“第三代橡膠”熱塑性彈性體特性及應(yīng)用分析

熱塑性彈性體TPE/TPR，又稱人造橡膠或合成橡膠。是常溫下具有橡膠的彈性，高溫下具有可塑化成型的一類彈性體。其產(chǎn)品既具備傳統(tǒng)交聯(lián)硫化橡膠的高彈性、耐老化、耐油性各項(xiàng)優(yōu)異性能，同時(shí)又具備普通塑料加工方便、加工方式廣的特點(diǎn)，是介于橡膠與樹(shù)脂之間的一種新型高分子材料，常被人們稱為第三代橡膠。

熱塑性彈性體（TPE）可概括為通用TPE和工程TPE兩個(gè)類型，目前己發(fā)展到l0大類30多個(gè)品種。

世界上已工業(yè)化生產(chǎn)的TPE有：苯乙烯類（SBS、SIS、SEBS、SEPS）、烯烴類（TP0、TPV）、雙烯類（TPB、TPI）、氯乙烯類（TPVC、TCPE）、氨酯類（TPU）、酯類（TPEE）、酰胺類（TPAE）、有機(jī)氟類（TPF）、有機(jī)硅類和乙烯類等，幾乎涵蓋了現(xiàn)在合成橡膠與合成樹(shù)脂的所有領(lǐng)域。

熱塑性彈性體種類繁多，尚無(wú)統(tǒng)一的命名，習(xí)慣以英文字母縮寫(xiě)語(yǔ)，為統(tǒng)一起見(jiàn)，都以TPE 或熱塑性彈性體稱之，也有部分人以TPE代指苯乙烯類熱塑性彈性體。

熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和軟質(zhì)塑料的工藝加工性能。由于不需再像橡膠那樣經(jīng)過(guò)熱硫化，因而使用簡(jiǎn)單的塑料加工機(jī)械即可很容易地制成最終產(chǎn)品。它的這一特點(diǎn)，使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了l/4，節(jié)苯乙烯類嵌段共聚物約能耗25%～40%，提高效率10～20倍，堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。

制造加工熱塑性彈性體的主要兩種方法是擠塑和注塑成型，熱塑性彈性體還可通過(guò)吹塑、熱成型以及熱焊接進(jìn)行加工。而這些方法均不能應(yīng)用于熱固性橡膠制品。

(1) 苯乙烯類嵌段共聚物TPE

苯乙烯類TPE又稱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。代表性的品種為苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS），硬度范圍0～100A,外觀為透明或本色顆粒，廣泛用于制鞋業(yè)，已大部分取代了橡膠。苯乙烯類主要應(yīng)用類型有：鞋類、導(dǎo)線和線纜、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用、黏合劑、密封劑、涂料、填料、抗沖改性、瀝青、相容劑等。

(2) 熱塑性聚氨酯彈性體橡膠TPU

TPU（Thermoplastic polyurethanes）名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠。主要分為有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范圍寬（60HA～85HD）、耐磨、耐油，透明，彈性好，在日用品、體育用品、玩具、裝飾材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，無(wú)鹵阻燃TPU還可以代替軟質(zhì)PVC以滿足越來(lái)越多領(lǐng)域的環(huán)保要求。

TPU已被廣泛應(yīng)用于：鞋材、成衣、充氣玩具、水上及水下之運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療器材、健身器材、汽車椅座材料、雨傘、皮箱、皮包等。

TPU還可通過(guò)注塑和擠出等成型方式生產(chǎn)汽車、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。

(3) 聚烯烴熱塑性彈性體 TPO

烯烴類TPE簡(jiǎn)稱TPO。由于它比其他TPE的比重輕（僅為0.88），耐熱性高達(dá)100℃，耐天侯性和耐臭氧性也好。

1981年美國(guó)Mansanto公司開(kāi)發(fā)成功以Santopr ere命名的完全動(dòng)態(tài)硫化型的TPO，即TPV，使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，因而人們又將其稱為熱塑性硫化膠。

熱塑性聚烯烴共混物已普遍用于汽車工業(yè)，主要是汽車外裝的模塑件（如緩沖器托板、導(dǎo)風(fēng)板、側(cè)面模件、填隙板、柵格、端蓋），它們同樣也用作垂直車身壁板和擋泥板擴(kuò)張部分。在非汽車方面的應(yīng)用有導(dǎo)線、電纜的絕緣層和護(hù)套，擋風(fēng)（雨）條，工具把手，體育運(yùn)動(dòng)用品及其它注塑和擠塑成型的產(chǎn)品。

(4) 聚酯類熱塑性彈性體 TPEE

聚酯類TPE（TPEE）是一類含有PBT（聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯）聚酯硬段（結(jié)晶相）和脂肪族聚酯或聚醚（非晶相）軟段的線型嵌段共聚物。

TPEE屬于高性能工程級(jí)彈性體，具有機(jī)械強(qiáng)度高、彈性好、抗沖擊、耐蠕變、耐寒、耐彎曲疲勞性、耐油、耐化學(xué)藥品和溶劑侵蝕等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的加工性，并可填充、增強(qiáng)及合金化改性，在汽車零部件、液壓軟管、電纜電線、電子電器、工業(yè)制品、文體用品、生物材料等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

（5）氯乙烯類熱塑性彈性體 TPVC/TCPE

氯乙烯類TPE分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類，前者稱為T(mén)PVC，后者稱為T(mén)CPE。

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%以上消耗在汽車領(lǐng)域，如汽車的方向盤(pán)、雨刷條等等。其他用途，電線約占15%，建筑防水膠片占10%左右。

TPVC由于價(jià)格低廉，具有良好的耐天侯性、耐臭氧性、耐老化性、耐化學(xué)藥品性等，故而迅速發(fā)展成為通用的TPE。然而，由于TPVC的彈性、壓縮永久變形以及高溫時(shí)的形狀保持性等都很差，同橡膠無(wú)法相比，因而多年來(lái)一直在不停地進(jìn)行著研究改進(jìn)。

（6）二烯類熱塑性彈性體

二烯類TPE主要為天然橡膠的同分異構(gòu)體，故又稱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，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。

1963年以后，美、加、日等國(guó)先后以有機(jī)金屬觸媒制成了合成的T-NR-反式聚異戊二烯橡膠，稱之為T(mén)PI。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。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。

1974年，日本公司開(kāi)發(fā)成功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TPB。它是含90%以上l，2位結(jié)合的間同聚丁二烯橡膠。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。