弹性体是什么？

随意r89ntxses6 2016-10-26

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前言

弹性体泛指在除去外力后能恢复原状的材料，然而具有弹性的材料并不一定是弹性体。弹性体只是在弱应力下形变显著，应力松弛后能迅速恢复到接近原有状态和尺寸的高分子材料。热塑性弹性体是弹性体一类重要组成，两种概念不可混为一谈。

1、基本介绍

弹性体是一种性能独特的人造热可塑性弹性体，具有非常广泛的用途。良好的外观质感，触感温和，易着色，色调均一，稳定；耐一般化学品（水、酸、碱、醇类溶剂）；无需硫化即具有传统硫化橡胶之特性，节省硫化剂及促进剂等辅助原料。弱点：不耐高温，高温下绝缘性能变差、外形改变。

首先根据美国测量与材料协会（ASTM）颁布的ASTM D1566-07a标准，“Standard Terminology Relating to Rubber（橡胶相关标准术语学）”来辨析一下这两个词的定义及其涵盖范围。

2、发展历史

下面再简单介绍一下橡胶、弹性体这些词产生的历史背景。考古研究表明橡胶这种材料3500年前就被人类做成皮筋用来将石斧和手柄绑扎在一起、制成小球、实心或空心的人形小雕像（G. Heinrich, et al. Reinforcement of elastomers. Current Opinion in Solid State and Materials Science 6 (2002) 195–203）。因橡胶这种材料是从南美洲三叶橡胶树割开树皮流出的白色浆液得到的被当地土著人称为“Cahuchu”，意为“树之眼泪”。

1493-1496年哥伦布第二次来到南美洲，发现海地土著人用橡胶制成的小球具有高弹性，将其作为奇珍带回了欧洲。后来人们发现这些橡胶球能够擦除铅笔的痕迹，就给这种材料命名为“擦子”，英文就是“Rubber”了（英文“Rub”就是擦除擦掉的意思）。这是的rubber就是指天然橡胶了。1839年美国人Goodyear发明了橡胶的硫化，就是使线形的橡胶大分子被交联成三维网络结构（不溶解可熔融）工艺方法，从而奠定了近代橡胶加工工业的基础。

后来在研究天然橡胶分子结构的基础上，人类又相继发明了很多种聚合物与天然橡胶具有类似的高弹性，但是硫化工艺还是这些聚合物在加工中不可或缺的独特工艺，因而也称它们为橡胶，但在橡胶前加“合成”以与从天然植物中获得的橡胶相区别。

但是在上个世纪70年代，出现了一种不需硫化而只需用简单塑料工艺即可加工的具有橡胶弹性的热塑性高分子材料，其分子结构和加工工艺特征与天然橡胶和合成橡胶有明显的不同，再使用橡胶来命名已经不合适了。为了与一般的塑性体相区分，人们将这类高分子材料称为”elastomer”中文就是弹性体了。

“elasticity和elastic”在英文中就是弹性和有弹性的意思。后来弹性体的含义在学术界得到了不断的扩展。在上个世纪九十年代，弹性体指热塑性弹性体和不能用硫黄硫化的各种特殊饱和橡胶（于清溪.橡胶原材料手册.化学工业出版社）。目前“弹性体”更扩展为具有弹性的聚合物的总称。

3、分类介绍

弹性体分类

根据弹性体是否可塑化可以分为热固性弹性体，热塑性弹性体二大类。热固性弹性体，这也就是传统意义的橡胶（Rubber），热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer），缩写为TPE，为上世纪90年代开始逐渐被越来越多的商业化应用。这个分类同样也说明了这二类弹性体加工所采用的是二种不同的方式：橡胶用热固性设备加工，TPE采用热塑性设备加工。

由以上的传统历史背景所知，目前尤其在国内当谈到弹性体的时候，所指的通常是热塑性弹性体，而并不包含橡胶的含义，这也影响到了一些具体的技术交流。但随着时间的推移，以及一些国外书籍的引入，将改变大家约定俗成的观念。（弹性体手册（第二版）吴棣华等译）

弹性体按材质分类

弹性体按照原料组成分类如下：

1. 传统橡胶（Rubber）：

1.1 不饱和橡胶

天然橡胶 Natural rubber (NR)

异戊橡胶 Synthetic polyisoprene (IR)

聚丁二烯橡胶 Polybutadiene (BR)

丁苯橡胶 Styrene-butadiene Rubber (copolymer of polystyrene and polybutadiene, SBR)

丁睛橡胶Nitrile rubber (copolymer of polybutadiene and acrylonitrile, NBR)

氯丁橡胶Chloroprene rubber (CR)

1.2 饱和橡胶

丁基橡胶 Isobutylene Isoprene Rubber (IIR) 或 Butyl Rubber

卤化丁基橡胶 Halogenated butyl rubbers (氯化丁基橡胶chloro isobutylene isoprene rubber: CIIR; 溴化丁基橡胶bromo isobutylene isoprene rubber: BIIR)

二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶 EPM (ethylene propylene rubber, a copolymer of ethylene and propylene) and EPDM rubber (ethylene propylene diene rubber, a terpolymer of ethylene, propylene and a diene-component)

氯醚橡胶 Epichlorohydrin rubber (ECO)

聚丙烯酸酯橡胶 Polyacrylic rubber (ACM, ABR)

硅橡胶 Silicone rubber (SI, Q, MVQ)

氟硅橡胶 Fluorosilicone Rubber (FVMQ)

氟橡胶 Fluoroelastomers (FKM, and FEPM)

氯磺化聚乙烯 Chlorosulfonated polyethylene (CSM), (Hypalon)

氢化丁睛橡胶 Hydrogenated Nitrile Rubbers (HNBR)

2. 热塑性弹性体（TPE）：

热塑性聚烯烃弹性体 Thermoplastic Elastomer-Olefine (TPE-O, TEO)

热塑性苯乙烯类弹性体 Styrenic thermoplastic elastomer (TES, TPE-S)

聚氨酯类热塑性弹性体 Themoplastic Polyurethane elastomer (TPE-U, TPU)

聚酯类热塑性弹性体 Thermoplastic polyester elastomer (TPE-E, TEEE)