各種熱塑性加工工藝進(jìn)行加工,如擠出、注射、吹塑、旋轉(zhuǎn)模塑及熔融澆鑄成型等。
在低剪切速率下,TPEE熔體粘度對剪切速率不敏感,而在高剪切速率下,熔體粘度隨剪切速率升高而下降。由于TPEE熔體對溫度十分敏感,在10℃變化范圍內(nèi),其熔融粘度變化幾倍至幾十倍,因此成型時應(yīng)嚴(yán)格控制溫度。
●三、成型加工方法●
1、擠出成型
采用特定的單螺桿或雙螺桿擠出機(jī),可將TPEE擠出成型為片材、管材、棒材、纖維、薄膜等形式。
2、注射成型
用注射成型方式可以將TPEE加工成各種形狀和尺寸的制品,因需要一定的塑化和熔融,TPEE更適用于螺桿式的擠出機(jī)。
3.吹塑成型
要求成型樹脂擁有較高的熔體黏度和熔融強(qiáng)度。
4.其它成型工藝
包括旋轉(zhuǎn)成型和熔融澆鑄工藝成型
●四、改性和共混●
TPEE具有良好的柔韌性,熔體穩(wěn)定性高,熔體粘度低,可用于提高塑料高低溫沖擊強(qiáng)度(韌性),柔順性和共混體系兼容性,提供一定彈性。TPEE主要用于改性POM、PBT、PET等,與PVC共混、與PP、聚縮醛和CO-烯烴交替共聚物共混,與其它彈性體共混等。
1、改性POM
要求:兼容性好,熔點接近,改性后能滿足要求。優(yōu)點:加入3-5%,即可得到良好的韌性,TPEE可用于做高要求聚甲醛。TPEE和聚甲醛有良好的兼容性,熔點接近,容易加工。改性聚甲醛具有良好的韌性??捎糜谥谱飨酏X輪,汽車零件等。
2、改性PBT/PET/PA
要求:兼容性好,熔點接近,改性后能滿足要求。
優(yōu)點:加入3-5%,即可得到良好的韌性,TPEE可用于做高要求改性。TPEE與PBT/PET/PA有良好的兼容性,熔點接近,容易加工。改性后的產(chǎn)品用于高要求場所。在TPEE和聚酯的共混物中加入擴(kuò)鏈劑,效果會更好,或用聚碳代替部分聚酯。
3、與PVC共混
要求:改善室溫和低溫柔順性,提高抗曲撓性能。
優(yōu)點:TPEE與PVC兼容性好,加入TPEE后,明顯改善了PVC的低溫柔順性,顯著提高了其耐曲撓能力,降低了脆化點;提高了耐磨性、抗張強(qiáng)度、伸長率、硬度及撕裂強(qiáng)度。TPEE含量上升,則脆化溫度和高溫下熱變形隨之而降低,力學(xué)性能如模量、扯斷伸長率、硬度、耐磨、撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、動態(tài)模量和沖擊強(qiáng)度等都隨之上升。當(dāng)TPEE含量為75%時,TPEE分散在PVC連續(xù)相中;TPEE含量為85%時,共混物的形態(tài)為兩相連續(xù),有兩個結(jié)晶相,一個玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
五、主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能●
2019年末,中國共有TPEE生產(chǎn)企業(yè)5家,產(chǎn)能合計74,000噸/年,較2018年末增加30,000噸/年,主要是新疆藍(lán)山屯河聚酯有限公司新增了3萬噸/年的產(chǎn)能。
從上表可以看出,國內(nèi)TPEE2019年的行業(yè)集中度很高,CR3為92%。由于藍(lán)山屯河2019年第三季度新增了3萬噸/年的產(chǎn)能,因此其產(chǎn)能份額一下子躍升到全國第一,達(dá)到54%的份額;而原本第一的儀征化纖則降至第二位,份額為27%。目前國內(nèi)只有這兩家產(chǎn)能在萬噸以上,其余廠家在3000-8000噸/年不等。
從產(chǎn)能的地區(qū)分布來看,TPEE目前主要分布在新疆、江蘇、四川和上海四個省市,國內(nèi)其他省市沒有TPEE產(chǎn)能。新疆由于藍(lán)山屯河巨大產(chǎn)能的存在,因此占市場總量的一半以上,達(dá)到54%,而江蘇兩家企業(yè)合計占38%,剩下的四川和上海各占4%。
2019年,預(yù)計國內(nèi)TPEE總產(chǎn)量約為15,000噸,開工率為20%。行業(yè)開工率一直較低主要是由于TPEE合成工藝復(fù)雜、生產(chǎn)控制要求高,因此廠商的生產(chǎn)不穩(wěn)定;此外還有我國TPEE工業(yè)化生產(chǎn)時間比較晚,TPEE市場被國外廠家控制,國產(chǎn)TPEE需要時間奪取市場。
六、消費(fèi)情況●
2019年,國內(nèi)TPEE消費(fèi)量約為25500噸,同比增長9%。TPEE主要應(yīng)用于汽車、軌道交通、工業(yè)管道、醫(yī)療衛(wèi)生、運(yùn)動休閑、電子電器等領(lǐng)域。
七、產(chǎn)品應(yīng)用●
1、天線
其優(yōu)異的耐外部環(huán)境,耐臭氧,耐紫外線,耐侯性,可以減少信號接收損失,廣泛應(yīng)用于汽車天線和手機(jī)天線。
2、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管TPEE在這一零部件的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。吹塑成型可以減少部件的數(shù)量和安裝的流程,從而使部件成本小于傳統(tǒng)橡膠方案。
空氣導(dǎo)管
3、傳動軸防塵罩
TPEE較氯丁橡膠在防塵罩的應(yīng)用具有重量輕、耐候性佳、可回收等優(yōu)點。
4、安全氣囊殼體
可以達(dá)到以下要求:從-35℃到85℃所需要的剛性,在打開時沒有爆裂和碎片在打開時,能保證系統(tǒng)固定在原位殼體能承受前端的撞擊,15年使用壽命,可以噴涂,且不影響功能。
安全氣囊5、汽車燃料蒸汽管
優(yōu)異的耐化學(xué)性能和低燃料滲透性。
6、液壓管
TPEE主要用于增強(qiáng)管內(nèi)層,其優(yōu)異的耐油性使其具有近6年的使用壽命,同時在60-80℃的工作環(huán)境下,可以輕易達(dá)到SAE 100R7標(biāo)準(zhǔn)。
7、充氣管
TPEE優(yōu)異的耐壓性能、極佳的蠕變性能及螺旋回彈性也好于PA11和TPU。
8、氣制動管
卡車通過氣制動管來進(jìn)行制動,TPEE制成的氣制動管符合ISO 7628標(biāo)準(zhǔn)。
9、堵蓋、密封蓋具有出色的耐化學(xué)性和耐侯性,使其用于密封汽車結(jié)構(gòu)件以防止腐蝕,比其他的彈性體有更加優(yōu)秀性能及更長的使用壽命。
10、齒輪消音齒輪
用于電子器件和玩具的齒輪。比如CD/DVD的滑軌部分、便攜攝像機(jī)的內(nèi)部件。具有良好的形狀穩(wěn)定性,耐磨性和低噪音等性能。
11、電子器件和光纜擠出系列產(chǎn)品