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熱塑性彈性體
來源:互聯(lián)網(wǎng)

熱塑性彈性體(Thermoplastic 彈性體,TPE)是一類新興并獲得迅速發(fā)展的高分子材料,主要由呈橡膠態(tài)的軟段和呈玻璃態(tài)或結晶態(tài)的硬段組成,且可以采用嵌段共聚的方式將柔性鏈(軟段)和剛性鏈(硬段)交替連接成大分子。該材料兼具塑料和橡膠兩者的特點,可在常溫下顯示橡膠的彈性,在高溫下又能塑化成型,并且加工過程中產(chǎn)生的邊角料及廢料均可重復加工使用,因此被稱之為“橡膠的第三代”。

1960年,杜邦推出第一代熱塑性彈性體,1965年出現(xiàn)了丁二烯苯乙烯共聚型熱塑性彈性體,1967年聚氯乙稀系列、1971年聚烯烴系列、1972年聚酯系列、1979年聚洗胺系列等熱塑性彈性體相繼工業(yè)化,現(xiàn)在熱塑性產(chǎn)品已有20多個系列、100多個品種,成為高分子材料領域特別重要的組成部分。

熱塑性彈性體可按交聯(lián)性質、有機高分子化合物鏈結構、硬段組分進行分類。在工業(yè)中常根據(jù)硬段組分進行分類,可分為熱塑性苯乙烯類彈性體(SBC或稱TPS)、熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)、熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)、熱塑性聚彈性體(TPEE)、熱塑性聚酰胺彈性體(TPAE)。這些品種主要應用于汽車、電子、建筑及工藝與日常生活等各個領域。

歷史發(fā)展

1940年,德國Farben實驗室首次研制出第一種TPU基型熱塑性彈性材料。

1958年,德國Bayer公司制備出熱塑性彈性體——聚氨酯(TPU)。

1960~1970年間,各公司才陸續(xù)有小批量生產(chǎn)。如美國的Mobay化學公司,生產(chǎn)的商品牌號為“Texin”;美國的B.F.Goodrich公司,生產(chǎn)的牌號為“Estane”,以后英、日兩國也合辦進行生產(chǎn)。最近B.F.Goodrich及Upjohn兩家公司,又分別生產(chǎn)了兩類商品,其牌號為“TelcarTR”及“Pellethane”等。

1963年,美國Phillips石油公司首次生產(chǎn)出熱塑性聚苯乙烯-聚丁二烯聚苯乙烯嵌段共聚物(SBS)。采用有機鋰為引發(fā)劑,將單體苯乙烯丁二烯依次分步進行陰離子溶液聚合,獲得雙嵌段共聚物SB,然后進一步偶聯(lián)而成。

1965年,美國殼牌化學公司利用陰離子三步聚合法,同樣生產(chǎn)出了SBS,并且還增添了聚苯乙烯-聚異戊二烯聚苯乙烯嵌段共聚物(sis)。

1967年,Phillips石油公司生產(chǎn)出另一種苯乙烯類嵌段共聚物--星形(放射型)嵌段彈性體(SB)4R。與線型熱塑性彈性體SBS相比較,它改進了抗冷流現(xiàn)象,有良好的成型加工性能,改善了高溫性能和降低了成品收縮率等。

1972年,美國Unirova!公司推出了第三類熱塑性彈性,即熱塑性聚烯烴,商品名為Uniroyal TPR。此類熱塑性彈性體大多數(shù)是乙丙橡膠與熱塑性樹脂(主要是聚丙烯)的機械共混物

1972年,Du Pont公司實現(xiàn)了第四類熱塑性彈性體,即酯類熱塑性彈性體的工業(yè)化,商品名為Hytrel。這是一種結晶聚酯和無定型長鏈聚酯的無規(guī)嵌段共聚物。日本Toyobo公司、美國General Electric Plastics公司,荷蘭AkzoChemie公司也分別組織了工業(yè)化生產(chǎn)。

1975年,日本JSR公司開始生產(chǎn)的低結晶度間規(guī),1,2-聚丁二烯熱塑性彈性體。

1979年,德國Hüls公司成功開發(fā)軟段為聚醚多元醇、硬段為聚酰胺的聚胺類熱塑性彈性體。

經(jīng)過多年發(fā)展,熱塑性彈性體現(xiàn)已形成十大類三十余個品種包括苯乙烯類熱塑性彈性體(TPS)、聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)、聚氨酯類熱塑性彈性體(熱塑性聚氨酯)、熱塑性硫化橡膠(TPV)、聚酰胺類熱塑性彈性體(TPAE)、聚酯熱塑性彈性體(TPEE)、有機硅化物類等,涵蓋了合成橡膠和特種功能橡膠的所有領域。

結構與特性

熱塑性彈性體分子結構是由兩部分構成,一是具有在室溫下處于高彈態(tài)的彈性成分,稱作“橡膠段“或“軟段“;二是在常溫下處在玻璃態(tài)或結晶態(tài),高溫下可塑化或熔化的成分,稱作“塑料段“或“硬段“。橡膠段聚集在一起形成熱塑性彈性體的“連續(xù)相“,塑料段聚集在一起形成熱塑性彈性體的“分散相“,也是熱塑性彈性體的“物理交聯(lián)“區(qū)域。熱塑性彈性體微觀上是多相狀態(tài),是以硬段的不連續(xù)相分散在軟段的連續(xù)相中。

交聯(lián)形式

熱塑性彈性體存在著大分子鏈間的“交聯(lián)“。在每一有機高分子化合物鏈中同時有分子間作用力足夠大的物理交聯(lián)段(或在較高溫度下能離解化學鍵)和自由旋轉能力較大的高彈性鏈段。這種“交聯(lián)”可以是化學“交聯(lián)”,也可以是物理“交聯(lián)”。物理“交聯(lián)”具有可逆性的特征,即當溫度升高至某個溫度時,物理“交聯(lián)”消失,而當冷卻到室同時,又形成了物理“交聯(lián)”。物理交聯(lián)結構示意圖如下。

硬段和軟段

熱塑性彈性體是一種橡膠和塑料的嵌段(或接枝)共聚物,其中硬段又稱塑料段,軟段又稱橡膠段。硬段要求分子鏈段間的作用力能夠形成物理“交聯(lián)“或“締合“,或者具有在較高溫度下能離解化學鍵。軟段要求是自由旋轉能力較大的高彈性鏈段。

熱塑性彈性體的硬段和軟段都要有足夠的長度(或聚合度)。當硬段過長、軟段過短時,其共聚物在常溫下主要表現(xiàn)為耐沖擊的性質。當硬段過短、軟段過長,則失去硬段的物理交聯(lián)能力,易發(fā)生塑料流動或引起冷流。不同種類熱塑性彈性體的交聯(lián)形式如下圖所示。

微相分離結構

熱塑性彈性體分子鏈同時存在著硬段和軟段,當熱塑性彈性體從流動的熔融狀態(tài)或溶液狀態(tài)過渡到固態(tài)時,分子間作用力會使硬段首先凝集成不連續(xù)相,形成物理交聯(lián)區(qū)。這種物理交聯(lián)區(qū)的大小,形狀隨著硬段和軟段的結構、數(shù)量比的不同而發(fā)生變化,從而形成不同的微相分離結構。熱塑性彈性體的塑料相與橡膠相之間依靠塑料與橡膠大分子之間的纏繞、范德華力能引起的締合等構成聯(lián)接。如下圖所示。

主要特點

成型加工特點

熱塑性彈性體的加工性與橡膠不同而與塑料相同。它在加工時不必加入固化劑,而可以直接加工。熱塑性彈性體的兩個主要加工方法是擠出和注射。很少使用壓縮模塑,如果需要,一般都通過更為經(jīng)濟和快速的注射模塑來完成,同時也可以采用吹制模塑、熱成型和熱焊接。

熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機械性能和軟質塑料的工藝加工性能。由于不需要熱硫化,因此使用簡單的塑料加工機械即可很容易地制成最終產(chǎn)品。它的這一特點,使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了1/4,節(jié)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革命。

熱塑性彈性體在加工應用上有以下特點:

優(yōu)點和缺點

熱塑性彈性體與橡膠和塑料相比,其優(yōu)點如下:彈性高;加工性好;硬度范圍寬。

熱塑性彈性體與橡膠和塑料相比,其缺點如下:耐熱性差;機械強度低;價格比橡膠高;長期變形大;抗氧及臭氧能力差;彈性性能相較硫化橡膠類低;耐溶劑性差。

分類

塑性彈性體的分類方法較多,包括按交聯(lián)性質分類、按有機高分子化合物的鏈結構分類、按構成其硬段的組分來分類。

按交聯(lián)性質分類

熱塑性彈性體可分為物理交聯(lián)與化學交聯(lián),其中物理交聯(lián)包括聚集相類(聚烯烴型型和PS塑料類)、氫鍵型(聚氨酯類)和結晶相(聚酯型、聚硅氧烷型);化學交聯(lián)包括絡合離子鍵型和可逆性共價鍵型。分類圖如下。

按高分子的鏈結構分類

熱塑性彈性體可分為嵌段共聚物、接枝共聚物和其它類型。嵌段共聚物包括聚苯乙烯-聚二烯烴嵌段共聚物、聚氨酯類、聚酯類、聚烯烴類;接枝共聚物包括聚丁二烯接枝苯乙烯類、氯化丁基橡膠接枝苯乙烯類、乙丙橡膠接枝苯乙烯類、乙丙橡膠與聚烯烴共聚物、丁基橡膠接枝聚乙烯類;其它類型包括絡合離子鍵共聚物(離子聚合體)、反式,反式-己二烯二酸1,4聚異戊二烯

構成其硬段的組分分類

熱塑性彈性體按硬段組分的分類如下表。

主要品種

三苯乙烯的主要品種有熱塑性苯乙烯類彈性體(SBC或稱TPS)、熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)、熱塑性聚氨酯彈性體(熱塑性聚氨酯)、熱塑性聚酯彈性體(TPEE)、熱塑性聚酰胺彈性體(TPAE)。

聚苯乙烯類

苯乙烯類熱塑性彈性體(Styrenic thermoplastic elastomer)是以聚苯乙烯鏈段(S)為硬段、以聚二場經(jīng)為軟段(D)的三嵌段共聚物(SDS)或多嵌段共聚物,又稱苯乙烯嵌段共聚物。

苯乙烯類熱塑性彈性體,具有很好的強度和彈性,其扯斷永久變形比塑料要小得多,但比硫化橡膠稍高。當溫度升高時,拉伸強度和硬度下降,塑性增加,有利于加工。但由于苯乙烯類熱塑性彈性體中的丁二烯2-甲基-1,3-丁二烯橡膠鏈段含有不飽和的雙鍵,雙鍵的存在使材料抗熱氧老化、耐臭氧、耐紫外光、耐老化性能受到影響。

苯乙烯類熱塑性彈性體系列產(chǎn)品包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(sis)及苯乙烯-異戊二烯-丁二烯嵌段共聚物(SIBS)等,其相應的加氫共聚物為SEBS、SEPS、SEEPS。其化學結構式如下圖。

制備方法

苯乙烯類熱塑性彈性體是通過陰離子無終止聚合反應合成的嵌段共聚物。采用單官能團引發(fā)的三步合成,也可以采用雙官能團引發(fā)的兩步合成,或者單官能團的兩步合成加偶聯(lián)反應等多種方法。三步合成法采用烷基鋰引發(fā)劑,依次進行苯乙希的聚合、烯烴單體的聚合,再加入苯乙烯單體,形成苯乙烯-二烯烴-苯乙烯三嵌段共聚物。

應用情況

苯乙烯類熱塑性彈性體各系列產(chǎn)品應用及其市場容量情:2017年全球產(chǎn)能為2793千噸,其中中國為1230千噸,占全球的44%,2018年中國產(chǎn)能上升到1395千噸,產(chǎn)量達到1081千噸。

苯乙烯類熱塑性彈性體主要應用于溫度低于70°C且對耐油性無要求的場合。最大的用途是代替聚氯乙稀聚氯乙烯)和硫化橡膠做鞋底,此外還用作塑料的改性劑、密封劑、膠黏劑、醫(yī)療用品等。制鞋仍是苯乙烯類熱塑性彈性體最大的消費市場,約占總消費量的34%;其次是瀝青改性劑和聚合物改性劑市場,約占19%;位居第三位的是黏合劑約占總消費量的13%。

知名廠商

苯乙烯類熱塑性彈性體多年來發(fā)展異常迅速,已有美國科騰、日本旭化成可樂麗及JSR、意大利Eni Chem、西班牙Repsol公司,臺灣合成橡膠公司、臺灣省塑料公司、李長榮橡膠公司,以及大陸中國石化集團巴陵石油化工有限責任公司公司、臺橡(南通)實業(yè)、 浙江科元公司等從事SEBS的生產(chǎn)、研發(fā)。

聚烯烴類

POE(TPO)主要是指橡膠二元乙丙橡膠(EPM)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)等與聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)共混,形成的不需硫化即可加工成型的一類熱塑性彈性體。

聚烯烴熱塑性彈性體具有良好的綜合機械性能、耐老化性,較寬的使用溫度范圍(-50~150°C),對多種有機溶劑和無機酸、堿具有化學穩(wěn)定性,但耐油性差,此外電絕緣性能優(yōu)異。

聚烯烴熱塑性彈性體產(chǎn)品主要包括采用茂金屬催化劑合成的乙烯-辛烯共聚物(POE)、動態(tài)硫化法制備的熱塑性動態(tài)硫化膠(TPV)和乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)。

制備方法

聚烯烴熱塑性彈性體是由合成橡膠和聚烯烴兩種組分構成的彈性材料。橡膠組分通常為乙丙橡膠(EPDM)、丁腈橡膠(NBR)等,聚烯烴組分通常為聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及EVA。聚烯烴類熱塑性彈性體的生產(chǎn)是將質量分數(shù)15%~85%EPDM和PP共混復合或直接聚合而成。制備流程如下圖。

應用情況

2019年,聚烯烴類熱塑性彈性體全球產(chǎn)能約108萬噸。聚烯烴類熱塑性彈性體的主要消費區(qū)是北美、西歐和日本,其中,日本消費力最大,約為33%,其次是北美約32%,然后為西歐25%,中國消費占比為5%,其他地區(qū)5%。中國聚烯烴類熱塑性彈性體消費最多的是汽車行業(yè),占據(jù)68%;聚合物改性占19%,電線電纜占9%,其他用途為4%。

知名廠商

全球主要聚烯烴類熱塑性彈性體生產(chǎn)商有陶氏化工三井化學、埃克森美孚和韓國SK。陶氏化學能夠生產(chǎn)的牌號有30多種,總產(chǎn)能45.5萬噸,占全球產(chǎn)能的42%;另外埃克森美孚占19%,三井化學占16%,韓國SK占19%。

聚氨酯類

聚氨酯類熱塑性彈性體簡稱熱塑性聚氨酯,是大分子鏈由極性的聚氨酯或聚脲鏈段(硬段)和脂肪族聚酯聚醚多元醇鏈段(軟段)交替構成。聚氨酯的高極性使分子間相互作用形成結晶區(qū),起類似交聯(lián)的作用,使其在常溫下具有彈性。其熱塑性能產(chǎn)生于分子間的氫鍵交聯(lián)或大分子鏈間的輕度交聯(lián)。

聚氨酯類熱塑性彈性體最突出的性能是硬度高、耐磨性好、彈性好。此外,拉伸強度、撕裂強度、耐化學品性能和耐環(huán)境性能也很出色,一些物理機械性能均隨硬度的增加而增大。同時TPU對油類(礦物油、動植物油和潤滑油)和許多溶劑有良好的抵抗能力。

制備方法

聚氨酯類熱塑性彈性體的制備方法一般采用預聚法,先將雙端為羥基聚酯或聚酵二醇低聚物與二異氰酸酯反應,得到以異酸酪為端基的預聚物和過量二異氰酸酯的混合物。然后再與擴鏈劑低分子二元醇或二元胺反應,即得由高極性的聚氨酯或聚脲鏈段(硬段)與聚酯或聚酵鏈段(軟段)交替組成的嵌段共聚物熱塑性聚氨酯彈性體。

應用情況

聚氨酯類熱塑性彈性體產(chǎn)業(yè)集中度很高,巴斯夫科思創(chuàng)、路博潤、亨斯邁占據(jù)了全球40%的市場份額。2018年全球聚氨酯類熱塑性彈性體產(chǎn)量為116.7萬噸,需求量為114.2萬噸。歐洲亞太地區(qū)美國主導了聚氨酯彈性體市場。中國聚氨酯類熱塑性彈性體起步時間較晚,但發(fā)展迅速,2019年總產(chǎn)能達75萬噸以上,迄今為止中國的產(chǎn)量與消費量已位于世界前列。

知名廠商

聚氨酯類熱塑性彈性體的知名廠商有巴斯夫、科思創(chuàng)、路博潤、亨斯邁,他們占據(jù)了全球40%的市場份額。中國萬華化學集團股份有限公司華峰集團等開始將產(chǎn)業(yè)鏈延伸至下游聚氨酯類熱塑性彈性體生產(chǎn)中,這些企業(yè)具備原料配套優(yōu)勢,可以很好的平衡原料價格波動帶來的風險,在市場競爭中逐漸占據(jù)主動地位,但受原材料價格及供貨量影響大、技術不足、環(huán)保壓力大,導致其競爭力相對不足。

聚酯類

聚酯類熱塑性彈性體(TPEE)是一類含有芳香族聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚軟段的嵌段共聚物。硬段和軟段的比例決定了熱塑性聚酯彈性體的硬度和物理機械性能。硬段形成物理交聯(lián)點,承受應力,軟段是自由分布的高彈性鏈段,貢獻彈性。根據(jù)軟段組成的不同,TPEE可分成聚醚和聚酯兩種類型。

聚酯類熱塑性彈性體對蠕變、沖擊和撓曲疲勞具有極高的抗力。同時,還可抵抗非極性溶劑(油、燃油、液壓油等)、室溫下的極性溶劑(乙二醇有機高分子化合物乙醇弱酸弱堿等)。具有寬泛的適用溫度范圍,低溫-40°C的環(huán)境下,仍然能保持優(yōu)異的彈性,高溫150°C時,也能保持極好的機械性能。

制備方法

工業(yè)上多采用酯交換法和直接酯化法生產(chǎn)。

酯交換法:對苯二甲酸二甲酯(DMT)與過量的1,4-1,4-丁二醇或者其他小分子二醇發(fā)生酯交換反應,生成物脫除甲醇后再與端羥基聚醚多元醇熔融縮聚制得聚酯類熱塑性彈性體。此法通常采用一次投料,操作簡便,且可增大聚醚進入鏈段的可能性,獲得更為均一的鏈段結構。

直接酯化法:PTA(精對苯二甲酸)、BG(1,4-丁二醇)、PTMGG(聚四氫呋喃)直接熔融縮聚制備聚酯類熱塑性彈性體,減少了酯交換的步驟。由于PTA價廉易得,因此,直接酯化法的合成路線受到越來越多的關注。

應用情況

2019年聚酯類熱塑性彈性體全球總產(chǎn)能已超過15萬噸,市場需求量達12萬噸以上。聚酯類熱塑性彈性體廣泛的應用在汽車制件、液壓軟管、電纜電線、電子電器、文體用品、生物材料等領域,其中在汽車工業(yè)中的應用最廣,占70%以上。中國研究和開發(fā)聚酯類熱塑性彈性體較晚,直到2003年,由中藍晨光化工研究院率先在中國實現(xiàn)聚酯類熱塑性彈性體生產(chǎn)工業(yè)化。

知名廠商

國外生產(chǎn)廠家已達10家以上,主要的生產(chǎn)商有DuPont、GE、Hoechst-celanese 和Eastman chemical等。中國研究和開發(fā)聚酯類熱塑性彈性體較晚,直到2003年,由中藍晨光化工研究院率先在國內(nèi)實現(xiàn)TPEE生產(chǎn)工業(yè)化。

聚酰胺類

聚酰胺類熱塑性彈性體(TPAE),是一類由高熔點結晶性聚酰胺硬段與非結晶性聚酯或聚醚多元醇軟段組成的高分子化合物材料。常溫時兩相無法相容,聚酰胺半結晶化分散在軟段中形成了物理交聯(lián)點,避免了傳統(tǒng)橡膠需進行硫化處理才能交聯(lián)的復雜工藝,并且,賦予其熔融加工性能與力學性能;軟段呈無定形態(tài),可避免分子鏈滑移,賦予其較好的回彈性及低溫柔韌性。

聚酰胺類熱塑性彈性體具有以下特點:拉伸強度及低溫抗沖強度高、柔軟性好、彈性回復率高、在低溫-40~0℃的低溫環(huán)境下仍能保持沖擊強度,同時柔韌性不發(fā)生變化、曲撓性變化小、有良好的耐磨性及曲撓性,其耐磨性可以與相同硬度的熱塑性聚氨酯聚醚多元醇酯相媲美;熱穩(wěn)定性良好,高溫條件下聚酰胺類熱塑性彈性體仍能保持很好的拉伸性能,最高使用溫度可達175℃,并可在150℃下長期使用。

制備方法

聚酰胺類熱塑性彈性體制備方法分為共混型和合成型。合成法分為二元酸法、異氰酸酯法、陰離子聚合法。

共混法:采用動態(tài)硫化技術將聚酰胺(連續(xù)相)與橡膠(分散相)通過熔融共混反應制備TPAE。反應中加入固化劑,在螺桿剪力效應及交聯(lián)作用下,體系發(fā)生相反轉,橡膠相由于剪切作用破碎為微米級顆粒,均勻分散于聚酰胺基體中的海島結構中,二者共筑形成聚酰胺類熱塑性彈性體。

二元酸法:最先用于合成聚酰胺類熱塑性彈性體,此方法主要將端羧基脂肪族聚酰胺與端羥基聚醚多元醇(或聚酯聚碳酸酯二醇基于酯化共聚反應合成聚酰胺類熱塑性彈性體。

異氰酸酯法:由芳香族二異氰酸酯(聯(lián)劑)與二元酸反應形成酰胺鍵,制備半芳香族聚酰胺,同時用羧基封端;軟段需在二異氰酸酯預處理后,合成氨基甲酸脂基,并且用異氰酸酯基團封端,再進行嵌段共聚得到聚酰胺類熱塑性彈性體。

陰離子聚合法:首先將脫水處理的聚醚和二異氰酸酯按照等摩爾配比反應制備預聚物,直至發(fā)生異氰酸酯副反應出現(xiàn)氣泡;然后,將等摩爾量的聚酰胺預聚物分成等量2份,并且在真空干燥條件下,一份與聚醚多元醇異氰酸酯合成的預聚物反應一定時間,另一份與適量氫氧化鈉反應制備鈉代酰胺催化劑。最后,將兩者混合反應,得到聚酰胺彈性體

應用情況

聚酰胺類熱塑性彈性體是德國休斯公司在1979年開發(fā)成功,并完成商品化。目前世界上主要的聚酰胺熱塑性彈性體生產(chǎn)廠商有德國休斯公司、法國TO化學公司、瑞士Emser公司、美國Upjohn公司、日本油墨公司、日本宇部興產(chǎn)等。

中國采用微生物發(fā)酵的方法,將石油副產(chǎn)物中的正構烷烴轉化為長碳鏈二元酸,成功合成了我國具有自主知識產(chǎn)權的偶偶型長碳鏈聚酰胺品種,實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

知名廠商

聚酰胺類熱塑性彈性體最早是由德國Huls公司在1979年開發(fā)成功,并實現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。后來,美國的Upjohn公司、瑞士的Emaster公司、法國Arkema公司、日本油墨公司及日本酰胺公司等相繼推出不同牌號的產(chǎn)品。

長碳鏈聚酰胺彈性體市場主要由四家跨國公司占有。法國Arkema公司和德國Evonik公司是該領域的領導者,分別向市場供應PebaxXX33系列以及VestamidE系列產(chǎn)品。另外,瑞士EMS公司和日本UBE公司也有相應的產(chǎn)品。

工藝流程

熱塑性彈性體制備工藝流程:

(1)制備母煉膠:使用開放式煉塑機,以氧化鋅硬脂酸為原料合成制備成氯化鋅

(2)混煉工序:將聚丙烯防老劑添加至密煉機中,并將密煉機的轉速設定為80 r/min,在此工藝下密煉10min;而后在其中加入(1)制備而成的母煉膠,對其混合反應5 min。

(3)將混煉工藝制備而成的產(chǎn)物進行動態(tài)硫化操作,在平板硫化機的作用下依次預熱、加壓以及冷壓等操作后才制備出熱塑性彈性體。其中,預熱過程的時間為10 min,加壓過程的時間為5 min,冷壓過程的時間為10 min。

應用領域

熱塑性彈性體已逐漸開始替代熱固性橡膠,逐漸應用到汽車、電氣、電子、建筑及工藝與日常生活等領域。

汽車工業(yè)

聚氨酯類熱塑性彈性體能滿足耐候、耐油、耐熱的要求,同時可以實現(xiàn)輕量化的目的。被用于生產(chǎn)導向套、軸封、軸承、變速桿連接護套、墊圈、墊片、密封墊、門窗封條、液壓管、椅背拉手等。其中增強型聚氨酯彈性體,還可用于制作保險杠等大型部件。

服飾工業(yè)

熱塑性彈性體憑借低溫下優(yōu)異的耐沖擊性和柔韌性可以用作運動鞋底的柔軟嵌入物、環(huán)狀綁帶和透氣內(nèi)襯,還可用于戶外運動的防寒防護服以及高爾夫球運動制品。

電子工業(yè)

熱塑性彈性體具有良好的耐熱性、彈性、蠕變性能和絕緣體性能以及優(yōu)異的手感,是汽車天線手機天線的最佳選擇,還可應用于電纜光纜擠出系列產(chǎn)品。高硬度熱塑性彈性體產(chǎn)品可以用于電子器件和玩具的齒輪機械手、通訊線等方面。使得這類產(chǎn)品賦有更為良好的形狀穩(wěn)定性、耐磨性和低噪音等性能。

食品行業(yè)

熱塑性彈性體可作為食品包裝,其優(yōu)勢在于:第一它能夠與不同的塑料結合在一起,外觀和手感都很好;第二,具有良好的耐化學性以及在不同環(huán)境中的穩(wěn)定性,比如耐紫外線,即在長時間光照下不容易變色;第三,幾乎沒有氣味和味道;第四,熱塑性彈性體便于回收。

改性劑

苯乙烯類熱塑性彈性體可作為瀝青的改性劑,在瀝青之中其可形成三維網(wǎng)狀結構,解決瀝青的高溫軟化、老化以及疲勞等問題。同時聚酯類、聚酰胺類熱塑性彈性體也是很好的高分子材料改性劑,柔韌性好,熔體穩(wěn)定性高、黏度低,可用于提高材料的高、低溫沖擊強度,柔順性和共混體系兼容性

發(fā)展趨勢

產(chǎn)品開發(fā)

熱塑性彈性體作為一種節(jié)能環(huán)保的橡膠新型原料,發(fā)展前景好。但只有不斷開發(fā)新技術,生產(chǎn)出新材料和新產(chǎn)品,熱塑性彈性體才具有強大的生命力和廣闊的發(fā)展前途。熱塑性彈性體今后的開發(fā)方向是:

市場發(fā)展

熱塑性彈性體已經(jīng)廣泛應用于汽車制造、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑工程等領域,而且熱塑性彈性體材料在高速列車制造和航空、航天等新興領域應用也開始嶄露頭角。熱塑性彈性體能夠一次成型復雜零件,使多個零件一體化,減少數(shù)量,減輕重量,同時也能夠具有較強的結構支撐,在汽車、建筑等行業(yè)的產(chǎn)品應用中,應用比重將不斷增加。

在熱塑性彈性體領域中國企業(yè)取得了長足的技術進步,逐步能夠取代該部分進口產(chǎn)品,與國際巨頭展開競爭。同時下游客戶從降低自身成本的角度出發(fā),有著強烈的替代進口產(chǎn)品的需求,這也刺激了中國產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。

型號與性能

列舉了中國熱塑性彈性體工廠生產(chǎn)的不同型號產(chǎn)品,具體如下:

參考資料 >

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