1.苯乙烯類(lèi)TPE
苯乙烯類(lèi)TPE又稱(chēng)TPS,為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能最接近SBR橡膠。目前世界TPS的產(chǎn)量已達(dá)70多萬(wàn)t,約占全部TPE一半左右。代表性的品種為苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS),廣泛用于制鞋業(yè),已大部分取代了橡膠;同時(shí)在膠布、膠板等工業(yè)橡膠制品中的用途也在不斷擴(kuò)大。SBS還大量用作PS塑料的抗沖擊改性劑,也是瀝青鋪路的瀝青路面耐磨、防裂、防軟和抗滑的優(yōu)異改性劑。 以SBS改性的PS塑料,不僅可像橡膠那樣大大改善抗沖擊性,而且透明性也非常好。以SBS改性的瀝青路面較之SBR橡膠、WRP膠粉,更容易溶解于瀝青中。因此,雖然價(jià)格較貴,仍然得到大量使用?,F(xiàn)今,更以防水卷材進(jìn)一步推廣到建筑物屋頂、地鐵、隧道、溝槽等的防水、防潮上面。SBS與S-SBR、NP橡膠并用制造的海綿,比原來(lái)PVC、EVA塑料海綿更富于橡膠觸感,且比硫化橡膠要輕,顏色鮮艷,花紋清晰。因而,不僅適于制造膠鞋中底的海綿,也是旅游鞋、運(yùn)動(dòng)鞋、時(shí)裝鞋等一次性大底的理想材料。
近些年來(lái),異戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物(SIS)發(fā)展很快,其產(chǎn)量已占TPS量的1/3左右,約90%用在粘合劑方面。用SIS制成的熱熔膠不僅粘性?xún)?yōu)越,而且耐熱性也好,現(xiàn)已成為美歐日各國(guó)熱熔膠的主要材料。 SBS和SIS的最大問(wèn)題是不耐熱,使用溫度一般不能超過(guò)80℃。同時(shí),其強(qiáng)伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都無(wú)法同橡膠相比。為此,近年來(lái)美歐等國(guó)對(duì)它進(jìn)行了一系列性能改進(jìn),先后出現(xiàn)了SBS和SIS經(jīng)飽和加氫的SEBS和SEPS。SEBS(以BR加氫作軟鏈段)和SEPS(以IR加氫作軟鏈段)可使抗沖強(qiáng)度大幅度提高,耐天候性和耐熱老化性也好。日本三菱化學(xué)在1984年又以SEBS、SEPS為基料制成了性能更好的混合料,并將此飽和型TPS命名為"Rubberron"上市。因此,SEBS和SEPS不僅是通用,也是工程塑料用的改善耐天候性、耐磨性和耐熱老化性的共混材料,故而很快發(fā)展成為尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)等工程塑料類(lèi)"合金"的增容劑。此外,還開(kāi)發(fā)了環(huán)氧樹(shù)脂用的高透明性TPS以及醫(yī)療衛(wèi)生用的生體無(wú)毒TPS等許多新的品種。
SBS或SEBS等與PP塑料熔融共混,還可以形成IPN型TPS。所謂IPN,實(shí)際是兩種網(wǎng)絡(luò)互相貫穿在一起的聚合物,故又稱(chēng)之為互穿網(wǎng)絡(luò)化合物。雖然它們大多數(shù)屬于熱固性樹(shù)脂類(lèi),但也有不少像TPE的以交叉連續(xù)相形態(tài)表現(xiàn)出來(lái)的熱塑性彈性體。用SBS或SES為基材與其他工程塑料形成的IPN-TPS,可以不用預(yù)處理而直接涂裝。涂層不易刮傷,并且具有一定的耐油性,彈性系數(shù)在低溫較寬的溫度范圍內(nèi)沒(méi)有什么變化;大大提高了工程塑料的耐寒和耐熱性能。苯乙烯類(lèi)化合物與橡膠接技共聚也能成為具有熱塑性的TPE,己開(kāi)發(fā)的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI-IIR/苯乙烯、NP/苯乙烯等。
2.烯烴類(lèi)TPE
烯烴類(lèi)TPE系以PP為硬鏈段和EPDM為軟鏈段的共混物,簡(jiǎn)稱(chēng)TPO。由于它比其它TPE的比重輕(僅為O.88),耐熱性高達(dá)100℃,耐天候性和耐臭氧性也好,因而成為T(mén)PE中又一發(fā)展很快的品種。自從1972年在美國(guó)由UniroyaI公司以TPR的商品名首先上市以來(lái),多年以?xún)晌粩?shù)增長(zhǎng),2000年生產(chǎn)量已達(dá)3 5萬(wàn)t,到2002年估計(jì)可達(dá)40萬(wàn)t。現(xiàn)在,TPO已成為美日歐等汽車(chē)和家電領(lǐng)域的主要橡塑材料。特別是在汽車(chē)上已占到其總量3/4,用其制造的汽車(chē)保險(xiǎn)杠,已基本取代了原來(lái)的金屬和PU。 1973年出現(xiàn)了動(dòng)態(tài)部分硫化的TPO,特別是在1981年美國(guó)Mansanto公司開(kāi)發(fā)成功以Santoprere命名的完全動(dòng)態(tài)硫化型的TPO之后,性能又大為改觀,最高溫度可達(dá)120℃。這種動(dòng)態(tài)硫化型的TPO簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)PV,主要是對(duì)TPO中的PP與EPDM混合物在熔融共混時(shí),加入能使其硫化的交聯(lián)劑,利用密煉機(jī)、螺桿機(jī)等機(jī)械高度剪切的力量,使完全硫化的微細(xì)EPDM交聯(lián)橡膠的粒子,充分分散在PP基體之中。通過(guò)這種交聯(lián)橡膠的"粒子效果",導(dǎo)致TPO的耐壓縮變形性、耐熱老化性、耐油性等都得到明顯改善,甚至達(dá)到了CR橡膠的水平,因而人們又將其稱(chēng)為熱塑性硫化膠。
3.二烯類(lèi)TPE
二烯類(lèi)TPE主要為天然橡膠的同分異構(gòu)體,故又稱(chēng)之熱塑性反式天然橡膠(1-NR)。早在400年前,人們作為天然橡膠即發(fā)現(xiàn)了這種材料,但因其產(chǎn)自于與三葉橡膠樹(shù)不同的古塔波和巴拉塔等野生樹(shù)上,因而稱(chēng)為古塔波橡膠、巴拉塔橡膠。這種T-NR用作海底電纜和高爾夫球皮等雖已有100余年歷史,但因呈熱塑性狀態(tài),結(jié)晶性強(qiáng),可供量有限,用途長(zhǎng)期未能擴(kuò)展。
以有機(jī)金屬觸媒制成的合成T-NR-反式聚異戊二烯橡膠,稱(chēng)之為T(mén)PI。它的微觀結(jié)構(gòu)同異戊橡膠(IR)剛好相反,反式結(jié)合99%,結(jié)晶度40%,熔點(diǎn)67℃,同天然產(chǎn)的古塔波和巴拉塔橡膠極為類(lèi)似。因此,已開(kāi)始逐步取代天然產(chǎn)品,并進(jìn)一步發(fā)展到用于整形外科器具、石膏代替物和運(yùn)動(dòng)保護(hù)器材。近年來(lái),利用TPI優(yōu)異的結(jié)晶性和溫度的敏感性,又成功地開(kāi)發(fā)作為形狀記憶橡膠材料,倍受人們青睞。
從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),TPI是以高的反式結(jié)構(gòu)所形成的結(jié)晶性作為硬鏈段,再與其余任意形呈彈性相狀態(tài)部分的軟鏈段結(jié)合而構(gòu)成的熱塑性橡膠。同其他TPE比,優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度、耐傷性好,又可硫化,缺點(diǎn)是軟化溫度非常低,一般只有40-70℃,用途受到限制。 BR橡膠(順式一1,4聚丁二烯)的同分異構(gòu)體--間同l,2聚丁二烯,簡(jiǎn)稱(chēng)TPB。它是含90%以上l,2位結(jié)合的間同聚丁二烯橡膠,商品名為RB。微觀構(gòu)造系由硬鏈段間同結(jié)構(gòu)的結(jié)晶部分與軟鏈段任意形柔軟部分相互構(gòu)成的嵌段聚合物。雖其耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度不如橡膠,但以良好的透明性、耐天候性和電絕緣性以及光分解性,廣泛用在了制鞋、海綿、光薄膜以及其他工業(yè)橡膠制品等方面。
TPB利TPI同其他TPE的最大不同點(diǎn)在于可以進(jìn)行硫化。解決了一般TPE不能用硫磺、過(guò)氧化物硫化.而必須采用電子波、放射線(xiàn)等特殊裝置才。能提質(zhì)改性的問(wèn)題,從而改進(jìn)了TPE的耐熱性、耐油性和耐久性不佳等缺點(diǎn)。TPB可在75-1 10℃的熔點(diǎn)范圍之內(nèi)任意加工,既可用以生產(chǎn)非硫化注射成型的拖鞋、便鞋,也可以利用硫化發(fā)泡制造運(yùn)動(dòng)鞋、旅游鞋等的中底。它較之EVA海綿中底不易塌陷變形,穿著舒適,有利于提高體育競(jìng)技效果。TPB制造的薄膜,具有良好的透氣性、防水性和透明度,易于光分解,十分安全,特別適于家庭及蔬菜、水果保鮮包裝之用。
4.氯乙烯類(lèi)TPE
分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類(lèi),前者稱(chēng)為T(mén)PVC,后者稱(chēng)為T(mén)CPE。TPVC主要是PVC的彈性化改質(zhì)物,又分為化學(xué)聚合和機(jī)械共混兩種形式。機(jī)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(shí)際說(shuō)來(lái)不過(guò)是軟PVC樹(shù)脂的延伸物,只是因?yàn)閴嚎s變形得到很大改善,從而形成了類(lèi)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。目前70%以上消耗在汽車(chē)領(lǐng)域,如汽車(chē)的方向盤(pán)、雨刷條等等。其他用途,電線(xiàn)約占75%,建筑防水膠片占10%左右。近年來(lái),又開(kāi)始擴(kuò)展到家電、園藝、工業(yè)以及日用作業(yè)雨衣等方面。
5.聚氨酯類(lèi)TPE
聚氨酯類(lèi)TPE系由與異氰酸酯反應(yīng)的氨酯硬鏈段與聚酯或聚醚軟鏈段相互嵌段結(jié)合的熱塑性聚氨酯橡膠,簡(jiǎn)稱(chēng)TPU,TPU具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐油性和耐屈撓性,特別是耐磨性最為突出。缺點(diǎn)是耐熱性、耐熱水性、耐壓縮性較差,外觀易變黃,加工中易粘模具。目前在歐美等國(guó)主要用于制造滑雪靴、登山靴等體育用品,并大量用以生產(chǎn)各種運(yùn)動(dòng)鞋、旅游鞋,消耗量甚多。TPU還可通過(guò)注塑和擠出等成型方式生產(chǎn)汽車(chē)、機(jī)械以及鐘表等零件,并大量用于高壓膠管(外膠)、純膠管、薄片、傳動(dòng)帶、輸送帶、電線(xiàn)電纜、膠布等產(chǎn)品。其中注塑成型占到40%以上,擠出成型約為35%左右。
近年來(lái),為改善TPU的工藝加7工性能,還出現(xiàn)了許多新的易加工品種。如適于雙色成型,能增加透明性和高流動(dòng)、高回收的可提高加工生產(chǎn)效率的制鞋用TPU。用于制造透明膠管的無(wú)可塑、低硬度的易加工型TPU。供作汽車(chē)保險(xiǎn)杠等大型部件專(zhuān)用的、以玻璃纖維增強(qiáng)的可提高剛性和沖擊性的增強(qiáng)型TPU等等。特別是在TPU中加入反應(yīng)性成分,在熱塑成型之后,通過(guò)熟成,而形成不完全I(xiàn)PN(由交聯(lián)聚合物與非交聯(lián)聚合物形成的IPN)發(fā)展十分迅速。這種IPN TPU又進(jìn)一步改進(jìn)了TPU的物理機(jī)械性能。此外,TPU/PC共混型的合金型TPU,更提高了汽車(chē)保險(xiǎn)杠的安全性能。另外,還有高透濕性TPU、導(dǎo)電性TPU,并且出現(xiàn)了專(zhuān)用于生體、磁帶、安全玻璃等方面的TPU。
6 .TPE與PVC的區(qū)別
TPE-熱塑性彈性體是一種具有橡膠的高彈性,高強(qiáng)度,高回彈性的新型材料。TPE材質(zhì)觸感柔軟,耐候性好,不含增塑劑,是一種環(huán)保無(wú)毒的材料,價(jià)格在2.5-5萬(wàn)/噸之間,廣泛使用在與人體接觸的日用品中。
PVC-聚氯乙烯,是一種有毒的含氯樹(shù)脂。加工時(shí)添加了增塑劑,增塑劑的含量越大,材料越柔軟,廣泛的用于建材,人造皮革中,價(jià)格在0.8-1.2萬(wàn)元/噸之間。聚氯乙烯塑料制品在較高溫度下,如50℃左右就會(huì)慢慢地分解出氯化氫氣體,這種氣體對(duì)人體有害。
TPE與PVC相比,更耐高溫和低溫、有更好的彈性,近年來(lái)環(huán)保呼聲越來(lái)越高,所以在很多領(lǐng)域節(jié)能環(huán)保的熱塑性彈性體TPE開(kāi)始取代PVC。