苯乙烯類熱塑性彈性體

苯乙烯類熱塑性彈性體(苯乙烯類TPES)，熱塑性彈性體的主要種類中，苯乙烯類熱塑性彈性體(或苯乙烯嵌段共聚物)是套用最廣泛的一種，因為它們能與許多材料混合，如填料、增量劑、改性劑和其它樹脂等。

基本介紹

• 中文名：苯乙烯類熱塑性彈性體
• 所屬類別：苯乙烯類
• 特點：能與許多材料混合
• 作用：填料、增量劑等
• 類型：碎屑、粉料、粒狀三種
• 實質：化學產品

簡介

這種混合可根據特殊套用的要求，嚴格控制地改變材料的多種性能象粘性、剛性、軟化溫度和內聚粘結強度。因此苯乙烯類TPES有著極為廣泛的套用範圍。相反，苯乙烯嵌段共聚物卻很少以單純的形式套用。

化學與性質

正如所有的TPES一樣，苯乙烯類TPES在室溫下，它是以在單一高聚物的鏈內或由組成材料而形成的相互貫穿的基體記憶體在軟硬鏈段(或相)為特徵的。例如，在苯乙烯/丁二烯/苯乙烯TPES鏈中，軟相就是橡膠態的丁二烯中心鏈段，硬相是結晶態的苯乙烯兩端鏈段。在常溫下，硬相可以抑制軟的彈性材料流動。

在較高溫度下，這些結構將成為流體並在壓力條件下流動。冷卻時便相再一次形成包含彈性體的基體。苯乙烯嵌段共聚物的分子是線型的或是支化的。迄今絕大多數苯乙烯類TPE共混物都是以線型分子為基礎的，也可稱為線型三嵌段共聚物。

這包括苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物;苯乙烯/異戊二烯/苯乙烯嵌段共聚物;苯乙烯/己烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯/乙烯-丙烯/苯乙烯嵌段共聚物。

作為一個類型，苯乙烯類TPES顯示出有與硫化橡膠相比擬的強度和伸長率。它們其它的特性有：硬度28—95邵氏A(較多的品級適用邵氏A60以下);抗張強度 2.1-34 SMPa;伸長率250～1300%;使用溫度一110～220°F;密度0.9一1.1，還有較好的電絕緣性能(一些品級已列入UL標準)，對水解的穩定性，耐酸鹼。清潔無毒的品級可用於美國食品及藥物管理局規定的用途。一般說來，苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯/乙烯.丙烯/苯乙烯嵌段共聚物都有較好的耐環境因素特性如熱、紫外線、臭氧和溶劑等。

但它們與苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物相比要更貴些。苯乙烯類TPES還具有短期耐油、耐表面活性劑和有機溶劑的性能。一些矽氧烷改性苯乙烯共聚物的套用日益擴大並引起注意，已把它們作為一個分類來考慮。這種共聚物可常用來代替低硬度橡膠(邵氏A50以下)，還能改善加工，得到更平滑的表面，對各種小的或複雜製品脫模性好。

加工方法

苯乙烯類TPES有碎屑、粉料、粒狀三種型式，可在常用的擠塑、吹塑、注塑等設備上進行加工。由於它們不需要硫化，所以在設備上的初期投資是相當低的。苯乙烯類TPE注塑成型具有周期短的優點，和橡膠相比，它的生產流程更短，成本更低。

模具(不需要大量的模腔)的成本與橡膠加工相比也低得多。就加工而言，苯乙烯類TPES和其它熱塑性材料一樣，其邊角料也可以再生。苯乙烯類TPE嵌段共聚物的擠塑和共擠塑產品有：板材、膜、管材、增強軟管、電線和電纜的絕緣層和護套等。

苯乙烯類TPES與很多材料能相互粘著，包括PS、PE、PP、PC和EVA。為此，苯乙烯類TPES常被用作共擠片材的連結層。苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物可製作阻隔包裝材料，這是因為它們透明、能熱成型、可蒸煮、可在微波爐中用。

苯乙烯類TPES可用於為提高許多材料摩擦係數的透明薄塗層。注塑和吹塑製備的苯乙烯TPES部件廣泛地套用在汽車、儀表和電器工業上。對這類產品來說，通過苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物與聚烯烴共混可提高使用溫度和耐溶劑性能。

套用

苯乙烯類TPES的專門套用分為若干重要類型：

1、鞋類

苯乙烯TPES在製鞋工業中的套用較為突出，主要是為製作普通鞋和運動鞋注塑鞋底和組合鞋底(鞋跟與鞋底的一種簡單組合結構)。這些材料提供了鞋的附著摩擦力、低溫柔韌性、耐疲勞和耐磨損的性能。

2、導線和電纜

苯乙烯類TPES也廣泛用作導線和電纜的絕緣和護套材料。它們還有很好的回彈性和低溫屈撓性，可與交聯的PE、硫化橡膠和PVC媲美，在汽車主電路導線、設備導線、軟繩索、增壓器電纜和拖車電纜等方面也有競爭力。苯乙烯類TPES用於導線和電纜還具有其它重要性能，有強度、耐磨性能、耐碾壓、抗衝擊、防火、熱穩定性、介電性能等。多數導線和電纜的結構都符合UL標準，汽車工程師協會(SAE)和其它的主要的工業標準。

汽車部件 用重量輕的TPE部件代替汽車上的橡膠和金屬部件，除保持相應的性能外，還可降低製造成本，提高汽車燃料效率。對於這些套用來說，最好的材料是苯乙烯嵌段共聚物，因為在汽車發動機罩下面的套用需較高的使用溫度，還要有低溫屈撓性能，耐臭氧性能。一些特殊用途所需品級的抗張強度達到 24.1MPa，可製作暖氣和空調導管。襯墊、密封圈等。需要裝飾的部分也可以塗漆和燙印。

3、生物醫學套用

苯乙烯類TPES製備的醫療器材的優異性能超過了橡膠製品，因為它們沒有象橡膠硫化的殘留物。對這些產品消毒殺菌的有效方法可用環氧乙烷、放射線、蒸汽。聚矽氧烷改性的苯乙烯嵌段共聚物已較多的用來作為製作醫療器械的材料。最新誕生的這些材料改善了拉伸殘餘形變和透明度。並且是對矽橡膠。PVC、TPU、TPO和其它套用在醫療器械工業中的苯乙烯TPES產品的一類有用的替代品。為生物醫用配製的苯乙烯類TPE材料,性能廣泛，有優良的生物相容性，可變的硬度範圍，好的回彈性，低的拉伸殘餘形變和壓縮殘餘形變，及溫度的穩定性。這些材料用作泌尿植入管、醫用管。醫用片材和薄膜、球管、醫用密封圈、墊片和隔膜等。另外，這些TPES可在食品及藥物管理局(FDA)規定的套用範圍製作外科遮擋簾、醫用薄膜、嬰兒奶瓶透明奶嘴、配藥管等。

4、粘合劑、密封劑、塗料、填料

由苯乙烯類TPES能製成高強度的彈性 材和薄膜，它們已成為一種很重要的品種類，可用於配製密封劑和塗料，最大的優點是能附著在各種材料上。它們還可用作屋頂塗料、罐頭密封膠、可剝塗層及提高橡膠基粘合劑和密封膠的性能。它們的用途還包括組裝用粘合劑、壓敏膠帶、標籤、包裝粘合劑和建築粘合劑。

5、抗沖改性

即使將很少量的苯乙烯類TPES添加到PS、PE、PC和PP樹脂中，就能有效地改善這些材料的韌度、和衝擊強度和屈撓性能。材料的這種改性還改善了雙軸取向PS的回彈性，所生成的熱成型片膜的透明度沒有太大損失。苯乙烯類TPES過改善了HDPE和LDPE吹塑膜的抗衝擊強度和耐撕裂強度。PP和苯乙烯類TPE共混物的注塑成型產品具有相當高的低溫抗衝擊強度。如把苯乙烯類TPES添加到某些樹脂回收料中，可以改善這些材料的性能。

6、瀝青

用少量的苯乙烯類TPE進行瀝青改性，從而改善了瀝青的低溫屈撓性、伸長特性和抗疲勞性能。這種改性材料已用作屋頂材料、管材塗料、池槽襯層、密封層。

7、相容劑

由於它們與許多樹脂都有一定的相容性，所以在兩種或更多種通常不相容的高聚物形成合金過程中，苯乙烯類TPES有時可作為相容劑使用。

現狀與發展

苯乙烯共聚物是最低價的熱塑性彈性體並且是套用最廣泛的。它們是嵌段共聚物，由硬聚苯乙 烯鏈段製成，與矩陣柔性鏈段(如聚丁二烯、聚異戊二烯、乙丙膠或苯乙烯)互相聯接。這些材 料的抗拉強度很低，但是伸長強度高於丁苯橡膠或天然橡膠。苯乙烯彈性體可防水、酒精並稀釋 鹼和酸。此類共聚物的主要品種為 SBS，目前全球 TPE-S 生產能力約為 1100 kt/a，年產量在 800 kt 以上。我國 SBS 生產能力約為 200 kt/a，主要生產企業為巴陵石化、燕山石化和茂名石化，年產 量約為 170 kt。SBS 具有良好拉伸強度和彈性，耐摩擦和疲勞性能優異，且價廉物美，主要用於 膠鞋、改性瀝青、合成樹脂改性劑和粘合劑等，其中 80%左右消費量用於製鞋業。目前我國已經 成為全球鞋類主要生產國與出口國。 已開發國家和地區的異戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物(SIS)發展很快，其產量已占TPE-S產量的 30%左右，約 90%用於粘合劑領域，採用SIS製備的熱熔膠不僅粘接性能優越，而且耐熱性好，已成為歐美日各國熱熔膠的主要材料。我國自 20 世紀 90 年代中期開始SIS研究開發，至今 還沒有實現工業化。近年來我國熱熔膠市場一直保持快速增長勢頭，2003 年熱熔膠消費量達到102 kt，其中熱熔壓敏膠帶達到 48 kt/a，消耗SIS 15 kt左右，從國外進口 10 kt SIS以滿足國內市場 需求。隨著我國大型乙烯裝置的建設速度加快，C5資源綜合利用將加快實施，為我國加快發展SIS 提供了原料保障。由於 SBS 存在的最大問題是不耐熱，為此歐美等國對其進行了一系列性能改進，其中利用 SBS 經飽和加氫得到 SEBS，可使抗沖強度大幅度提高，耐候性和耐熱老化性明顯提高。SEBS 不僅可 以替代 SBS 套用，還是工程塑膠類如聚醯胺(PA)、聚碳酸酯(PC)合金的增容劑。SBS 或 SEBS 與聚丙烯(PP)熔融共聚形成互穿網路化合物(IPN)，SBS 或 SEBS 為基材與其他工程塑膠形成IPN-TPE-S，大大提高了工程塑膠的耐寒和耐熱性能。

近幾年來，國外已開發國家和地區苯乙烯類 TPE 產品市場成熟，需求增長穩定，國內外新品種開發主要集中在茂金屬合金、醫療用無毒透明產品等方面。 如國外最新開發的新型茂金屬聚合物聚苯彈性體(PSE)，其中苯乙烯含量達到 80%，PSE 與聚 乙烯(PE)形成了兩相連續分布的共混合金，這種合金既具有強度又具有韌性，成為力學性能優 異的韌性材料。