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常用的熱塑性彈性體TPE的幾種區別分析

來源:德創化工更新時間:2021-05-27點擊次數:41次

TPE熱塑性彈性體即TPE,是一種兼具橡膠和塑料性能的材料,在常溫下顯示橡膠彈性,在高溫下能夠塑化成型的高分子材料。

熱塑性彈性體高分子鏈的基本結構特點是它同時串聯或接枝某些化學組成不同的塑料段(硬段)和橡膠段(軟段)。

硬段間的作用力足以凝集成微區(如玻璃化微區或結晶微區),形成分子間的物理交聯。軟段則是自有旋轉能力較大的高端性鏈段。

熱塑性彈性體是彈性體的重要組成部分,常見的熱塑性彈性體有以下幾類:苯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體、聚酰胺類熱塑性彈性體。

1 苯乙烯類熱塑性彈性體

苯乙烯類嵌段共聚物型熱塑性彈性體是最早研究的熱塑性彈性體,是目前世界上產量最大、發展最快的一種熱塑性彈性體。主要包括SBS、氫化SBS(SEBS)、SIS 和氫化SIS 等。

苯乙烯類熱塑性彈性體室溫下的性能與硫化橡膠相似,彈性模量異常高,并且不隨相對分子質量變化。

憑借強度高、柔軟、具有橡膠彈性、永久變形小的特點,其在制鞋業、塑料改性、瀝青改性、防水涂料、液封材料、電線、電纜、汽車部件、醫療器械部件、家用電器、辦公自動化和膠粘劑等方面具有廣泛的應用。

2 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6004000 的長鏈多元醇(聚醚或聚酯) 和相對分子質量為61400 的擴鏈劑及多異氰酸酯加成聚合的線性高分子材料。

TPU 大分子主鏈中長鏈多元醇(聚醚或聚酯)構成軟段,主要控制其低溫性能、耐溶劑性和耐候性,而擴鏈劑及多異氰酸酯構成硬段。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。

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、濕表面摩擦系數低、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,其熔體粘度對溫度依賴性強, 較小的溫度變化就能引起其粘度的急劇變化,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。

3 聚烯烴類熱塑性彈性體

聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3 種類型,其中采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物(POE)和動態硫化法制備的熱塑性動態硫化膠是兩種主要的聚烯烴類熱塑性彈性體。

茂金屬聚烯烴彈性體乙烯—辛烯共聚物茂金屬催化劑與一般傳統的Ziegler-Natta 催化劑相比,具有理想的單一活性中心,因而能精密控制相對分子質量分布、共聚單體含量及其在主鏈上的分布和結晶結構。合成的聚合物是高立構規整聚合物,相對分子質量分布很窄,從而能準確控制聚合物的物理機械性能和加工性能。

采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物(POE)一方面有很窄的分子量和短支鏈分布,因而具有優異的物理機械性能(高彈性、高強度、高伸長率)和良好的低溫性能,又由于其分子鏈是飽和的,所含叔碳原子相對較少,因而具有優異的耐熱化和抗紫外線性能。

POE 的熱穩定性、光學性能及抗干裂性能優于EVA,耐氣候老化性優于SBS,脆化溫度低于-76℃,在低溫下仍有較好的韌性和延展性,POE 剪切性好,有利于高速擠出和模塑,很少或不需增塑劑,使用壽命長。

POE 可以用過氧化物、硅烷和輻射方法交聯,交聯后材料的物理機械性能、耐化學試劑及耐臭氧性能與EPDM 接近;耐熱老化及抗紫外線老化性能優于EPDM EPM, 因此POE 更適合于戶外使用,并且POE 的熱壓縮永久變形比EPDM 小。

POE 作為改性劑,既可以改性橡膠,也可以改性塑料。

由于POE 的加工溫度較低,因而與非極性橡膠,特別是EPR、EPDM、NR、SBR BR 等的混合較為容易。

POE 最大應用還是在塑料制品上。用POE 改性PP,對其缺口沖擊強度提高很大;將馬來酸酐接枝POE 后的彈性體用來改性PA6,可使材料的吸濕性減小、沖擊強度大幅提高。

2動態硫化法制備的熱塑性動態硫化膠

熱塑性動態硫化橡膠采用動態硫化法制得的熱塑性彈性體稱為熱塑性硫化橡膠(TPV)。

TPV 是熱塑性彈性體(TPE)的一種特殊類型,與具有彈性的嵌段共聚物不同,而是由彈性體—熱塑性聚合物共混物的協同作用生成,具有比簡單共混物更好的性質。

制備熱塑性硫化橡膠的關鍵技術是動態硫化技術,這一技術的進步之一是采用低成本的現有加工方法,通過將現有的聚合物進行共混來制備新產品。與傳統的、資金投入強度高的生產新材料的工藝相比,該工藝還能滿足對大型聚合裝置的環保要求。TPV 技術的另一些優于作為熱塑性彈性體來源的嵌段共聚物的地方是:上限使用溫度高、耐烴類介質和壓縮永久變形小。

4 聚酰胺類熱塑性彈性體

聚酰胺類熱塑性彈性體(TPEA)是由高熔點結晶性聚酰胺硬度和非結晶性聚酯或聚醚軟緞組成。

根據聚酰胺熱塑性彈性體合成所需的原料, 其合成方法可以分為二元酸法異氰酸酯法。

采用二元酸法, TPAE 是由端羧基脂肪族聚酰胺嵌段與端羥基聚醚二元醇通過酯化反應制備的。異氰酸酯法是以半芳酰胺為硬段, 脂肪族聚酯、聚醚或聚碳酸酯作為軟段。

采用異氰酸酯法, 半芳酰胺硬段是由芳香族二異氰酸酯與二元羧酸反應得到的, 而不是由傳統的二元胺與二元酸進行聚合、環內酰胺的開環聚合或者二元胺與二元酰氯反應等方法來制備。與之相比, 前者避免了芳香族二元胺活性較低、芳香族環內酰胺單體很難得到和反應釋放出腐蝕性的氯化氫等問題。


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