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集橡胶塑料优点于一身，新型高分子材料他做到了

文章来源：贤集网更新时间：2023-04-12 16:49:44

橡胶，塑料这两个词已经经常出现在日常生活中，那你知道吗？有这样一种材料，它具有具有介于橡胶与塑料中间的特征，融合了两者的优点于一身，他就是热塑性弹性体，今天来探索一下他身上的奥秘吧！

什么是热塑性弹性体？

热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer）也被称作为热塑性橡胶（Thermoplastic rubber），简称TPE或TPR，是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的高分子材料。在室温下呈现橡胶特性，而在高温下又能塑化成型。具有加硫橡胶的性质，但加工过程无须硫化。因此TPE具有介于橡胶与塑料中间的特征。

其结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段，树脂段凭借链间作用力形成物理交联点，橡胶段是高弹性链段，贡献弹性。塑料段的物理交联随温度的变化而呈可逆变化，显示了热塑性弹性体的塑料加工特性。

热塑性弹性体与一般塑料材料有何差异？

要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容易，较大的差异为热塑性弹性体在常温下，具有高伸长率、高回弹率、低压缩永久变形率、及低脆化温度等特性，而一般的塑料在受到应力之后则会产生永久变形或断裂。

热塑性弹性体(TPE)有哪些优势？

1. 可用一般的热塑性塑料成型机加工，不需要特殊的加工设备。

2. 生产效率大幅提高，可直接用橡胶注塑机硫化。

3. 易于回收利用，降低成本，生产过程中产生的废料可直接再利用。

4. 热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短，可以有效节约能源。

5. 由于TPE兼具橡胶和塑料的优点，为橡胶工业开辟了更广领域。

6. 可用于帮助塑料材料的增强，增韧改质。

由于TPE具有橡胶、塑料的双重性能，因而用途非常广泛，包括：胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管、涂料、挤出制品、掺合剂等。涉及的范围包括汽车、电气、电子、建筑及工艺与日常生活等各领域?？梢运党瞬皇视谥圃斐淦痔ネ?，非胎橡胶制品很多已可用热塑性弹性体取代，因此，TPE的进展十分引人注目。

热塑性弹性体的发展

TPE自1960年进入生产期开始，其发展以10年为一代，从第一代到第四代，每个时代具有代表性TPE的研发历史及其所含品种分布情况如下表、下图所示。

第一代TPE初期，拜耳公司利用先进的PU技术，推出了含有软段的PU（TPU）。而规范化TPE概念的建立，则是在壳牌化学公司利用有机锂以优良的嵌段聚合物合成技术开发出SBS之后。自从开发了SBS，对TPE结构和性能的研究则通过微相分离结构来研究。这也同样适用于各种嵌段共聚物，即推出了将SBS中的C=C不饱和键，以氢加成的方式达到饱和化的SEBS?；蛞源薖S作为硬段的更具耐热性、耐油性的芳香族聚酯（TPEE）和聚酰胺等第二代和第三代TPE。另外，通过改进齐格勒催化体系，得到了由EPM和PP共混的TPE（TPO），它是在第二代TPE初期，由尤尼罗伊尔化学公司首先开发。为了改善其拉伸强度、扯断伸长率、压缩永久变形及耐油性等性能。孟山都公司引入了动态硫化技术，推出了第三代TPE-TPU。

热塑性弹性体加工中取消了传统橡胶硫化工艺过程，可像塑料那样用注压、挤出、吹塑、模压等方法成型，而且成型速率比传统硫化橡胶要快，其成型脚料可再用。所以，这类材料可节约设备投资、节约能源及人力，具有很强的竞争力。

主要的TPE的种类介绍

TPE的种类很多，其应用也非常广泛。下面仅就其中最主要的苯乙烯类、聚烯烃类、聚氨酯类和聚酯类四种热塑性弹性体的性能及应用做一简要介绍。

1、苯乙烯类热塑性弹性体

苯乙烯类热塑性弹性体包括SBS、SEBS、SIS、SEPS等产品

苯乙烯类热塑性弹性体是指由聚苯乙烯链段为硬段（S），聚丁二烯烃链段为软段（D）的三嵌段共聚物（SDS）或多嵌段共聚物，其中以软段为聚丁二烯（B）的嵌段共聚物(SBS)为主要产品。此外，还有以聚异戊二烯为软段的嵌段共聚物（SIS）及SBS加氢化产物（SEBS）等。

其中，SBS具有热塑性弹性体的共性。而且嵌段共聚物（SBS）是我国独立研制开发成功的热塑性弹性体，有第三代合成橡胶之称，是70年代以来发展最快的合成橡胶新品种之一。

总括起来，SBS主要有4大用途：（1）可生产橡胶制品；（2）可作合成树脂改性剂；（3）可作粘合剂；（4）可作沥青改性剂。

近日，中国石化海南巴陵化工新材料有限公司17万吨/年苯乙烯类热塑性弹性体项目一次投产成功，工艺流程全线贯通，产出合格SBS产品。该项目采用中国石化自主研发的成套工艺技术，可通过切换操作生产出性能各异、多种牌号的苯乙烯类热塑性弹性体产品，灵活应对市场，满足客户差异化、定制化需求；可充分发挥海南炼化原料资源优势、巴陵石化在苯乙烯类热塑性弹性体产品领域的技术创新优势和海南自贸港区位优势，降低原料成本及物流成本，延伸海南炼化乙烯项目产业链，实现产业链上下游整体效益最大化。

2、聚烯烃类热塑性弹性体

聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）由橡胶和聚烯烃构成。通常橡胶组分为三元乙丙橡胶（EPDM）、丁腈橡胶（NBR）和丁基橡胶；聚烯烃组分主要为聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）。当前用得较多的是EPDM/PP。

聚烯烃热塑性弹性体是热塑性弹性体（TPE）中增长最快的一个品种，1995年世界消费量约为28.62万吨，TPO市场约占TPE市场的27%，居第二位。1998年世界TPO消费量约为56.70万吨，2000年世界TPO市场占TPE市场的29%，仍居第二位。今后几年世界TPO需求增长率可达10%以上。

TPO具有优异的耐候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的耐高温和耐冲击性能，具有加工简便、成本低、可连续生产及其它热塑性弹性体共有的优点，广泛用于汽车、电子电气、工业部件及日用品等领域。

我国开发应用TPO较晚。随着汽车产业的迅猛发展及对汽车零部件配套件用TPO的需求量日趋增加，目前国产TPO专用料已能替代进口汽车专用料，基本能满足我国汽车工业的需要。我国开发的动态全硫化法TPO产品已取得初步科研成果，但至今尚未实现规?；?/span>

3、聚氨酯类热塑性弹性体

聚氨酯类热塑性弹性体（TPU）一般是由平均相对分子质量为600～4000的长链多元醇（聚醚或聚酯）和相对分子质量为61～400的扩链剂及多异氰酸酯加成聚合的线性高分子材料由于硬、软段的配比可以在很大范围内调整，因此所得到的热塑性聚氨酯既可以是柔软的弹性体，又可以是脆性的高模量塑料，也可制成薄膜、纤维，是目前TPE中唯一能够做到的品种。

TPU具有极好的耐磨性、耐油性和耐寒性，对氧、臭氧和辐射等都有足够的抵抗能力，同时作为弹性体具有很高的拉伸强度和断裂伸长率，还兼具压缩永久变形小、承载能力大等优良性能。近年TPU已在国民经济的许多领域如制鞋行业、医疗卫生、服装面料和国防用品等行业得到了广泛的应用。

但其缺点是:耐老化性差、湿表面磨擦系数低、容易打滑，而且TPU具有强极性；在加工过程中，当剪切作用强烈时，内部易发热，从而发生降解。其熔体黏度对温度依赖性强，较小的温度变化就能引起其黏度的急剧变化，因而加工温度范围窄，再加之成本较高，价格昂贵进一步限制了TPU的推广应用。

4、聚酯类热塑性弹性体

聚酯类热塑性弹性体是一类以聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）为硬段（结晶相），聚醚或聚酯为软段的嵌段共聚物（非晶相），俗称聚酯热塑性弹性体或聚酯橡胶。美国杜邦公司是生产这一产品世界上最著名的公司，其产品按硬度可以分为40D，55D，63D和72D 四个系列，此外还有美国通用电子塑料、卢森堡、日本及荷兰等国的公司。

热塑性聚酯弹性体有很多优良的性能，如在低应变下其拉伸应力比相同硬度的其他聚合物制品大，连续使用中发热小，有优异的耐缺口增长性，因此聚酯弹性体有优良的耐弯曲疲劳特性。优良的韧性和回弹性、良好的耐蠕变性、耐磨性、抗弯曲疲劳性、低温下良好的韧性是其他弹性体无法比拟的。使用温度为-55～110℃、耐化学腐蚀性好、耐油性优良是聚酯弹性体最突出的优点。

聚酯热塑性弹性体的应用越来越广泛。在汽车组件系统的应用包括:安全汽囊张开门、保CVJ持罩、进风口导管、重型卡车及越野车设备部件。工业产品方面包括:驱动及惰轮皮带、能量控制组件、齿轮、软管和导管、泵隔板、密封圈、冲击及噪声吸收连接器和扣件、电线、电缆套。消费用品方面包括:家电、鞋、家具、电动工具、体育用品及其他产品组件等。

未来我国TPE行业发展重点

与传统橡胶加工工艺相比，热塑性弹性体适用于普通的塑料加工手段，更适合于规模化生产；与传统橡胶的性能相比，它不仅具备橡胶的基本性能，而且大大胜出，进入了橡胶性能所达不到的领域。TPE现已成为广泛替代传统橡胶和部分塑料的极具发展前景的新型材料。尤其我国汽车工业快速发展，需要大量进口TPE满足国内市场需求，因此今后国内要加大TPE的开发力度与产业化速度，关注国际发展潮流。

未来我国TPE行业的重点应在以下几点：

（1）开发金属催化剂合成的新型TPE；

（2）加快动态硫化技术和纳米复合材料技术产业化和推广应用；

（3）从再利用、轻量化和高性能的角度考虑，未来TPE最大市场是汽车材料，因此要推进汽车工业需要的TPE国产化进程；

（4）加大TPE改性和与其他树脂并用技术开发，提升TPE材料性能；（5）研究新型TPE配方、加工助剂的使用、加工设备和加工工艺。

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_525019.html
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