热塑性弹性体的加工和应用-中国聚合物网.doc

热塑性弹性体的加工和应用 谢忠麟 （北京橡胶工业研究设计院，北京，100143） 1、热塑性弹性体的特点 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。 表1 TPE的特点 优点 缺点 （1）可以用热塑性树脂的成型机械迅速加工，不需要硫化。 （2）不添加补强剂，也与填充补强的硫化相同甚至超过的强度特性。 （3）通过改变基材的化学结构，可以获得具有软质硫化橡胶到近似于塑料的宽广范围物性的弹性体。 （4）由于TPE不是化学交联的，所以是热塑性的，边角料和废制品可以在利用。 （5）节能（表2、表3、图1） （6）环保、卫生 （1）随着温度上升而物性将大。 （2）高温下发生塑性变形。 （3）残余永久变形大，易发生应力松弛，蠕变等现象。 （4）目前还不能作车辆轮胎，汽车悬置减震件，要求高的动静态、密封件、桥梁/建筑支座等高性能橡胶制品。 表2. 注射成型TPE与硫化橡胶加工能耗比较 TPEE 混合料 CR混炼胶 制品重量 混合料（混炼胶）能耗/MJ 加工能耗/MJ（包括混合、成型、冷却、硫化） 边角料、废料、能耗/MJ 合计能耗/MJ 单位体积能耗/MJ·cm-3（注2） 0.666 14.8 0.07 0.2 15.7 0.27 0.144 15.7 0.3 1.0 17.0 6.37 设定制品的性能相当 相对密度按TPEE混合料为1.15，CR混炼胶1.33. 表3 制鞋能耗比较 项目 单位耗电量/KM·h·（双-1） 单位耗汽量/ Kg·（双-1） 单位耗水量Kg·（双-1） 粘制硫化鞋 SBS注塑鞋 节约率1％ 百万双节约量 0.53 0.32 45 205 KM·h 5.65 1.60 70 4.05 KM·h 23.44 3.50 85 19.94 Kt  图1 TPEE与硫化橡胶挤出软管的能耗对比一例 2.热塑性弹性体的制造方法简述 TPE的种类很多，制造方法各异，大致分为以下几类。 2.1 聚合 （1）阴离子聚合 将苯乙烯与二烯烃（丁二烯或异戊二烯）在烃类溶剂中以RLi（烷基锂）为催化剂进行聚合而制造SBS和SIS等。 （2）配位阴离子聚合 1，2—聚丁二烯和反式聚异戊二烯是以VOCI4/R3Al或Co（ph）2/R3Al等催化剂，在烃类溶剂中将烯烃或二烯烃聚合而得。 （3）自由基聚合 由于分子设计困难，采用自由基聚合制造的TPE很少，目前只有乳液聚合的热塑性氟弹性体。 2.2 缩聚 在邮寄溶剂中或无溶剂状态下，将二元醇与二元羧酸等进行热缩聚或界面缩聚而得的TPEE（聚酯热塑性弹性体）和TPAE（聚酰胺热塑性弹性体）。 2.3 加成聚合 热塑性聚氨酯弹性体（TPV）是在有机溶剂中或无溶剂的状态下，由二异氰酸与二元醇进行加成聚合反应而得。 2.4 聚合物共混 （1） 共混型或不分支联共混型热塑性弹性体 （a）TPO TPO又称烯烃系热塑性弹性体，它包括以聚丙烯（PP）为硬段、乙丙橡胶（EPDM或EPR）为软段通过简单共混或动态硫化形成部分交联的热塑性弹性体。 （b）TPVC TPVC（聚氟乙烯系热塑性弹性体）是软质PVC的拓展，它由软质PVC与部分交联（凝胶）PVC或高聚合度PVC或部分交联NBR共混而成。 （2） 全动态硫化共混型热塑性弹性体（TPV） 将橡胶（EPDM、IIR、NBR、NR等）和聚烯烃（一般是聚丙烯—PP，也有PE）与交联剂和/或其他助剂在高温和高剪切下在共混的同时进行交联而形成的TPE，又称TPV。TPV的岛相是高度交联（按ASTM D 6338-03：95%）的极微细的（2μm）的橡胶粒子，海相是塑料（PP） TPE的种类 TPE的分子中，必需要有两个成分：具有火商弹性的橡胶（软段）和为防止塑性变形的分子约束成分（硬段）。TPE通常按主链的约束成分进行分类（表4） 表4 TPE的主要品种 分类 约束形势 硬段 软段 制造方法 代号*1 商品名*2 苯乙烯系 玻璃化微区 PS BR 阴离子聚合 SBS 巴陵牌SBS yh（1）；燕山牌SBS（25）；南海牌SBS F（11）；Taipol（23）；KIBITO（13）；Vector（23）；Kraton D、Cariflex（45）；Asaprene、Asaflex、Tufdene-（24）；JSR TR（15）；Europrene solt（36）；Solprene（43）；Kosyn（9）.