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集橡膠塑料優點于一身，新型高分子材料他做到了

文章來源：賢集網更新時間：2023-04-12 16:49:44

橡膠，塑料這兩個詞已經經常出現在日常生活中，那你知道嗎？有這樣一種材料，它具有具有介于橡膠與塑料中間的特征，融合了兩者的優點于一身，他就是熱塑性彈性體，今天來探索一下他身上的奧秘吧！

什么是熱塑性彈性體？

熱塑性彈性體（Thermoplastic elastomer）也被稱作為熱塑性橡膠（Thermoplastic rubber），簡稱TPE或TPR，是一種兼具橡膠和熱塑性塑料特性的高分子材料。在室溫下呈現橡膠特性，而在高溫下又能塑化成型。具有加硫橡膠的性質，但加工過程無須硫化。因此TPE具有介于橡膠與塑料中間的特征。

其結構特點是由化學鍵組成不同的樹脂段和橡膠段，樹脂段憑借鏈間作用力形成物理交聯點，橡膠段是高彈性鏈段，貢獻彈性。塑料段的物理交聯隨溫度的變化而呈可逆變化，顯示了熱塑性彈性體的塑料加工特性。

熱塑性彈性體與一般塑料材料有何差異？

要具體描述熱塑性彈性體與一般塑料的區別并不容易，較大的差異為熱塑性彈性體在常溫下，具有高伸長率、高回彈率、低壓縮永久變形率、及低脆化溫度等特性，而一般的塑料在受到應力之后則會產生永久變形或斷裂。

熱塑性彈性體(TPE)有哪些優勢？

1. 可用一般的熱塑性塑料成型機加工，不需要特殊的加工設備。

2. 生產效率大幅提高，可直接用橡膠注塑機硫化。

3. 易于回收利用，降低成本，生產過程中產生的廢料可直接再利用。

4. 熱塑性彈性體大多不需要硫化或硫化時間很短，可以有效節約能源。

5. 由于TPE兼具橡膠和塑料的優點，為橡膠工業開辟了更廣領域。

6. 可用于幫助塑料材料的增強，增韌改質。

由于TPE具有橡膠、塑料的雙重性能，因而用途非常廣泛，包括：膠鞋、粘合劑、汽車零部件、電線電纜、膠管、涂料、擠出制品、摻合劑等。涉及的范圍包括汽車、電氣、電子、建筑及工藝與日常生活等各領域。可以說除了不適于制造充氣輪胎外，非胎橡膠制品很多已可用熱塑性彈性體取代，因此，TPE的進展十分引人注目。

熱塑性彈性體的發展

TPE自1960年進入生產期開始，其發展以10年為一代，從第一代到第四代，每個時代具有代表性TPE的研發歷史及其所含品種分布情況如下表、下圖所示。

第一代TPE初期，拜耳公司利用先進的PU技術，推出了含有軟段的PU（TPU）。而規范化TPE概念的建立，則是在殼牌化學公司利用有機鋰以優良的嵌段聚合物合成技術開發出SBS之后。自從開發了SBS，對TPE結構和性能的研究則通過微相分離結構來研究。這也同樣適用于各種嵌段共聚物，即推出了將SBS中的C=C不飽和鍵，以氫加成的方式達到飽和化的SEBS。或以此PS作為硬段的更具耐熱性、耐油性的芳香族聚酯（TPEE）和聚酰胺等第二代和第三代TPE。另外，通過改進齊格勒催化體系，得到了由EPM和PP共混的TPE（TPO），它是在第二代TPE初期，由尤尼羅伊爾化學公司首先開發。為了改善其拉伸強度、扯斷伸長率、壓縮永久變形及耐油性等性能。孟山都公司引入了動態硫化技術，推出了第三代TPE-TPU。

熱塑性彈性體加工中取消了傳統橡膠硫化工藝過程，可像塑料那樣用注壓、擠出、吹塑、模壓等方法成型，而且成型速率比傳統硫化橡膠要快，其成型腳料可再用。所以，這類材料可節約設備投資、節約能源及人力，具有很強的競爭力。

主要的TPE的種類介紹

TPE的種類很多，其應用也非常廣泛。下面僅就其中最主要的苯乙烯類、聚烯烴類、聚氨酯類和聚酯類四種熱塑性彈性體的性能及應用做一簡要介紹。

1、苯乙烯類熱塑性彈性體

苯乙烯類熱塑性彈性體包括SBS、SEBS、SIS、SEPS等產品

苯乙烯類熱塑性彈性體是指由聚苯乙烯鏈段為硬段（S），聚丁二烯烴鏈段為軟段（D）的三嵌段共聚物（SDS）或多嵌段共聚物，其中以軟段為聚丁二烯（B）的嵌段共聚物(SBS)為主要產品。此外，還有以聚異戊二烯為軟段的嵌段共聚物（SIS）及SBS加氫化產物（SEBS）等。

其中，SBS具有熱塑性彈性體的共性。而且嵌段共聚物（SBS）是我國獨立研制開發成功的熱塑性彈性體，有第三代合成橡膠之稱，是70年代以來發展最快的合成橡膠新品種之一。

總括起來，SBS主要有4大用途：（1）可生產橡膠制品；（2）可作合成樹脂改性劑；（3）可作粘合劑；（4）可作瀝青改性劑。

近日，中國石化海南巴陵化工新材料有限公司17萬噸/年苯乙烯類熱塑性彈性體項目一次投產成功，工藝流程全線貫通，產出合格SBS產品。該項目采用中國石化自主研發的成套工藝技術，可通過切換操作生產出性能各異、多種牌號的苯乙烯類熱塑性彈性體產品，靈活應對市場，滿足客戶差異化、定制化需求；可充分發揮海南煉化原料資源優勢、巴陵石化在苯乙烯類熱塑性彈性體產品領域的技術創新優勢和海南自貿港區位優勢，降低原料成本及物流成本，延伸海南煉化乙烯項目產業鏈，實現產業鏈上下游整體效益最大化。

2、聚烯烴類熱塑性彈性體

聚烯烴類熱塑性彈性體（TPO）由橡膠和聚烯烴構成。通常橡膠組分為三元乙丙橡膠（EPDM）、丁腈橡膠（NBR）和丁基橡膠；聚烯烴組分主要為聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）。當前用得較多的是EPDM/PP。

聚烯烴熱塑性彈性體是熱塑性彈性體（TPE）中增長最快的一個品種，1995年世界消費量約為28.62萬噸，TPO市場約占TPE市場的27%，居第二位。1998年世界TPO消費量約為56.70萬噸，2000年世界TPO市場占TPE市場的29%，仍居第二位。今后幾年世界TPO需求增長率可達10%以上。

TPO具有優異的耐候性、耐臭氧、耐紫外線及良好的耐高溫和耐沖擊性能，具有加工簡便、成本低、可連續生產及其它熱塑性彈性體共有的優點，廣泛用于汽車、電子電氣、工業部件及日用品等領域。

我國開發應用TPO較晚。隨著汽車產業的迅猛發展及對汽車零部件配套件用TPO的需求量日趨增加，目前國產TPO專用料已能替代進口汽車專用料，基本能滿足我國汽車工業的需要。我國開發的動態全硫化法TPO產品已取得初步科研成果，但至今尚未實現規模化生產。

3、聚氨酯類熱塑性彈性體

聚氨酯類熱塑性彈性體（TPU）一般是由平均相對分子質量為600～4000的長鏈多元醇（聚醚或聚酯）和相對分子質量為61～400的擴鏈劑及多異氰酸酯加成聚合的線性高分子材料由于硬、軟段的配比可以在很大范圍內調整，因此所得到的熱塑性聚氨酯既可以是柔軟的彈性體，又可以是脆性的高模量塑料，也可制成薄膜、纖維，是目前TPE中唯一能夠做到的品種。

TPU具有極好的耐磨性、耐油性和耐寒性，對氧、臭氧和輻射等都有足夠的抵抗能力，同時作為彈性體具有很高的拉伸強度和斷裂伸長率，還兼具壓縮永久變形小、承載能力大等優良性能。近年TPU已在國民經濟的許多領域如制鞋行業、醫療衛生、服裝面料和國防用品等行業得到了廣泛的應用。

但其缺點是:耐老化性差、濕表面磨擦系數低、容易打滑，而且TPU具有強極性；在加工過程中，當剪切作用強烈時，內部易發熱，從而發生降解。其熔體黏度對溫度依賴性強，較小的溫度變化就能引起其黏度的急劇變化，因而加工溫度范圍窄，再加之成本較高，價格昂貴進一步限制了TPU的推廣應用。

4、聚酯類熱塑性彈性體

聚酯類熱塑性彈性體是一類以聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）為硬段（結晶相），聚醚或聚酯為軟段的嵌段共聚物（非晶相），俗稱聚酯熱塑性彈性體或聚酯橡膠。美國杜邦公司是生產這一產品世界上最著名的公司，其產品按硬度可以分為40D，55D，63D和72D 四個系列，此外還有美國通用電子塑料、盧森堡、日本及荷蘭等國的公司。

熱塑性聚酯彈性體有很多優良的性能，如在低應變下其拉伸應力比相同硬度的其他聚合物制品大，連續使用中發熱小，有優異的耐缺口增長性，因此聚酯彈性體有優良的耐彎曲疲勞特性。優良的韌性和回彈性、良好的耐蠕變性、耐磨性、抗彎曲疲勞性、低溫下良好的韌性是其他彈性體無法比擬的。使用溫度為-55～110℃、耐化學腐蝕性好、耐油性優良是聚酯彈性體最突出的優點。

聚酯熱塑性彈性體的應用越來越廣泛。在汽車組件系統的應用包括:安全汽囊張開門、保CVJ持罩、進風口導管、重型卡車及越野車設備部件。工業產品方面包括:驅動及惰輪皮帶、能量控制組件、齒輪、軟管和導管、泵隔板、密封圈、沖擊及噪聲吸收連接器和扣件、電線、電纜套。消費用品方面包括:家電、鞋、家具、電動工具、體育用品及其他產品組件等。

未來我國TPE行業發展重點

與傳統橡膠加工工藝相比，熱塑性彈性體適用于普通的塑料加工手段，更適合于規模化生產；與傳統橡膠的性能相比，它不僅具備橡膠的基本性能，而且大大勝出，進入了橡膠性能所達不到的領域。TPE現已成為廣泛替代傳統橡膠和部分塑料的極具發展前景的新型材料。尤其我國汽車工業快速發展，需要大量進口TPE滿足國內市場需求，因此今后國內要加大TPE的開發力度與產業化速度，關注國際發展潮流。

未來我國TPE行業的重點應在以下幾點：

（1）開發金屬催化劑合成的新型TPE；

（2）加快動態硫化技術和納米復合材料技術產業化和推廣應用；

（3）從再利用、輕量化和高性能的角度考慮，未來TPE最大市場是汽車材料，因此要推進汽車工業需要的TPE國產化進程；

（4）加大TPE改性和與其他樹脂并用技術開發，提升TPE材料性能；（5）研究新型TPE配方、加工助劑的使用、加工設備和加工工藝。

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來源：賢集網
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