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1、TPE（热可塑性弹性体）概一、热塑性弹性体CTPE）的定义热塑性弹性体thermoplastic elastomer,简记：TPE）是指在常温下具有加橡胶的性质（即弹性体的性质，）在高温下又可以塑化变形之高分子材 。它可 以用塑料的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成 型、 T-Die 延成 型等较传统 化橡胶 为快速的加工方式制造成品，且有 质轻（密 低、）环保（可 回收、燃烧无毒、）使用寿命长（可较传统橡胶达510 倍以上、）加工变化 大、制 品总成本低等优点。在各业中，逐渐被广泛使用 TPE有时候也被称作热塑性 橡胶（ThermoplasticRubber, TPR）但由其定义
2、而言，应称为TPE较适当。TPE 是弹性体，具有加 橡胶的性质，但却 需要加 。此外 TPE 并 具有 许多介于橡胶与塑料中间的特征。二、橡胶与塑料的基本性质TPE 为同时具有橡胶（或弹性体）与塑料之性质的材 ,故以下先对橡 胶、塑 料的基本性质做一简介。应变图 1-1 各种物体的应 应变特性包括橡胶（或弹性体）及塑料的高分子材 ,其代表性的物 性质,可由应应变的特性看出。图 1-1 为各种高分子材 的试片，在被 伸时表现的应 应变为。图中箭头则表示试片受到 伸及放松时，应 应变的变化。 钢铁是伸长 （应变）很小的材 ，其应 应变性质如 1 所示，是可 恢 原 的完全弹性体。而粘土则是完全的塑
3、性体，如 2 所示，为完全无法 回 。至 于高分子物质则兼具弹性体与塑性体的性质为，粘弹性体 3 的 为，但橡胶（或 弹性体）较塑料 接近于完全弹性体。由于多塑料为粘弹性体要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区另并容,较大的差 为热塑性弹性体在常温下具有高仲长、高回弹、低压缩永久 变形、及低脆化温 等特性。另一最大区别是分子结构的差，由于TPE具 有加 橡胶的性质表示TPE必定由橡胶成分即软质段，soft segment）与塑料成 分（即硬质段，hard segment）所构成，软质段具有单性，而硬质段则在常温时发 挥架桥点一般的作用可防止塑性变形但当温 上升时 硬质段的塑料成分会熔 融，失去作
4、为架桥点的作用而成为可塑性变形，如同塑料般加工时成型。三、TPE材的种 ：TPE 的种 很多。如上所述， TPE 含有硬质段及软质段，分 的方法通 常是 以影响最大的主链分子构造的差 分几大 ，再以软质段、硬质段之 分子固定 方式之 同细分可形成软质段的分子包括以下的橡胶聚丁二烯（BR）聚 戊二 烯（IR）天然橡胶（NR）乙烯一丙烯橡胶（EPDM） 丁基橡胶（IIR）聚 丁烯、 聚乙烯聚丁烯、非结晶性聚乙烯、聚醚、聚酯等。另一方面，形成硬质段的分子可使用以下塑料：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、 间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚 戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰 胺等。依TPE主链上分子构造的差，可大
5、分为如图1-2。图 1-2.广 SBSSIS TPS （苯乙烯系） 彳SEBS（苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物，SBC）SEPSj其它TPO （单纯混掺型）TPV （动态加型）TPE（ RB （间规聚合 1.2BR）聚二烯系彳TPI （反式聚 戊二烯） TPNR （PP/天然橡胶）氯系TPVC （硬质：PVC，软质：PVC 或 NBR）TPU系（热塑性聚氨酯）* TPEE系（聚醚酯弹性体）工程塑系TPA系（聚酰胺系）氟素系TPE的另一种分法，为依巨观构造的差，分为纯TPE及混掺TPE纯TPE是指一个分子链中既有软质段与硬质段的共价结合在经聚合或缩聚合而成 之高分子聚合物；混掺型TPE则是将作为软质段
6、的橡胶成分，与为硬质段的塑料成 分，二者混掺制成，以苯乙烯系及氯系TPE为主，用途逐渐扩大。四、TPE的性能比较表1为主要TPE之各种性能比较。兹再将工业上常用之TPE主要特性作 一概括性 明：1. TPU（热塑性聚氨酯）TPU主要由（1）短链二醇与 氰酸酯反应所得PU作硬质段（2）长链二醇与氰酸酯反应所得PU作软质段,二者构成直链 多嵌段的共聚物即为TPU TPU 主要依其软质段之聚醇分 大系 ：聚醚系及聚酯系，然后可内 细分为 PTMG、 PE（G polyoxyethylene glycol ）、 PP（G polyoxypropylene glycol 、）AD（P Adipic es
7、ter 系）PCL（caprolacton 系）PC（polycarbonate 系）等，TPU 中软质段的差，对物 性所形成的影响如下：优一性能抗强聚酯系 聚醚系撕强聚酯系 聚醚系耐磨耗性聚酯系 聚醚系耐药品性聚酯系 聚醚系耐菌性聚酯系 聚醚系密ADP PCL PCL ADP反发挥性PTMG PCL ADP耐水性PC PTMG PCL ADP耐热 化性PC PCL ADP PTMG耐油性ADP PCL PTMGPU 的硬质段所用的二 氰酸酯亦有许多种，但适于 TPU 的硬质段则 很 少。最重要的二 氰酸酯则为 MDI 与 TDI。TPU在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：耐磨耗性为各 T
8、PE 中最大的具高强 、高韧性、高透明的特性 抗疲 性、耐寒性、耐油性佳 环保无毒可回收，可用于医 器材缺点：耐热性一般 耐候（紫外线）性 足（可添加紫外线安定补强） 成品残 应 大、 粘模2. TPO（聚烯系弹性体）TPO的硬质段为PP或PE等聚烯 软质为EPDM（三元乙丙胶）等橡胶， 将 者 好的混掺即得 TPO。由于TPO与软质或硬质聚烯的差 又是并 明显 故难以下正确定义。但通常 以橡胶成分20%U上，且弯曲弹性 690MPa以下之聚烯材，可称为TPO TPO 一般专指单纯将聚烯与橡胶进 物 性混掺，使橡胶以微细 子形态分散于聚烯 基材中而成此时所用之橡胶 子可以是未加 或已部分 加
9、的。 是使用已部分 加的橡胶，TPO的性质会较好，但力口程太高，则在聚烯中的分散变， 使TPO性质 低，故橡胶的加 程 要谨慎控制。于混掺过程，同时使橡胶起 加反应而制成之TPO则称为TPV（动态加型TPO另一 TPO则于聚合反应器中将硬质段部分与软质段部分直接以共价 链聚合而得，此 TPO以metallocene （茂 属）触媒聚合而成，另称为M-PO，E 因 需混掺的成本且 控制聚合 及接枝 ，因此在性能及价格上应 较传统TPO具竞争。TPO在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：比重最小、价格低耐寒/热型、耐酸/碱性佳（仅次于 TPEE） 耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性佳加工性佳、 成型大
10、型制品缺点：受非极性溶剂，如汽油、芳香族溶剂侵蚀抗 强 低（可以填 补强）压缩永久变形 大耐磨性及 伸回弹性差3. TPV （动态加 聚烯弹性体）TPV 是用万马 机或塑 机等混合设备进 混合时，同时使橡胶加 而 制成的TPO软质段的加 橡胶 子可微细的分散于硬质段的聚烯基材中TPV可 依硬质段与软质段之种 与组合之 同，而有许多种 规格，但最具代表性的则 是 PP-EPDM系 接着 续有 PP-NB PP-ACMPP-NR PP-IIR PE-EPDMPE-NR PA-NBR PA-ACM PVC-NBR等系 TPVPP-EPDM系所用加剂为酚树脂系，促进剂为二氯化锡也就是树脂架桥。 形成直
11、径为pm的架桥EPDM 子（软质段，分散于PP基材（硬质段） 中。橡胶径愈细，抗强与断仲长即愈大PP 愈大硬、弹性、 伸长 亦随之增加。TPV在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：压缩永久变形 为 TPE 中最低机械性质较 TPO 佳，且硬 较 TPO 低耐油性、耐候性及耐热性佳 环保、无毒、可回收、可用于医 器材缺点：耐磨性较橡胶、 TPU 差价格远较 TPO 高加工性一般，表面有时 有 痕无透明性4. TP（S 聚苯乙烯系弹性体：）聚苯乙烯系弹性体可分为 大 ：聚苯乙烯及橡（胶丁 二烯、 戊二烯、丁烯/乙烯、丁烯/丙烯）之嵌段共聚物，及以此为基材与聚烯烃、可塑剂（油） 物 共混制成之共混
12、物。聚苯乙烯系共聚物中，分子的硬质段为PS,软质 段 为聚丁二烯或聚 戊二烯等聚二烯，代表性商品有 SB（S 苯乙烯丁二 烯 苯乙烯嵌段共聚物DSIS（苯乙烯一 戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物）及将之氢化后而成之SEB（苯乙烯一乙烯丁烯一苯乙烯嵌段共聚物与SEPS （苯乙烯乙烯、丙烯苯乙烯嵌段共聚物。）TPS为世界上需求 最大之TPE目前已超过60万吨主要因其应 应 变性质与加 橡胶非常接近，且加工性优，价格低，逐渐取代PVC及 传统橡胶在鞋材及其它 域的应用。TPS 的应用依其结构及物 性能而有区别， 一般苯乙烯含 为：15-40%，性质会依苯乙烯含 ，橡胶微相构造及组成、分子 、分子 分布 及是
13、否接官能基等因素之 同，而有很大的变化SBS及SIS因分子中具有 双键结合，受氧、臭氧、紫外线之影响,SEBS及SEPS则无此顾虑，因此 以SEBS/SEPS为基材之共混物在工程材上有许多应用惟其耐油性佳TPS 在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：制成品的物性范围广， 加工较其它TPE柔软 仲，接近橡胶及硅胶触感，硬为TPE中最低 伸长 最高、回弹性最好可充当许多工程塑 的兼容剂及改性剂环保、可回收、无毒、低价格SBS系）缺点：SBS系、耐热、耐候性能差成品耐污性、耐磨性、耐油性皆差仲强 较PVC差、无法以高频波接着低硬 成品有时 出油。SEBS/SEPS系成品，印刷接着5. TPEE（聚
14、醚酯弹性体）TPEE分子中的硬质段为聚酯软质段为Tg值低的聚醚或聚酯，为多嵌段 共聚物。TPEE 依分子构造之 同可分为：1）聚酯、聚醚型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是聚醚2）聚酯、聚酯型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是脂肪族聚酯3）液晶型TPEE硬质段是刚直的液晶分子，软质段为脂肪族聚酯。以上 三种TPEE中，最常用且需求 最多的是聚酯、聚醚型TPEE硬质 段以PBT为代表由丁二醇与酉夫酸二甲酯组成构成软质段聚醚则以PTMG 为代表。因PBT具耐热型，结晶速 大，而PTMG则具低玻璃移点Tg故此 种TPEE的成型性优，并有平衡的物性及高耐热性。作为热可塑弹性体，TPEE能发挥其
15、机能的范围为高硬 范围。在低硬 范围，因链长 目小（3 以下，）硬质段会溶解在软质段中而存在中间层，因 此微相分 完全，也就无法具完全的弹性体机能故TPEE之低硬制品获得。TPEE在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：耐热性最高、耐荷重大、回弹性高反复疲 特性优且性质强韧低温挠曲性较 TPU 佳耐油/耐药品/耐化学溶剂性佳缺点：获得低硬 制造加工条件较窄，须较精密加工机器价格昂贵6. TPA（聚酰胺系弹性体）TPA是以聚酰胺为硬质段Tg值低的聚醚或聚酯为软质段所构成的多嵌段 共聚物。聚酰胺的成分可为尼 6、 66、 610、 11、 12 等，但以尼 6 或 12 占重要部分。软质段的成分为聚醚二醇或聚酯二醇的长链聚醇。影响TPA物性最大的是硬质段 软质段的比 与种。随着软质段的增加，其伸长变长，应 则变小。TPA在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：好加工成型性（少资 ，顶出性质、尺按定性佳 具尼 般强韧性质及耐磨耗性 耐热性
