tpe是什么塑料

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东莞市炬辉橡塑科技有限公司

TPE相关分类

1.苯乙烯类TPE

苯乙烯类TPE又称TPS,为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能较接近SBR橡胶。目前世界TPS的产量已达70多万t,约占全部TPE一半左右。代表性的品种为苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS),广泛用于制鞋业,已大部分取代了橡胶;同时在胶布、胶板等工业橡胶制品中的用途也在不断扩大。SBS还大量用作PS塑料的抗冲击改性剂,也是沥青铺路的沥青路面耐磨、防裂、防软和抗滑的优异改性剂。 以SBS改性的PS塑料,不仅可像橡胶那样大大改善抗冲击性,而且透明性也非常好。以SBS改性的沥青路面较之SBR橡胶、WRP胶粉,更*溶解于沥青中。因此,虽然价格较贵,仍然得到大量使用。现今,更以防水卷材进一步推广到建筑物屋顶、地铁、隧道、沟槽等的防水、防潮上面。SBS与S-SBR、NP橡胶并用制造的海绵,比原来PVC、EVA塑料海绵更富于橡胶触感,且比硫化橡胶要轻,颜色鲜艳,花纹清晰。因而,不仅适于制造胶鞋中底的海绵,也是旅游鞋、运动鞋、时装鞋等一次性大底的理想材料。

近些年来,异戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物(SIS)发展很快,其产量已占TPS量的1/3左右,约90%用在粘合剂方面。用SIS制成的热熔胶不仅粘性优越,而且耐热性也好,现已成为美欧日各国热熔胶的主要材料。 SBS和SIS的较大问题是不耐热,使用温度一般不能**过80℃。同时,其强伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都无法同橡胶相比。为此,近年来美欧等国对它进行了一系列性能改进,先后出现了SBS和SIS经饱和加氢的SEBS和SEPS。SEBS(以BR加氢作软链段)和SEPS(以IR加氢作软链段)可使抗冲强度大幅度提高,耐天候性和耐热老化性也好。日本三菱化学在1984年又以SEBS、SEPS为基料制成了性能更好的混合料,并将此饱和型TPS命名为“Rubberron”上市。因此,SEBS和SEPS不仅是通用,也是工程塑料用的改善耐天候性、耐磨性和耐热老化性的共混材料,故而很快发展成为尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)等工程塑料类“合金”的增容剂。此外,还开发了环氧树脂用的高透明性TPS以及医疗卫生用的生体无毒TPS等许多新的品种。

SBS或SEBS等与PP塑料熔融共混,还可以形成IPN型TPS。所谓IPN,实际是两种网络互相贯穿在一起的聚合物,故又称之为互穿网络化合物。虽然它们大多数属于热固性树脂类,但也有不少像TPE的以交叉连续相形态表现出来的热塑性弹性体。用SBS或SES为基材与其他工程塑料形成的IPN—TPS,可以不用预处理而直接涂装。涂层不易刮伤,并且具有一定的耐油性,弹性系数在低温较宽的温度范围内没有什么变化;大大提高了工程塑料的耐寒和耐热性能。苯乙烯类化合物与橡胶接技共聚也能成为具有热塑性的TPE,己开发的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI-IIR/苯乙烯、NP/苯乙烯等。

2.烯烃类TPE

烯烃类TPE系以PP为硬链段和EPDM为软链段的共混物,简称TPO。由于它比其它TPE的比重轻(仅为O.88),耐热性高达100℃,耐天候性和耐臭氧性也好,因而成为TPE中又一发展很快的品种。自从1972年在美国由UniroyaI公司以TPR的商品名首先上市以来,多年以两位数增长,2000年生产量已达3 5万t,到2002年估计可达40万t。现在,TPO已成为美日欧等汽车和家电领域的主要橡塑材料。特别是在汽车上已占到其总量3/4,用其制造的汽车保险杠,已基本取代了原来的金属和PU。 1973年出现了动态部分硫化的TPO,特别是在1981年美国Mansanto公司开发成功以Santoprere命名的完全动态硫化型的TPO之后,性能又大为改观,较高温度可达120℃。这种动态硫化型的TPO简称为TPV,主要是对TPO中的PP与EPDM混合物在熔融共混时,加入能使其硫化的交联剂,利用密炼机、螺杆机等机械高度剪切的力量,使完全硫化的微细EPDM交联橡胶的粒子,充分分散在PP基体之中。通过这种交联橡胶的”粒子效果”,导致TPO的耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等都得到明显改善,甚至达到了CR橡胶的水平,因而人们又将其称为热塑性硫化胶。

3.二烯类TPE

二烯类TPE主要为天然橡胶的同分异构体,故又称之热塑性反式天然橡胶(1-NR)。早在400年前,人们作为天然橡胶即发现了这种材料,但因其产自于与三叶橡胶树不同的古塔波和巴拉塔等**树上,因而称为古塔波橡胶、巴拉塔橡胶。这种T—NR用作海底电缆和高尔夫球皮等虽已有100余年历史,但因呈热塑性状态,结晶性强,可供量有限,用途长期未能扩展。

以**金属触媒制成的合成T-NR-反式聚异戊二烯橡胶,称之为TPI。它的微观结构同异戊橡胶(IR)刚好相反,反式结合99%,结晶度40%,熔点67℃,同**产的古塔波和巴拉塔橡胶较为类似。因此,已开始逐步取代**产品,并进一步发展到用于整形外科器具、石膏代替物和运动保护器材。近年来,利用TPI优异的结晶性和温度的敏感性,又成功地开发作为形状记忆橡胶材料,倍受人们青睐。

从结构上来说,TPI是以高的反式结构所形成的结晶性作为硬链段,再与其余任意形呈弹性相状态部分的软链段结合而构成的热塑性橡胶。同其他TPE比,优点是机械强度、耐伤性好,又可硫化,缺点是软化温度非常低,一般只有40-70℃,用途受到限制。 BR橡胶(顺式一1,4聚丁二烯)的同分异构体——间同l,2聚丁二烯,简称TPB。它是含90%以上l,2位结合的间同聚丁二烯橡胶,商品名为RB。微观构造系由硬链段间同结构的结晶部分与软链段任意形柔软部分相互构成的嵌段聚合物。虽其耐热性、机械强度不如橡胶,但以良好的透明性、耐天候性和电绝缘性以及光分解性,广泛用在了制鞋、海绵、光薄膜以及其他工业橡胶制品等方面。

TPB和TPI同其它TPE较大的不同点在于可以进行硫化。解决了一般TPE不能用硫磺、过氧化物硫化.而必须采用电子波、放射线等特殊装置才。能提质改性的问题,从而改进了TPE的耐热性、耐油性和耐久性不佳等缺点。TPB可在75-1 10℃的熔点范围之内任意加工,既可用以生产非硫化注射成型的拖鞋、便鞋,也可以利用硫化发泡制造运动鞋、旅游鞋等的中底。它较之EVA海绵中底不易塌陷变形,穿着舒适,有利于提高体育竞技效果。TPB制造的薄膜,具有良好的透气性、防水性和透明度,易于光分解,十分安全,特别适于家庭及蔬菜、水果保鲜包装之用。

4.氯乙烯类TPE

分为热塑性PVC和热塑性CPE两大类,前者称为TPVC,后者称为TCPE。TPVC主要是PVC的弹性化改质物,又分为化学聚合和机械共混两种形式。机械共混主要是部分交联NBR混入PVC中形成的共混物(PVC/NBR)。TPVC实际说来不过是软PVC树脂的延伸物,只是因为压缩变形得到很大改善,从而形成了类橡胶状的PVC。这种TPVC可视为PVC的改性品和橡胶的代用品,主要用其制造胶管、胶板、胶布及部分胶件。目前70%以上消耗在汽车领域,如汽车的方向盘、雨刷条等等。其他用途,电线约占75%,建筑防水胶片占10%左右。近年来,又开始扩展到家电、园艺、工业以及日用作业雨衣等方面。

5.聚氨酯类TPE

聚氨酯类TPE系由与异氰酸酯反应的氨酯硬链段与聚酯或聚醚软链段相互嵌段结合的热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU,TPU具有优异的机械强度、耐磨性、耐油性和耐屈挠性,特别是耐磨性较为**。缺点是耐热性、耐热水性、耐压缩性较差,外观易变黄,加工中易粘模具。目前在欧美等国主要用于制造滑雪靴、登山靴等体育用品,并大量用以生产各种运动鞋、旅游鞋,消耗量甚多。TPU还可通过注塑和挤出等成型方式生产汽车、机械以及钟表等零件,并大量用于高压胶管(外胶)、纯胶管、薄片、传动带、输送带、电线电缆、胶布等产品。其中注塑成型占到40%以上,挤出成型约为35%左右。

近年来,为改善TPU的工艺加7工性能,还出现了许多新的易加工品种。如适于双色成型,能增加透明性和高流动、高回收的可提高加工生产效率的制鞋用TPU。用于制造透明胶管的无可塑、低硬度的易加工型TPU。供作汽车保险杠等大型部件**的、以玻璃纤维增强的可提高刚性和冲击性的增强型TPU等等。特别是在TPU中加入反应性成分,在热塑成型之后,通过熟成,而形成不完全IPN(由交联聚合物与非交联聚合物形成的IPN)发展十分*。这种IPN TPU又进一步改进了TPU的物理机械性能。此外,TPU/PC共混型的合金型TPU,更提高了汽车保险杠的安全性能。另外,还有高透湿性TPU、导电性TPU,并且出现了**于生体、磁带、安全玻璃等方面的TPU。

6 .TPE与PVC的区别

TPE—热塑性弹性体是一种具有橡胶的高弹性,高强度,高回弹性的新型材料。TPE材质触感柔软,耐候性好,不含增塑剂,是一种环保无毒的材料,价格在2.5—5万/吨之间,广泛使用在与人体接触的日用品中。

PVC—聚氯乙烯,是一种有毒的含氯树脂。加工时添加了增塑剂,增塑剂的含量越大,材料越柔软,广泛的用于建材,人造皮革中,价格在0.8—1.2万元/吨之间。聚氯乙烯塑料制品在较高温度下,如50℃左右就会慢慢地分解出氯化氢气体,这种气体对人体有害。

TPE与PVC相比,更耐高温和低温、有更好的弹性,近年来环保呼声越来越高,所以在很多领域节能环保的热塑性弹性体TPE开始取代PVC。


TPE加工成型应注意的问题

一.TPE之广泛应用: TPE所具有的橡胶与塑料的双重性能和宽广的特性,可用塑胶成型机来加工,不需加硫作业,从而缩短生产时间,且溢料、废料可回收利用,有利降低成本、保护环境,现已广泛用来代替橡胶、硅胶、乳胶等材料,用于生产医疗用品(如外科手套、血液袋等),性保健用品(代替硅胶),避孕套(代替乳胶),日用品(如代替硅胶生产婴儿奶嘴、咬胶等),弹性水晶球,手表外壳及表带,礼品盒,粘刷,软质桌垫,高压垫,高级鞋垫,管子垫圈、软管,汽车零配件,电器配件,潜水镜及胶带配件,滑板车轮,玩具车轮,工业脚轮,软体鱼饵,(牙刷、各类工具、刀具、厨具等)手柄包胶等。

二.TPE成型加工注意事宜

2.1 机器选择(注塑成型) + 锁模能力以每平方英寸投射成型面积计应为1.5-3 吨 + 可采用压缩比为2:1-3:1的通用螺杆 + 注射量应为机膛容量的25%-75% + 通常在加工温度下较长的停留时间应为8-10 分钟。 + 在注塑时注射喷嘴应使用一较小的锐孔,以有助于产生剪切加热 + 建议的注射喷嘴直径为1/16 (0.0625 或1.59 mm)至3/16 (0.1875 或4.76 mm)

2.2 主流道 一般可采用带 3C 出模角的标准主流道设计,软性SBS及SEBS材料不可用“Z”型拉针,倒扣指、反向锥形冷井和狭槽棒拉针皆是典型设计。

2.3 收缩率 TPE材料的收缩率依配方而别,在(0.5–2%) 范围内,熔胶流进模具反向的收缩率会较高一般而言,SBS的收缩率要小一些,而SEBS 的收缩率则会略大,密度较高的材料收缩率较密度低的材料收缩率要小一,此外,加工条件如模温,熔胶温度,注速与产品厚度会影响产品收缩率。

2.4 干燥 TPE一般不具备吸湿性,是*干燥的,但对于二次注塑材料或基体中过多的水分会对粘接力产生不利的影响,利鸿公司E3系列和E4系列的二次注塑产品需要进行干燥。 对于需要进行干燥的品种,要求其水分含量为0.1%以下。为了尽可能地提高干燥效率和产生高质量的工件,强烈推荐采用去湿式干燥机或真空式干燥机。典型的干燥条件是在温度为70-80摄氏度的条件下干燥2~3小时。

2.5 着色 色母料载体应与所选择的TPE材料相容,对于SBS基材TPE来说以PS 或 EVA为底的色种较适当;而SEBS基材的TPE则以PE 或 PP为底的色种较适当,EVA为底的色种热稳定性较差,TPE不可采用以PVC为底的色种,为了使分散过程较易进行,色母料应该具有比基础TPE复合材料较低的粘度(较高的熔融流动指数)。对于很多种二次注塑材料,如果使用聚乙烯(PE)载体,则可能会对粘接力产生不利的影响,如果色母料中蜡含量高,也可能会降低粘接力。

2.6 回收料 对于很多采用两种材料的应用,添加回收料的方式不可取。可以利用洁净的TPE回收料,其比例较高可达20%。黑色材料可容纳较高比例的回收料。**产品、浅色或透明的复合材料可能呈现出污染或变色,除非妥善地加以控制。停留时间过长或回收料掺混比例较高时,黄色、红色、蓝色和绿色的**颜料较有可能被烧掉或褪色。若有可能,回收料比例应始终保持一致。一一四二 TPE加工成型应注意的事项(二)

2.7 清机 SBS具有良好的热稳定性,没有必要在每次原料中断后都要清理炮筒,可以PS来清理炮筒, SEBS弹体的热稳定性非常好,加工温度下即使停放两小时,在炮筒里的材料都不会降解,熔融流动指数较低的PP或HDPE来清理炮筒。如果生产过程中,更改不同颜色时建议使用熔融流动指数较低的PP来清理炮筒。

2.8 压力和射速 通常,所需或所达的注塑压力是200-600 psi。为了利用剪切稀化所产生的好处,应将注塑速度调整为可在1-3 秒种内充满模具。注射SBS材料通常使用中等的注射速度, 但注射SEBS材料就必须使用较高的注射速度, 以避免熔胶在填模时半途由于冷却影响外观,对于二次注塑材料来说,较高的压力和射速可获得更佳的粘接力。

2.9 温度 SBS基材TPE软段分子段有不饱和键,*被氧化,高温或高剪切率加工产生材料降解可能性高,为避免材料降解,加工温度须保持 150–200摄氏度, 熔胶不宜停留在炮筒内太久,若加工温度**过200C, 熔胶粘度会上升(SBS 分子可能有架桥现象),因而降低生产率。 SEBS弹体软质段分子饱和, 不会被氧化, 高温或高剪切率加工不影响稳定性,一般加工温度在190–230摄氏度间,可用高剪切率加工,如果材料因高温或高剪切率加工而降解,熔胶粘度会因分子链断裂而降低,而对于一些特殊规格的TPE的能会使用到250甚至更高的温度来生产。 对二次注塑来说,为了达到较佳的粘接强度,经常要求采用**正常值的熔体温度。在某些关键的应用中,此温度可接近于该TPE加工温度的上限。为了缩短在高温下的停留时间,应尽可能地降低注塑单元后段的温度,而只将较后一段和注射喷嘴保持在较高的加工温度条件下。具体牌号的加工温度,清参照利鸿公司的物性表。对于二次注塑,可在将基体嵌入模具前先进行预热而达到这一点。预热也可以减少基体表面的任何水分,从而改善粘接力。 对于两次注射模塑,**次和*二次注塑之间的时间间隔应尽可能地缩短,以达到较佳的粘接力。但是,此时间间隔又必须长到足以使基体能产生抵抗注塑压力的能力,而且不至于因*二次注塑而再次熔化或变形。总的循环周期取决于壁厚较厚部分之冷却以及转动该模具和装载嵌件所需的时间。

2.10 模具温度 为了防止水分在模具内冷凝和将水中杂质带入模腔,应将模塑区域的模具温度设定在露点温度以上。如果工件具有很长或很薄的部分,而且不可能以改变其它模塑参数的方式来实现充填,那么也许就不得不提高模具温度。SBS基材的模具温度一般为10~40摄氏度,SEBS基材模具温度为35~65S摄氏度,较高模温可促进溶胶在模内的流动,低压注射亦能填模,适当的模具温度可获得更佳的表面效果。

2.11 冷却时间 所需的冷却时间取决于熔体温度、工件的壁厚和材料的熔融指数。较硬的品种比较软的品种凝固得较快,也较*脱模。由于塑料基体的导热性很差,TPE只能从一侧得到冷却,故二次注塑的工件需要较长的时间进行冷却。相对于每0.100 二次注塑层的厚度,二次注塑的工件所需的冷却时间一般为20-40 秒。

2.12 影响二次注塑TPE材料与基体(PP、ABS、PC、PA)等之间粘接力的因素可能有: 1.基体类型 - 添加剂(加玻纤、矿物质填充、经过热稳定处理、经添加润滑油) 2.色母料载体类型 3. 二次注塑层和基体中的水分含量 4.回收料的质量和添加比例 5.基体的清洁程度、制备和预热 6.加工条件(熔体温度、压力、注塑速度、冷却时间) 7.工件和模具的设计(特别是截流式设计)





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