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什么是热塑性弹性体？ 热 塑 性 弹 性 体 (Thermoplastic elastomer,TPE)，是一种在常温下显示硫化橡胶的高弹性，而高温下又像热塑性塑料一样易于加工成型，兼具硫化橡胶和热塑性塑料特性的聚合物材料，主要为嵌段或接枝聚合物，其结构主要表现为两相，一相为橡胶相，贡献弹性；另一相为树脂，表现强度。由于其结构特性，使得热塑性弹性体兼具橡胶与树脂二者的优良性能，在室温下呈现柔软状态，具有韧性和弹性，类似于橡胶；而高温时破坏链间作用力形成的物理交联点，变得具有流动性，能塑化成型，与树脂相似，因此常被人们称为继天然橡胶、合成橡胶之后的第三代合成橡胶。 Q TPE的主要品种有哪些？ TPE 经历多年的发展已形成了十大类三十多个品种，TPE 的主要品种有热塑性苯乙烯类弹性体 (SBC 或称TPS)、热塑性聚烯烃弹性体(TPO)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性聚酯弹 性 体 (TPEE )、热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)、热塑性硫化橡胶(TPV)、有机氟弹性体(TPF)、有机硅类等，几乎涵盖了合成橡胶与合成树脂的所有领域。  常见热塑性弹性体的基本性能 Q 各类热塑性弹性体的性能及用途？ 一. 热塑性苯乙烯弹性体（TPS）   苯乙烯类热塑性弹性体主要产品的结构式 SBC 主要是以苯乙烯、丁二烯或异戊二烯为单体的嵌段共聚物，是目前世界产量最大，与橡胶性能最为接近的一类热塑性弹性体。SBC 系列产品包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIS)及苯乙烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物(SIBS)等，因具有塑料的加工工艺特性和橡胶的物理机械性能，已成典型的橡塑物质，大约有1／3左右用在橡胶工业方面。其余大部用于非橡胶工业领域，主要用作聚合物的改性、胶黏剂和密封胶，以及少量作为油墨、涂料的添加剂。其中，沥青改性用来制造建筑防水器材、道路铺装材料，烯烃塑料(PE、PP、PS)改性生产抗冲击、 耐低温的类弹性塑料制品。在胶黏剂中加上压敏胶和热熔胶等，更是其应用发展的重点。在橡胶工业中，以SBS为主广泛用于制鞋工业。以其制造的鞋品大底，防滑耐寒、柔软抗折，已成鞋材的主流，占据50％以上的半壁江山。 二、聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）  聚烯烃热塑性弹性体主要是指乙丙橡胶、丁腈橡胶(NBR)等橡胶与聚丙烯或聚乙烯共混，或者通过合成嵌段结构的弹性体，形成的无需硫化就可以加工成型的一类热塑性弹性体。具有成本低、密度小、化学抗性好等优点，合成的单体主要为基本的石油化工原料，易于得到。这一类热塑性弹性体主要包括共混物（如 PP/EPM、PP/EPDM 共混物、动态硫化的结晶聚烯烃共聚物/EPDM 共混物）、嵌段共聚物（OBC）、无规嵌段共聚物、接枝共聚物、立构嵌段共聚物。  嵌段型热塑性弹性体的相结构示意图  共混型热塑性弹性体的相结构示意图 对于具有嵌段、接枝结构的TPO，硬段和软段通过化学键相连，对于物理共混或动态硫化共混体系的TPO，只需要软段分散在硬段中，形成细小的分散相结构即可。 TPO 类的产品主要包括POE、TPV 和 乙 烯-辛 烯 嵌 段 共 聚 物(OBC)等三种类型，广泛应用于电线电缆、家用电器、汽车制造业、医疗等领域，如POE 类产品的密度较低(0.863~0.915g/cm３ )，相对分子质量分布窄，具有一定的结晶度，结晶部分的 PE 链节作为物理交联承受载荷，非结晶的乙烯和辛烯长链提供弹性。因此 POE 既可以用作橡胶，又可以用作热塑性弹性体，还可以作为塑料的 抗 冲 击 改 性 剂.。 三、热塑性聚氨酯弹性体（TPU） ：  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链段间化学结构是二异氰酸酯。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。典型的TPU如氨纶等。  不同嵌段合成的TPU的力学性能 应用： TPU 内胎：TPU 加工的内胎缘于其优异的机械性能，在保持优异性能的前提下可以大幅减少内胎的壁厚。 TPU智能薄膜(TSPU)：通过调节软段相种类、键长以及软硬段比例，可制得不同开关温度的TSPU材料，由该材料制得薄膜的空洞尺寸将随着温度变化，用于智能织物、皮革、膜分离材料和药物缓释等。 TPU涂覆织物制品：TPU涂覆织物制品是通过热熔方法将TPU涂覆于织物骨架材料上，经设计成型而做成的一种制品，具有广泛的应用价值。 TPU 发 泡 颗 粒：最先由巴斯夫开发的TPU发泡颗粒广泛应用于运动鞋中底，可减轻鞋底重量，同时具有良好的反弹性和减震性，以减轻对脚踝的冲击力,更好地保护穿戴者的安全。 阻燃改性TPU:TPU本身属于易燃材料，一旦燃烧就会剧烈放热释放有毒气体并产生烟雾，且伴有熔融滴落的现象。目前，TPU的应用广泛、社会对其需求量日益增长，且应用的很多场合例如线缆包覆材料、汽车工业等。 四、热塑性聚酯弹性体(TPEE)：  是一类含有 PBT聚酯硬段(结晶相,提供强度)和聚醚软段(连续段)的嵌段线型共聚物。TPEE硬段的刚性、极性和结晶性使其具有突出的强度和较好的耐高温性、耐蠕变性、抗溶剂性及抗冲性；软段聚醚的低玻璃化温度和饱和性使其具有优良的耐低温性和抗老化性。它兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性。 TPEE 广泛的应用在汽车制件、液压软管、电缆电线、电子电器、文体用品、生物材料等领域。 五、聚酰胺类热塑性弹性体（TPAE）：  TPAE是最新发展的一类交替嵌段共聚物弹性体，该类共聚物同时具备聚酰胺以及聚醚及聚酯的多种优点，加工性好，耐高温、耐溶剂性能好，抗蠕变尺寸稳定性，耐磨损，同时具有良好的低温柔性、抗冲击性和回弹性。 可运用于汽车部件，运动用品，医疗用品，机械玩具与电气工业等领域。 @ 小结 热塑性弹性体材料由于其可循环利用及加工简单的特点，使 TPE 在全球范围内的增长速度远远高于传统橡胶。近年来，围绕 TPE 材料高性能、功能型的研究十分活跃，许多新型的热塑性弹性体品种不断涌现，可以预计，随着高分子合成技术和动态硫化技术的开发，热塑性弹性体材料及其产业化发展将会越来越光明。另外，随着我国对环保意识的增强TPE 这类环保型材料，势必得到广泛的重视及长远的发展。 @ 参考文献 [1]. 佘庆彦,田洪池,韩吉彬,陈文泉,伍社毛,田明,张立群,热塑性弹性体的研究与产业化进展[J],中国材料进展,2012,31(2):25-32. [2]韩吉彬,陈文泉,张世甲,等.热塑性弹性体的研究与进展[J].弹性体,2020,30(3):70-77.DOI:10.3969/j.issn.1005-3174.2020.03.015. [3]张子男. 聚烯烃热塑性弹性体结晶行为及阻燃性能的研究[D]. 上海:上海交通大学,2015. [4]于清溪..聚苯乙烯系热塑性弹性体(SBC)生产发展与市场消费概论[J].橡塑技术与装备,2017,43(17):1522.DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2017.17.004. [5]范群福. 苯乙烯类热塑性弹性体表面微结构的构建及其性能研究[D]. 黑龙江:哈尔滨工程大学,2015.DOI:10.7666/d.D751109. [6]魏健,于向伟,孙浩,等. 影响热塑性聚氨酯弹性体性能的因素[J]. 弹性体,2019,29(5):29-32.DOI:10.3969/j.issn.1005-3174.2019.05.007. 编辑：化工新材料技术荟集地 |
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