TPE材料解碼:揭秘四大常用熱塑性彈性體材料!

苯乙烯類嵌段共聚物型熱塑性彈性體是最早研究的熱塑性彈性體，是目前世界上產(chǎn)量最大、發(fā)展最快的一種熱塑性彈性體。主要包括SBS、氫化SBS(SEBS)、SIS 和氫化SIS 等。

苯乙烯類熱塑性彈性體室溫下的性能與硫化橡膠相似，彈性模量異常高，并且不隨相對分子質(zhì)量變化。

憑借強度高、柔軟、具有橡膠彈性、永久變形小的特點，其在制鞋業(yè)、塑料改性、瀝青改性、防水涂料、液封材料、電線、電纜、汽車部件、醫(yī)療器械部件、家用電器、辦公自動化和膠粘劑等方面具有廣泛的應(yīng)用。

聚氨酯類熱塑性彈性體（TPU）一般是由平均相對分子質(zhì)量為600～4000 的長鏈多元醇（聚醚或聚酯） 和相對分子質(zhì)量為61～400 的擴鏈劑及多異氰酸酯加成聚合的線性高分子材料。

TPU大分子主鏈中長鏈多元醇（聚醚或聚酯）構(gòu)成軟段，主要控制其低溫性能、耐溶劑性和耐候性，而擴鏈劑及多異氰酸酯構(gòu)成硬段。由于硬、軟段的配比可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整，因此所得到的熱塑性聚氨酯既可以是柔軟的彈性體，又可以是脆性的高模量塑料，也可制成薄膜、纖維，是TPE 中唯一能夠做到的品種。 

TPU具有極好的耐磨性、耐油性和耐寒性，對氧、臭氧和輻射等都有足夠的抵抗能力，同時作為彈性體具有很高的拉伸強度和斷裂伸長率，還兼具壓縮永久變形小、承載能力大等優(yōu)良性能。

TPU已在國民經(jīng)濟的許多領(lǐng)域如制鞋行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、服裝面料和國防用品等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但其缺點是耐老化性差、濕表面摩擦系數(shù)低、容易打滑。而且TPU具有強極性，在加工過程中，當(dāng)剪切作用強烈時，內(nèi)部易發(fā)熱，從而發(fā)生降解，其熔體粘度對溫度依賴性強， 較小的溫度變化就能引起其粘度的急劇變化，因而加工溫度范圍窄，再加之成本較高，價格昂貴，進一步限制了TPU的推廣應(yīng)用。

聚烯烴類熱塑性彈性體（TPO）主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3種類型，其中采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）和動態(tài)硫化法制備的熱塑性動態(tài)硫化膠是兩種主要的聚烯烴類熱塑性彈性體。

茂金屬聚烯烴彈性體乙烯—辛烯共聚物茂金屬催化劑與一般傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化劑相比，具有理想的單一活性中心，因而能精密控制相對分子質(zhì)量分布、共聚單體含量及其在主鏈上的分布和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。合成的聚合物是高立構(gòu)規(guī)整聚合物，相對分子質(zhì)量分布很窄，從而能準(zhǔn)確控制聚合物的物理機械性能和加工性能。

采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）一方面有很窄的分子量和短支鏈分布，因而具有優(yōu)異的物理機械性能(高彈性、高強度、高伸長率)和良好的低溫性能，又由于其分子鏈?zhǔn)秋柡偷?，所含叔碳原子相對較少，因而具有優(yōu)異的耐熱化和抗紫外線性能。

POE的熱穩(wěn)定性、光學(xué)性能及抗干裂性能優(yōu)于EVA，耐氣候老化性優(yōu)于SBS，脆化溫度低于－76℃，在低溫下仍有較好的韌性和延展性，POE剪切性好，有利于高速擠出和模塑，很少或不需增塑劑，使用壽命長。

POE可以用過氧化物、硅烷和輻射方法交聯(lián)，交聯(lián)后材料的物理機械性能、耐化學(xué)試劑及耐臭氧性能與EPDM接近；耐熱老化及抗紫外線老化性能優(yōu)于EPDM和EPM，因此POE更適合于戶外使用，并且POE的熱壓縮永久變形EPDM小。

POE作為改性劑，既可以改性橡膠，也可以改性塑料。

由于POE的加工溫度較低，因而與非極性橡膠，特別是EPR、EPDM、NR、SBR 及BR 等的混合較為容易。

POE的最大應(yīng)用還是在塑料制品上。用POE改性PP，對其缺口沖擊強度提高很大；將馬來酸酐接枝POE后的彈性體用來改性PA6，可使材料的吸濕性減小、沖擊強度大幅提高。

熱塑性動態(tài)硫化橡膠采用動態(tài)硫化法制得的熱塑性彈性體稱為熱塑性硫化橡膠（TPV）。

TPV是熱塑性彈性體(TPE)的一種特殊類型，與具有彈性的嵌段共聚物不同，而是由彈性體—熱塑性聚合物共混物的協(xié)同作用生成，具有比簡單共混物更好的性質(zhì)。

制備熱塑性硫化橡膠的關(guān)鍵技術(shù)是動態(tài)硫化技術(shù)，這一技術(shù)的進步之一是采用低成本的現(xiàn)有加工方法，通過將現(xiàn)有的聚合物進行共混來制備新產(chǎn)品。與傳統(tǒng)的、資金投入強度高的生產(chǎn)新材料的工藝相比，該工藝還能滿足對大型聚合裝置的環(huán)保要求。TPV技術(shù)的另一些優(yōu)于作為熱塑性彈性體來源的嵌段共聚物的地方是：上限使用溫度高、耐烴類介質(zhì)和壓縮永久變形小。

聚酰胺類熱塑性彈性體（TPEA）是由高熔點結(jié)晶性聚酰胺硬度和非結(jié)晶性聚酯或聚醚軟緞組成。

根據(jù)聚酰胺熱塑性彈性體合成所需的原料，其合成方法可以分為二元酸法和異氰酸酯法。

采用二元酸法， TPAE是由端羧基脂肪族聚酰胺嵌段與端羥基聚醚二元醇通過酯化反應(yīng)制備的。異氰酸酯法是以半芳酰胺為硬段，脂肪族聚酯、聚醚或聚碳酸酯作為軟段。

采用異氰酸酯法，半芳酰胺硬段是由芳香族二異氰酸酯與二元羧酸反應(yīng)得到的， 而不是由傳統(tǒng)的二元胺與二元酸進行聚合、環(huán)內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合或者二元胺與二元酰氯反應(yīng)等方法來制備。與之相比， 前者避免了芳香族二元胺活性較低、芳香族環(huán)內(nèi)酰胺單體很難得到和反應(yīng)釋放出腐蝕性的氯化氫等問題。