热塑性弹性体(TPE)
热塑性弹性体(TPE)
物料性能
成型性能
应用
制造商及品牌
发展历史
1. 1960年Bayer采用重加成反应,生产开发出PU类TPE,即TPU。 2. 1965年Shell通过锂系催化体系阴离子聚合,生产SBS嵌段共聚物。 3. 1972年Unieoyal通过V系齐格勒催化体系的EPDM与PP共混,制得聚烯烃类TPE(TPO) 。
4. 1972年Dupont通过重缩聚反应,开发出聚酯类TPE(TPEE)。 5. 1972年Shell通过SBS的氢加成研发出SEBS。
6. 1981年Monsanto通过EPDM与PP的动态硫化,生产出动态硫化TPO (TPV)。
7. 1982年Atochem 通过重缩聚反应,制得聚酰胺类TPE(TPVE)。
制得耐油性动态硫化TPE 8. 1985年Monsanto通过NBR与PP的动态硫化,
(TPV) 。
物料性能
TPE同时具有传统热回型橡胶之功能和性质(柔软、弹性、触感佳),兼具有一般热塑性塑料之加工简易,快速及可回收再使用的双重优点。目前已经商业化批量销售的TPE主要有6大类:苯乙烯类嵌段共聚物(SBC)、热塑性聚烯烃类(TPO)、热塑性聚氨酯(TPU)、热塑性聚酯弹性体(TPEE或COPE)、热塑性聚酰胺弹性体(TPE-A)、弹性体合金:
苯乙烯类嵌段共聚物包括:苯乙烯--丁二烯嵌段共聚物则称之为SBS,SBS氢化后,得到氢化SBS,即苯乙烯—乙烯,丁二烯—苯乙烯,简称为SEBS,SEBS
具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。
烯烃类热塑性弹性体包括TPO和TPV两种,热塑性聚烯烃弹性体(TPO)是由软链段(大于20%)的橡胶和硬链段的聚烯烃构成的共混物,被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中。
热塑性聚氨酯弹性体(TPU):TPU的硬度范围比较宽,在弹性体中,TPU具有优异的耐磨性能,低温挠曲性能优良,优异的耐油性,极其优异的承重能力。有聚酯类及聚醚类两种。
热塑性聚酯弹性体TPEE是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物;其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相,聚酯硬段部分结晶形成结晶微区,起物理交联点的作用。热塑性聚酯弹性体具有橡胶的弹性和工程塑料的强度。
热塑性聚酰胺弹性体(TPE-A):就是聚醚嵌段酰胺弹性体(PEBA),它不含增塑剂,即使硬度较软的级别,因此具有出色的低温冲击性能、在吸能防震方面应用较多。
弹性体合金:目前比较常见的例子有:TPV+SBC、TPU+SBC、TPEE+SBC、TPV+PP/NBR,其中TPU+SBC、TPEE+SBC合金的主要应用是在二次注塑给予弹性体粘接性能。
因TPE的种类繁多,以下列举SEBS为基材的TPE的性能及加工: 1. 一般性能:具有优越的物理、化学性能且易于加工,具有突出的防滑性能,
耐磨性和耐候性能。同时,该产品还具有无毒、无污染并可回收二次加工的环保优势。良好的外观质感,触感温和,易着色,色调均一,稳定;可调的物性,提供广阔的产品设计空间 。
2. 机械性能:力学性能可比硫化橡胶,但无须硫化交联;硬度范围宽阔,从
SHORE-A 0至SHORE-D 70;耐拉伸性能优异,抗张强度最高可达十几个MPa,断裂伸长率最高可达十倍以上。
3. 热性能:长期耐温可超过70℃,低温环境性能良好,在-60℃温度下仍能
保持良好的挠曲性。
良好的电绝缘性及耐电压特性,其介电常数在一千赫为1.3x10-4,4. 电性能:
一兆赫为2.3x10-4;体积电阻是一分钟9x1016Ω/cm;二分钟为
2x1017Ω/cm 。
5. 防火性能:可通过添加阻燃剂达到UL94V-0防火等级。
6. 耐候性:良好的耐候性及抗氧化性能,可使用于户外环境。
7. 可抵抗的化学物质:耐一般化学品(水、酸、碱、醇类溶剂);可在溶剂
中加工,可短期浸泡于溶剂或油中 。
8. 不可抵抗的化学物质:长时间与油、石油、芳香族酸及各种有机酸接触,
会导致一定程度的降解。
9. 耐水解性:优良的耐水解性能。
10. 耐辐射性:良好的抗紫外线辐射能力。
成型性能
可采用以下方式成型:
1. 注塑 2. 挤出 3. 吹塑 4. 压延成型
注塑成型的工艺条件:
1. 干燥:为非吸湿性材料,一般在加工前不需干燥,但为了得到良好的外观
及良好的接合性能,建议干燥80℃左右,时间一般为2~4小时。 2. 回收利用:可以100%使用再生材料,其机械强度亦不会发生大的改变,
但硬度会有一些改变。使用时,建议采取再生材料比例不要超过20%。 3. 热稳定性:不宜长时间滞留在料筒内。
4. 注射机台:可以使用配有3段区域螺杆的标准热塑性注塑机成型或多组分
成型机台。
5. 料筒容量:产品重量一般为料筒容量的40-80%。
6. 喷嘴与闭锁系统:一般用开式喷嘴,使用闭锁系统将有利于加工。 7. 螺杆:长径比L/D为20:1,压缩比至少2:1。
8. 料筒温度:可调整料筒温度以使熔融温度在180-220℃,最高为250℃,
但当接合某些工程塑料时,可再适当提高熔体温度。从料筒的加料段开始,每一段逐步提高10-20℃,直到熔体温度达到所需值。
9. 模具温度:一般在25-40℃之间,如果是薄壁产品或双色成型时,建议模
具温度在40-60℃。
10. 注射压力:需用高注射压力。
11. 注射速度:因此材料对剪切敏感,对于长的流程及要得到良好的外观及接
合效果,要采取高速注射,注射速度大约100-200g/s。
12. 背压 :建议背压设定为20-50bar。
13. 螺杆转速:一般以25-75rpm。
14. 成型收缩率:0.8-2.0%之间。
15. 二次加工:粘结性能好,选用合宜的胶粘技术可直接与真皮合成或人造皮
革表面牢固粘合。
模具设计
1. 钢材:可选用一般硬度的模具材料,对于有些级别则还需选择耐腐蚀性的模具材料。
2. 流道:.通常使用半圆型或梯形其流道,最好使用圆形流道,直浇口需要1.5度的坡度,当混合物硬度小于70ShoreA时,倾斜度至少为2.5度,多使用锥形拨料器。
3. 浇口:可使用针点式,潜伏式,膜式浇口,一般不需多个浇口,通常浇口直径在0.4-0.6mm之间,最大值为1.0mm,使用潜伏式浇口可保证熔体进入模腔后马上撞模腔壁或型芯,效果更佳,但尺寸要确保部件上的浇口干净。 4. 拔模斜度:因材料具有弹性,无特别需要拔模斜度,甚至倒陷的产品亦能顶出模具。
5. 排气口:设置在离浇口最远的地方或排气不良地方,通常深度为0.01-0.02mm的排气槽足以保证排齐顺畅。
应用
1. 汽车工业:防滑垫、调节旋钮、饮料杯支架、排气系统、门坎密封条、指示灯密封圈、门板密封圈、车窗密封条、锁具密封、行李箱密封及安全气囊。 2. 电子电气:手机外壳、电器按键、电子产品密封件、螺丝起子把手、电动工具把手、耳机外壳、电线电缆、开关等。
3. 家用电器:家具把手、须刨把手、卫浴产品密封件及功能件、牙刷手柄、家庭用品手柄及防滑部件、玩具、儿童用品等。
4. 机械工业:蓄水设备。
5. 医疗工业:呼吸器瓣膜、医疗产品把手等。
牙刷手柄
电动工具把手
制造商及品牌 制造商
Ticona 泰科纳 Riteflex 品牌 KRAIBURG TPE 凯柏胶宝 THERMOLAST K Bayer MaterialScience 拜Desmopan & Texin 耳
Kraton Polymers 科腾 GLS(PolyOne) 吉力士 ExxonMobil 埃克森美孚 Dupont 杜邦 TSRC 台橡 DSM 帝斯曼 Lubrizol 路博润 BASF 巴斯夫 Kraton Dyanflex, Versaflex Santoprene HYTREL T-blend Arnitel Estane Elastollan