什么是热塑性弹性体设计
TPU-聚氨酯热塑性弹性体Thermoplastic polyurethane elastomer——聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU,是一种(AB)n型嵌段线性聚合物,A为高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚,B为含2-12直链碳原子的二醇,AB链段间化学结构是用二异氰酸酯,通常是二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)连接。热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联,随着温度的升高或降低,这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱,而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起,恢复原有固体的性能。
目前,热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语TPR表示热塑性橡胶,TPE表示热塑性弹性体,两者在有关联的资料著作中均有使用。为统一起见,都以TPE或热塑性弹性体称之。
TPS-苯乙烯类TPE(SBS、SIS、SEBS、SEPS)——为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能最接近SBR橡胶,约占全部TPE一半左右。
机械共混主要是部分交联NBR混入PVC中形成的共混物(PVC/NBR)。TPVC实际说来不过是软PVC树脂的延伸物,只是因为压缩变形得到很大改善,从而形成了类橡胶状的PVC。这种TPVC可视为PVC的改性品和橡胶的代用品,主要用其制造胶管、胶板、胶布及部分胶件。
TPEE-热塑性聚酯弹性体Thermoplastic polyester elastomer,是PET与聚醚的共聚物——以杜邦公司Hytrel为代表,虽然Hytrel在1972年就已工业化,但其应用的发展势头远远不如TPV。由于价格高,也限制它在一般用途的使用,大多用于要求苛刻的高端制品。
弹性体具有优越的物理、化学性能且易于加工,同时,该产品还具有无毒、无污染并可回收二次加工的环保优势。因此,在众多工业领域被大范围的应用,如:玩具、运动器材、鞋材、文具、五金、电动工具、通讯、电子科技类产品、食品和饮料包装、家用电器、厨房用品、医疗器械、汽车、建筑工程、电线电缆等。
耐拉伸性能优异,抗张强度最高可达十几个Mpa,断裂伸长率最高可达十倍以上;
长期耐温可超过70℃,低温度的环境性能好,在-60℃温度下仍能保持良好的绕曲性;
鱼饵(海中钓鱼假鱼饵),扩胸条(拉力器),运动器材手把(如健身器材握把),潜水器材(如蛙鞋,游泳镜带),脚踏车配件。
TPU-聚氨酯热塑性弹性体Thermoplasticpolyurethaneelastomer,聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU,是一种(AB)n型嵌段线性聚合物,A为高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚,B为含2-12直链碳原子的二醇,AB链段间化学结构是用二异氰酸酯,通常是二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)连接。热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联,随着温度的升高或降低,这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱,而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起,恢复原有固体的性能。
如手机耳机线,鼠标线,电脑排线,连接线,潜水电线,电线接头等。产品分为非阻燃,符合ROHS环保阻燃,无卤阻燃三类。
如弹性触点开关,弹性卡簧,手机耳塞,对讲机天线,游乐器方向盘,摄像头底座;注塑电器制品,小家电配件,吸尘器管子,洗碗机管子,空调排水波纹管,冰箱门封条;
随着美国和欧洲汽车产量的增加,以及中国及环太平洋地区一些国家工业的迅速发展,TPE应用日益扩大,近年来增长强劲的是动态硫化热塑性弹性体(TPV)。其在以汽车为中心的应用市场连续保持年均增长15%以上,作为替代软PVC和橡胶的新型高性能材料,具有成本和性能上的优势。国外报道预测,未来几年苯乙烯类热塑弹性体(TPS)仍居用量之首,但是所占份额呈下滑趋势;随着TPO进入汽车和医疗市场,替代传统的热固性橡胶和聚氯乙烯材料等,TPO市场占有率将逐步扩大,消费量迅速增加。未来几年全球TPE消费将提速,预计年均需求增长率将达到7%左右。
简化加工工艺,节约加工能耗与设备资源,加工周期短,降低生产所带来的成本,提高工效;
热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦称热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber-TPR),是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性之材料,热塑性弹性体具有多种可能的结构,最根本的一条是需要有至少两个互相分散的聚合物相,在正常使用温度下,一相为流体(使温度高于它的Tg─玻璃化温度),另一相为固体(使温度不高于它的Tg或等于Tg),并且两相之间有相互作用。即在常温下显示橡胶弹性,高温下又能塑化成型的高分子材料,具有类似于橡胶的力学性能及使用性能、又能按热塑性塑料来加工和回收,它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。因此,热塑性弹性体可象热塑性塑料那样快速、有效的、经济的加工橡胶制品。就加工而言,它是一种塑料;就性质而言,它又是一种橡胶。热可塑性弹性体有许多优于热固性橡胶的特点。
热塑性弹性体(TPE,Thermoplastic Elastomer),又称热塑性橡胶(TPE,Thermoplastic Rubber),是新型弹性体,它经历了四个发展阶段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了长期发展,涌现出许多工业化产品,成为与传统硫化橡胶强有力的竞争对手。
TPVC-聚氯乙烯热塑性弹性体,是Polyvinyl chloride based thermoplastic的简称——分为热塑性PVC和热塑性CPE两大类,前者称为TPVC,后者称为TCPE。TPVC主要是PVC的弹性化改质物,又分为化学聚合和机械共混两种形式。化学聚合可通过下面四种方式制取:1)高聚合度纯PVC(HPVC);2)部分交联PVC;3)离子交联PVC;4)特殊共聚PVC。
热塑性弹性体经历了四个发展阶段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了长期发展,涌现出许多工业化产品,成为与传统硫化橡胶强有力的竞争对手。
相关资料报道,2003年全球TPE消费量约为1 85万吨,过去10年全球保持年均6%左右上涨的速度,2003年比2002年增长了6.4%。目前TPE消费结构中TPS约占44%、TPO占31%、TPU占9.5%、TPEE占6.5%、其他TPE占9%。运输工业及有关行业已成为TPE头号下游消费市场,2003年用量约为105万吨。
但总的说来,TPE的优点仍十分突出,而缺点则在一直在改进之中,作为一种节能环保的橡胶新型原料,发展前途十分看好。
热塑性弹性体因其具有弹性并能采用塑料加工方式,它的应用领域很广:汽车、电子电气、办公用品、运动物品
我国是TPE重要的消费市场,2003年消费量约为30万吨,其中主要是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物(SBS)。随着我们国家近年来汽车工业快速地发展,TPO类热塑弹性体的应用将迅猛增加,预计未来几年我国TPE的消费年均增长率将超过12%,。我国已成为全世界TPE需求量开始上涨最快的国家之一,而且尤其是以汽车为中心应用市场将保持年均15%~20%的高速增长。
聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料中的一个品种,由于其结构具有软、硬两个链段,可以对其进行分子设计而赋予材料高强度、韧性好、耐磨、耐油等优异性能,它既具有橡胶的高弹性又具有塑料的刚性,被称之为“耐磨橡胶”。由于其极其优异的性能而大范围的应用于汽车、建筑、矿山开采、航空航天、电子、医疗器械、体育制品等多个领域,成为极具发展前途的合成材料制品。
热塑性弹性体是一种性能独特的人造热可塑性弹性体,有很广泛的用途。其优良的产品适用性来源于其特殊的分子结构的可调整性和可控制性,从而表现出以下
——为广大产品设计师提供了巨大的发挥空间,这无疑对您创新产品,增加价值,引领市场潮流提供了巨大的帮助。
1.TPE的耐热性不如橡胶,随着温度上升而物性下降幅度较大,因而适合使用的范围受到限制。
从1938年德国Bayer最早发现聚氨酯类TPE,1963年和1965年美国Phillips和Shell开发出苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美欧日各国开始批量生产烯烃类TPE以来,技术不停地改进革新,新的TPE品种不断涌现,构成了当今TPE的庞大体系,使橡胶工业与塑料工业结合联姻大大向前迈进了一步。
TPO-聚烯烃热塑性弹性体Thermoplastic Polyolefin——烯烃类TPE系以PP为硬链段和EPDM为软链段的共混物,简称TPO。由于它比其它TPE的比重轻(仅为0.88),耐热性高达100℃,耐天侯性和耐臭氧性也好,因而成为TPE中又一发展非常迅速的品种。
TPV-动态硫化热塑性弹性体ThermoplasticVulcanizate——1973年出现了动态部分硫化的TPO,特别是在1981年美国Mansanto公司开发成功以Santoprere命名的完全动态硫化型的TPO之后,性能又大为改观,最高温度可达120℃。这种动态硫化型的TPO简称为TPV,是ThermoplasticVulcanizate的简称,主要是对TPO中的PP与EPDM混合物在熔融共混时,加入能使其硫化的交联剂,利用密炼机、螺杆机等机械高度剪切的力量,使完全硫化的微细EPDM交联橡胶的粒子,充分分散在PP基体之中。