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TPE-熱塑性彈性體
1、什么是熱塑性彈性體
熱塑性彈性體(ThermoplasticElastomer-TPE)亦稱熱塑性橡膠(ThermoplasticRubber-TPR),是一種兼具橡膠和熱塑性塑料特性之材料,熱塑性彈性體具有多種可能的結(jié)構(gòu),zui根本的一條是需要有至少兩個互相分散的聚合物相,在正常使用溫度下,一相為流體(使溫度高于它的Tg─玻璃化溫度),另一相為固體(使溫度低于它的Tg或等于Tg),并且兩相之間存在相互作用。即在常溫下顯示橡膠彈性,高溫下又能塑化成型的高分子材料,具有類似于橡膠的力學性能及使用性能、又能按熱塑性塑料進行加工和回收,它在塑料和橡膠之間架起了一座橋梁。因此,熱塑性彈性體可象熱塑性塑料那樣快速、有效的、經(jīng)濟的加工橡膠制品。就加工而言,它是一種塑料;就性質(zhì)而言,它又是一種橡膠。熱可塑性彈性體有許多優(yōu)于熱固性橡膠的特點。
目前,熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一的命名,習慣以英文字母縮寫語TPR表示熱塑性橡膠,TPE表示熱塑性彈性體,兩者在有關(guān)資料著作中均有使用。為統(tǒng)一起見,都以TPE或熱塑性彈性體稱之。
2、熱塑性彈性體的主要分類:
TPS-苯乙烯類TPE(SBS、SIS、SEBS、SEPS)
為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能zui接近SBR橡膠,約占全部TPE一半左右。
TPO-聚烯烴熱塑性彈性體ThermoplasticPolyolefin
烯烴類TPE系以PP為硬鏈段和EPDM為軟鏈段的共混物,簡稱TPO。由于它比其它TPE的比重輕(僅為0.88),耐熱性高達100℃,耐天侯性和耐臭氧性也好,因而成為TPE中又一發(fā)展很快的品種。
TPV-動態(tài)硫化熱塑性彈性體ThermoplasticVulcanizate
1973年出現(xiàn)了動態(tài)部分硫化的TPO,特別是在1981年美國Mansanto公司開發(fā)成功以Santoprere命名的*動態(tài)硫化型的TPO之后,性能又大為改觀,zui高溫度可達120℃。這種動態(tài)硫化型的TPO簡稱為TPV,是ThermoplasticVulcanizate的簡稱,主要是對TPO中的PP與EPDM混合物在熔融共混時,加入能使其硫化的交聯(lián)劑,利用密煉機、螺桿機等機械高度剪切的力量,使*硫化的微細EPDM交聯(lián)橡膠的粒子,充分分散在PP基體之中。
TPU-聚氨酯熱塑性彈性體Thermoplasticpolyurethaneelastomer
聚氨酯熱塑性彈性體又稱熱塑性聚氨酯橡膠,簡稱TPU,是一種(AB)n型嵌段線性聚合物,A為高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚,B為含2-12直鏈碳原子的二醇,AB鏈段間化學結(jié)構(gòu)是用二異氰酸酯,通常是二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)連接。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯(lián)或大分子鏈間輕度交聯(lián),隨著溫度的升高或降低,這兩種交聯(lián)結(jié)構(gòu)具有可逆性。在熔融狀態(tài)或溶液狀態(tài)分子間力減弱,而冷卻或溶劑揮發(fā)之后又有強的分子間力連接在一起,恢復(fù)原有固體的性能。
TPVC-聚氯乙烯熱塑性彈性體,是Polyvinylchloridebasedthermoplastic的簡稱
分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類,前者稱為TPVC,后者稱為TCPE。TPVC主要是PVC的彈性化改質(zhì)物,又分為化學聚合和機械共混兩種形式。化學聚合可通過下面四種方式制取:1)高聚合度純PVC(HPVC);2)部分交聯(lián)PVC;3)離子交聯(lián)PVC;4)特殊共聚PVC。
機械共混主要是部分交聯(lián)NBR混入PVC中形成的共混物(PVC/NBR)。TPVC實際說來不過是軟PVC樹脂的延伸物,只是因為壓縮變形得到很大改善,從而形成了類橡膠狀的PVC。這種TPVC可視為PVC的改性品和橡膠的代用品,主要用其制造膠管、膠板、膠布及部分膠件。
TPEE-熱塑性聚酯彈性體Thermoplasticpolyesterelastomer,是PET與聚醚的共聚物
以杜邦公司Hytrel為代表,雖然Hytrel在1972年就已工業(yè)化,但其應(yīng)用的發(fā)展勢頭遠遠不如TPV。由于價格高,也限制它在一般用途的使用,大多用于要求苛刻的制品。
其他熱塑性彈性體
?MPR—熔融加工型熱塑性彈性體
?TPAE,TPA—熱塑性聚酰胺彈性體
?FTPV—熱塑性氟橡膠
3、熱塑性彈性體的發(fā)展
熱塑性彈性體(TPE,ThermoplasticElastomer),又稱熱塑性橡膠(TPE,ThermoplasticRubber),是新型彈性體,它經(jīng)歷了四個發(fā)展階段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了長期發(fā)展,涌現(xiàn)出許多工業(yè)化產(chǎn)品,成為與傳統(tǒng)硫化橡膠強有力的競爭對手。
2003年各種熱塑性彈性體使用比例
從1938年德國Bayerzui早發(fā)現(xiàn)聚氨酯類TPE,1963年和1965年美國Phillips和Shell開發(fā)出苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美歐日各國開始批量生產(chǎn)烯烴類TPE以來,技術(shù)不斷創(chuàng)新,新的TPE品種不斷涌現(xiàn),構(gòu)成了當今TPE的龐大體系,使橡膠工業(yè)與塑料工業(yè)結(jié)合聯(lián)姻大大向前邁進了一步。
熱塑性彈性體經(jīng)歷了四個發(fā)展階段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了長期發(fā)展,涌現(xiàn)出許多工業(yè)化產(chǎn)品,成為與傳統(tǒng)硫化橡膠強有力的競爭對手。
相關(guān)資料報道,2003年TPE消費量約為185萬噸,過去10年保持年均6%左右增長速度,2003年比2002年增長了6.4%。目前TPE消費結(jié)構(gòu)中TPS約占44%、TPO占31%、TPU占9.5%、TPEE占6.5%、其他TPE占9%。運輸工業(yè)及有關(guān)行業(yè)已成為TPE*下游消費市場,2003年用量約為105萬噸。
隨著美國和歐洲汽車產(chǎn)量的增加,以及中國及環(huán)太平洋地區(qū)一些國家工業(yè)的迅速發(fā)展,TPE應(yīng)用日益擴大,近年來增長強勁的是動態(tài)硫化熱塑性彈性體(TPV)。其在以汽車為中心的應(yīng)用市場連續(xù)保持年均增長15%以上,作為替代軟PVC和橡膠的新型高性能材料,具有成本和性能上的優(yōu)勢。國外報道預(yù)測,未來幾年苯乙烯類熱塑彈性體(TPS)仍居用量,但是所占份額呈下滑趨勢;隨著TPO進入汽車和醫(yī)療市場,替代傳統(tǒng)的熱固性橡膠和聚氯乙烯材料等,TPO*將不斷擴大,消費量快速增長。未來幾年TPE消費將提速,預(yù)計年均需求增長率將達到7%左右。
我國是TPE重要的消費市場,2003年消費量約為30萬噸,其中主要是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物(SBS)。隨著我國近年來汽車工業(yè)高速發(fā)展,TPO類熱塑彈性體的應(yīng)用將迅猛增加,預(yù)計未來幾年我國TPE的消費年均增長率將超過12%,。我國已成為TPE需求增長zui快的國家之一,而且尤其是以汽車為中心應(yīng)用市場將保持年均15%~20%的高速增長。
熱塑性彈性體(ThermoplasticElastomer-TPE)亦稱熱塑性橡膠(ThermoplasticRubber-TPR),是一種兼具橡膠和熱塑性塑料特性之材料,熱塑性彈性體具有多種可能的結(jié)構(gòu),zui根本的一條是需要有至少兩個互相分散的聚合物相,在正常使用溫度下,一相為流體(使溫度高于它的Tg─玻璃化溫度),另一相為固體(使溫度低于它的Tg或等于Tg),并且兩相之間存在相互作用。即在常溫下顯示橡膠彈性,高溫下又能塑化成型的高分子材料,具有類似于橡膠的力學性能及使用性能、又能按熱塑性塑料進行加工和回收,它在塑料和橡膠之間架起了一座橋梁。因此,熱塑性彈性體可象熱塑性塑料那樣快速、有效的、經(jīng)濟的加工橡膠制品。就加工而言,它是一種塑料;就性質(zhì)而言,它又是一種橡膠。熱可塑性彈性體有許多優(yōu)于熱固性橡膠的特點。
目前,熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一的命名,習慣以英文字母縮寫語TPR表示熱塑性橡膠,TPE表示熱塑性彈性體,兩者在有關(guān)資料著作中均有使用。為統(tǒng)一起見,都以TPE或熱塑性彈性體稱之。
2、熱塑性彈性體的主要分類:
TPS-苯乙烯類TPE(SBS、SIS、SEBS、SEPS)
為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能zui接近SBR橡膠,約占全部TPE一半左右。
TPO-聚烯烴熱塑性彈性體ThermoplasticPolyolefin
烯烴類TPE系以PP為硬鏈段和EPDM為軟鏈段的共混物,簡稱TPO。由于它比其它TPE的比重輕(僅為0.88),耐熱性高達100℃,耐天侯性和耐臭氧性也好,因而成為TPE中又一發(fā)展很快的品種。
TPV-動態(tài)硫化熱塑性彈性體ThermoplasticVulcanizate
1973年出現(xiàn)了動態(tài)部分硫化的TPO,特別是在1981年美國Mansanto公司開發(fā)成功以Santoprere命名的*動態(tài)硫化型的TPO之后,性能又大為改觀,zui高溫度可達120℃。這種動態(tài)硫化型的TPO簡稱為TPV,是ThermoplasticVulcanizate的簡稱,主要是對TPO中的PP與EPDM混合物在熔融共混時,加入能使其硫化的交聯(lián)劑,利用密煉機、螺桿機等機械高度剪切的力量,使*硫化的微細EPDM交聯(lián)橡膠的粒子,充分分散在PP基體之中。
TPU-聚氨酯熱塑性彈性體Thermoplasticpolyurethaneelastomer
聚氨酯熱塑性彈性體又稱熱塑性聚氨酯橡膠,簡稱TPU,是一種(AB)n型嵌段線性聚合物,A為高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚,B為含2-12直鏈碳原子的二醇,AB鏈段間化學結(jié)構(gòu)是用二異氰酸酯,通常是二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)連接。熱塑性聚氨酯橡膠靠分子間氫鍵交聯(lián)或大分子鏈間輕度交聯(lián),隨著溫度的升高或降低,這兩種交聯(lián)結(jié)構(gòu)具有可逆性。在熔融狀態(tài)或溶液狀態(tài)分子間力減弱,而冷卻或溶劑揮發(fā)之后又有強的分子間力連接在一起,恢復(fù)原有固體的性能。
TPVC-聚氯乙烯熱塑性彈性體,是Polyvinylchloridebasedthermoplastic的簡稱
分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類,前者稱為TPVC,后者稱為TCPE。TPVC主要是PVC的彈性化改質(zhì)物,又分為化學聚合和機械共混兩種形式。化學聚合可通過下面四種方式制取:1)高聚合度純PVC(HPVC);2)部分交聯(lián)PVC;3)離子交聯(lián)PVC;4)特殊共聚PVC。
機械共混主要是部分交聯(lián)NBR混入PVC中形成的共混物(PVC/NBR)。TPVC實際說來不過是軟PVC樹脂的延伸物,只是因為壓縮變形得到很大改善,從而形成了類橡膠狀的PVC。這種TPVC可視為PVC的改性品和橡膠的代用品,主要用其制造膠管、膠板、膠布及部分膠件。
TPEE-熱塑性聚酯彈性體Thermoplasticpolyesterelastomer,是PET與聚醚的共聚物
以杜邦公司Hytrel為代表,雖然Hytrel在1972年就已工業(yè)化,但其應(yīng)用的發(fā)展勢頭遠遠不如TPV。由于價格高,也限制它在一般用途的使用,大多用于要求苛刻的制品。
其他熱塑性彈性體
?MPR—熔融加工型熱塑性彈性體
?TPAE,TPA—熱塑性聚酰胺彈性體
?FTPV—熱塑性氟橡膠
3、熱塑性彈性體的發(fā)展
熱塑性彈性體(TPE,ThermoplasticElastomer),又稱熱塑性橡膠(TPE,ThermoplasticRubber),是新型彈性體,它經(jīng)歷了四個發(fā)展階段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了長期發(fā)展,涌現(xiàn)出許多工業(yè)化產(chǎn)品,成為與傳統(tǒng)硫化橡膠強有力的競爭對手。
2003年各種熱塑性彈性體使用比例
從1938年德國Bayerzui早發(fā)現(xiàn)聚氨酯類TPE,1963年和1965年美國Phillips和Shell開發(fā)出苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美歐日各國開始批量生產(chǎn)烯烴類TPE以來,技術(shù)不斷創(chuàng)新,新的TPE品種不斷涌現(xiàn),構(gòu)成了當今TPE的龐大體系,使橡膠工業(yè)與塑料工業(yè)結(jié)合聯(lián)姻大大向前邁進了一步。
熱塑性彈性體經(jīng)歷了四個發(fā)展階段(1985~1967,1968~1977,1989~今),取得了長期發(fā)展,涌現(xiàn)出許多工業(yè)化產(chǎn)品,成為與傳統(tǒng)硫化橡膠強有力的競爭對手。
相關(guān)資料報道,2003年TPE消費量約為185萬噸,過去10年保持年均6%左右增長速度,2003年比2002年增長了6.4%。目前TPE消費結(jié)構(gòu)中TPS約占44%、TPO占31%、TPU占9.5%、TPEE占6.5%、其他TPE占9%。運輸工業(yè)及有關(guān)行業(yè)已成為TPE*下游消費市場,2003年用量約為105萬噸。
隨著美國和歐洲汽車產(chǎn)量的增加,以及中國及環(huán)太平洋地區(qū)一些國家工業(yè)的迅速發(fā)展,TPE應(yīng)用日益擴大,近年來增長強勁的是動態(tài)硫化熱塑性彈性體(TPV)。其在以汽車為中心的應(yīng)用市場連續(xù)保持年均增長15%以上,作為替代軟PVC和橡膠的新型高性能材料,具有成本和性能上的優(yōu)勢。國外報道預(yù)測,未來幾年苯乙烯類熱塑彈性體(TPS)仍居用量,但是所占份額呈下滑趨勢;隨著TPO進入汽車和醫(yī)療市場,替代傳統(tǒng)的熱固性橡膠和聚氯乙烯材料等,TPO*將不斷擴大,消費量快速增長。未來幾年TPE消費將提速,預(yù)計年均需求增長率將達到7%左右。
我國是TPE重要的消費市場,2003年消費量約為30萬噸,其中主要是苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物(SBS)。隨著我國近年來汽車工業(yè)高速發(fā)展,TPO類熱塑彈性體的應(yīng)用將迅猛增加,預(yù)計未來幾年我國TPE的消費年均增長率將超過12%,。我國已成為TPE需求增長zui快的國家之一,而且尤其是以汽車為中心應(yīng)用市場將保持年均15%~20%的高速增長。
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