热塑性橡胶

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概述

　　thermoplastic elastomer,elastoplastics 简称TPE，又称热塑性弹性体,是一类在常温下显橡胶弹性、受热时具可塑性的高分子材料。它具有普硫化胶的类似物性，但不需硫化，可与热塑性树脂一样，用普通塑料加工方法成型，制品可回收再加工而不失基本性能。这种新型材料的开发，给橡胶工业带来重革新。它打破了橡胶和塑料之间的传统界限，在节能、省力和防止环境污染方面，更具经济和社会效益。然而，TPE的耐热性和机械强度、价格、变形等均不够理想。近年来，除进行改性外，还不断出现新品种

沿革

　　最早的TPE是聚氨酯橡胶(TPU)，1958年由联邦德国法本拜耳公司试制成功。1963年，菲利浦石油公司首次生产了一种热塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SBS)；接着，1965年,美国壳牌化学公司除了生产SBS外,还增添了聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SIS)。这两种都是苯乙烯嵌段共聚物(SBC)型。70年代初，由尤尼罗伊尔公司开发了热塑性聚烯烃橡胶 (TPO)；聚酯型TPE(CPE)也由杜邦公司首次实现了商品化。至70年代中期，已开发了20余种类型,200余种产品，生产厂家在100个以上。70年代末，世界TPE产量约为220kt，占合成橡胶总产量的3.6％，平均年增长率为 15％～20％。预计至1987年，需求量将达455kt，占合成橡胶的5.6％。

分类

　　TPE分子结构中都具有刚性链段(硬段)和柔性链段（软段）。前者主要影响产物的弹性、低温性能以及硬度、撕裂强度、模量等；后者则由于分子链间的氢键和易于形成晶区而产生轻度化学交联和物理交联。它们在受热或溶解时被破坏，聚合物产生塑性流动，但冷却后又恢复原状。不同类型的TPE,其结构、性能、用途及生产方法均不同。

　　①TPU型软段是聚醚或聚酯,硬段是聚氨酯或聚脲所组成。是由过量的二异氰酸酯与双端羟基的聚酯或聚醚，以及低分子量的扩链剂二元醇或二元胺反应而成。TPU的最大特点是硬度高，富有弹性，耐磨性优异,具有良好的机械强度、耐油性、耐臭氧性和低温性能；但耐老化性较差，尤其是在潮湿状态下更为明显，蓄热性也较大。主要用于成型制品，如电线和电缆、薄膜及板材、涂料以及胶粘剂等。

　　②SBC型主要有线型SBS和星型(SB)nR之分。硬段为S,即塑料段；软段为B,即橡胶段。前者为“分散相”，后者为“连续相”。工业上的生产是采用单官能团有机锂化合物为引发剂,在烃类溶剂中,经三步、两步或偶联法、两步混合等方法加料。这种TPE具有良好的抗张强度、伸长率、回弹性、耐磨性、抗曲挠性和易加工性；但使用温度低,不耐油,抗老化性差。其加氢产品(S-EB-S)的各项指标有所改善，故称SBS的第二代橡胶。SBC型主要用于制鞋、塑料改性、胶粘剂、汽车零部件等。

　　③TPO型由二元或三元乙丙橡胶与热塑性聚烯烃(如聚乙烯或聚丙烯)通过混炼而成。在某些场合下，也可能是乙丙橡胶与两种热塑性聚烯烃（如聚乙烯、聚丙烯、聚1－丁烯）的三元混合物。其性能主要取决于乙丙橡胶的结晶度和两种原料的混合配比。由于分子链中无双键存在，所以热稳定性及抗紫外线性能很好，耐无机酸、碱、盐以及有机物,低温柔性良好，且密度小,原料易得,生产简便,成本低廉；但抗张强度低，耐磨及耐油性能不够理想。TPO型在非轮胎领域中有广泛的用途,如用作塑料改性剂、汽车零件、电缆、电器零件、耐热传动带、建筑材料、体育器材、医药用品以及制鞋玩具等。

　　④CPE型由两种长短链酯结构组成的嵌段共聚物。硬段为结晶相，是低分子二元醇；软段连续相为无定形，可由二元羧酸及其衍生物、长链可聚二元醇和低分子量二元醇经传统的酯交换法合成。硬段聚酯熔点约204℃。由于微晶的高熔融温度，故其使用温度范围宽（－55～150℃），制品牢度、弹性、耐油及耐化学性都很好,但成本较高。CPE型可制作管材、型材、小型轮胎、带钢嵌体的低温履带、球类、消防带、电缆包皮、密封垫圈等。