基本介紹
- 中文名：熱塑性彈性體
- 外文名：TPE
- 全稱：Thermoplastic Elastomer
- 特點：高彈性，高強度
發展歷程,優點,射粘系列,相關分類,
發展歷程
隨著國內經濟的飛速發展，開始有越來越多的國際廠商在國內設廠生產TPE。
TPE
TPE2012年，瑞典HEXPOL集團旗下的ELASTO公司預計於2012年下半年建成其在佛山的第一條TPE生產線。
2010年，美國POLYONE收購了原美國GLS的業務，其中包括GLS在蘇州的工廠。
汽車行業的快速發展帶動了熱塑性彈性體市場的高速發展。
熱塑性彈性體（TPE）具有硫化橡膠的物理機械性能和熱塑性塑膠的工藝加工性能。由於不需經過熱硫化，使用通用的塑膠加工設備即可完成產品生產。這一特點使橡膠工業生產流程縮短了1/4，節約能耗25%~40%，提高效率10倍~20倍，堪稱橡膠工業又一次材料和工藝技術革命。
優點
- 可用一般的熱塑性塑膠成型機加工，不需要特殊的加工設備。
2. 生產效率大幅提高。可直接用橡膠注塑機硫化，時間由原來的20min左右，縮短到1min以內；由於需要的硫化時間很短，因此已可用擠出機直接硫化，生產效率大幅提高。
3. 易於回收利用，降低成本。生產過程中產生的廢料（逸出毛邊、擠出廢膠）和最終出現的廢品，可以直接返回再利用；用過的TPE舊品可以簡單再生之後回收利用，減少環境污染，擴大再生資源來源。
4. 節能。熱塑性彈性體大多不需要硫化或硫化時間很短，可以有效節約能源。以高壓軟管生產能耗為例：橡膠為188MJ/kg，TPE為144MJ/kg，可節能達25%以上。
6. 可用於塑膠的增強、增韌改性。自補強性大，配方簡化，配合劑對聚合物的影響制約小，質量性能更易掌握。但TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用範圍受到限制。同時，壓縮變形、彈性回復、耐久性等同橡膠相比較差，價格上也往往高於同類橡膠。儘管如此，TPE的優點仍十分突出，各種新型的TPE產品也不斷開發出來。作為一種節能環保的橡膠新型原料，發展前景十分看好。
透明系列（transparency series）
套用範圍：普通透明玩具、運動器材等。
產品性能：較好的透明性、彈性以及比較低的價格，具有廣闊的設計空間。
產品性能：硬度範圍廣，從超軟到90A。極佳的透明性、光澤度，以及舒適的手感，廣泛用於成人用品。具有良好的抗紫外線、耐候性、耐高溫，長期用於戶外。
熱塑性彈性體既具有熱塑性塑膠的加工性能，又具有硫化橡膠的物理性能，可謂是塑膠和橡膠優點的優勢組合。熱塑性彈性體正在大肆占領原本只屬於硫化橡膠的領地。
TPE(Tetraphenylene) 是一種經典的AIE（Aggregation Induced Emission 聚集誘導發光）分子，即在溶液中沒有螢光，但是固體卻存在較強的螢光，與傳統聚集淬滅分子剛好相反，因此在有機光電材料等領域具有重要的套用，也越來越多的引起人們的關注。
射粘系列
套用範圍：家電外殼、手柄、握把等
產品性能：極好的手感，與硬膠ABS, PC, PC/ABS, PA6, PA66等黏結牢固。防滑省力，並且易於著色和加工，具有廣泛的設計空間
塗油系列套用範圍：各類塗油玩具、日常用品等，廣泛取代PVC。
產品性能：低廉的價格，取代PVC的首選，健康、安全、環保，易於塗油。
通用系列
套用範圍：文具、運動器材、密封圈、手柄等
產品性能：極好的手感, 良好的抗紫外線、耐化學性並且易於著色和加工，具有廣泛的設計空間 。
功能系列
產品性能：具有良好的減震性、抗壓縮性、電絕緣性、鋼性等。
相關分類
1．苯乙烯類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。目前世界TPS的產量已達70多萬t，約占全部TPE一半左右。代表性的品種為苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS），廣泛用於製鞋業，已大部分取代了橡膠；同時在膠布、膠板等工業橡膠製品中的用途也在不斷擴大。SBS還大量用作PS塑膠的抗衝擊改性劑，也是瀝青鋪路的瀝青路面耐磨、防裂、防軟和抗滑的優異改性劑。 以SBS改性的PS塑膠，不僅可像橡膠那樣大大改善抗衝擊性，而且透明性也非常好。以SBS改性的瀝青路面較之SBR橡膠、WRP膠粉，更容易溶解於瀝青中。因此，雖然價格較貴，仍然得到大量使用。現今，更以防水卷材進一步推廣到建築物屋頂、捷運、隧道、溝槽等的防水、防潮上面。SBS與S-SBR、NP橡膠並用製造的海綿，比原來PVC、EVA塑膠海綿更富於橡膠觸感，且比硫化橡膠要輕，顏色鮮艷，花紋清晰。因而，不僅適於製造膠鞋中底的海綿，也是旅遊鞋、運動鞋、時裝鞋等一次性大底的理想材料。
近些年來，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TPS量的1/3左右，約90%用在粘合劑方面。用SIS製成的熱熔膠不僅粘性優越，而且耐熱性也好，現已成為美歐日各國熱熔膠的主要材料。 SBS和SIS的最大問題是不耐熱，使用溫度一般不能超過80℃。同時，其強伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都無法同橡膠相比。為此，近年來美歐等國對它進行了一系列性能改進，先後出現了SBS和SIS經飽和加氫的SEBS和SEPS。SEBS（以BR加氫作軟鏈段）和SEPS（以IR加氫作軟鏈段）可使抗沖強度大幅度提高，耐天候性和耐熱老化性也好。日本三菱化學在1984年又以SEBS、SEPS為基料製成了性能更好的混合料，並將此飽和型TPS命名為“Rubberron”上市。因此，SEBS和SEPS不僅是通用，也是工程塑膠用的改善耐天候性、耐磨性和耐熱老化性的共混材料，故而很快發展成為尼龍（PA）、聚碳酸酯（PC）等工程塑膠類“合金”的增容劑。此外，還開發了環氧樹脂用的高透明性TPS以及醫療衛生用的生體無毒TPS等許多新的品種。
SBS或SEBS等與PP塑膠熔融共混，還可以形成IPN型TPS。所謂IPN，實際是兩種網路互相貫穿在一起的聚合物，故又稱之為互穿網路化合物。雖然它們大多數屬於熱固性樹脂類，但也有不少像TPE的以交叉連續相形態表現出來的熱塑性彈性體。用SBS或SES為基材與其他工程塑膠形成的IPN—TPS，可以不用預處理而直接塗裝。塗層不易刮傷，並且具有一定的耐油性，彈性係數在低溫較寬的溫度範圍內沒有什麼變化；大大提高了工程塑膠的耐寒和耐熱性能。苯乙烯類化合物與橡膠接技共聚也能成為具有熱塑性的TPE，己開發的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI-IIR/苯乙烯、NP/苯乙烯等。
2．烯烴類TPE
烯烴類TPE系以PP為硬鏈段和EPDM為軟鏈段的共混物，簡稱TPO。由於它比其它TPE的比重輕（僅為O．88），耐熱性高達100℃，耐天候性和耐臭氧性也好，因而成為TPE中又一發展很快的品種。自從1972年在美國由UniroyaI公司以TPR的商品名首先上市以來，多年以兩位數增長，2000年生產量已達3 5萬t，到2002年估計可達40萬t。現在，TPO已成為美日歐等汽車和家電領域的主要橡塑材料。特別是在汽車上已占到其總量3/4，用其製造的汽車保險槓，已基本取代了原來的金屬和PU。 1973年出現了動態部分硫化的TPO，特別是在1981年美國Mansanto公司開發成功以Santoprere命名的完全動態硫化型的TPO之後，性能又大為改觀，最高溫度可達120℃。這種動態硫化型的TPO簡稱為TPV，主要是對TPO中的PP與EPDM混合物在熔融共混時，加入能使其硫化的交聯劑，利用密煉機、螺桿機等機械高度剪下的力量，使完全硫化的微細EPDM交聯橡膠的粒子，充分分散在PP基體之中。通過這種交聯橡膠的”粒子效果”，導致TPO的耐壓縮變形性、耐熱老化性、耐油性等都得到明顯改善，甚至達到了CR橡膠的水平，因而人們又將其稱為熱塑性硫化膠。
3．二烯類TPE
二烯類TPE主要為天然橡膠的同分異構體，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現了這種材料，但因其產自於與三葉橡膠樹不同的古塔波和巴拉塔等野生樹上，因而稱為古塔波橡膠、巴拉塔橡膠。這種T—NR用作海底電纜和高爾夫球皮等雖已有100餘年歷史，但因呈熱塑性狀態，結晶性強，可供量有限，用途長期未能擴展。
以有機金屬觸媒製成的合成T-NR-反式聚異戊二烯橡膠，稱之為TPI。它的微觀結構同異戊橡膠（IR）剛好相反，反式結合99%，結晶度40%，熔點67℃，同天然產的古塔波和巴拉塔橡膠極為類似。因此，已開始逐步取代天然產品，並進一步發展到用於整形外科器具、石膏代替物和運動保護器材。近年來，利用TPI優異的結晶性和溫度的敏感性，又成功地開發作為形狀記憶橡膠材料，倍受人們青睞。
TPB和TPI同其它TPE最大的不同點在於可以進行硫化。解決了一般TPE不能用硫磺、過氧化物硫化．而必須採用電子波、放射線等特殊裝置才。能提質改性的問題，從而改進了TPE的耐熱性、耐油性和耐久性不佳等缺點。TPB可在75-1 10℃的熔點範圍之內任意加工，既可用以生產非硫化注射成型的拖鞋、便鞋，也可以利用硫化發泡製造運動鞋、旅遊鞋等的中底。它較之EVA海綿中底不易塌陷變形，穿著舒適，有利於提高體育競技效果。TPB製造的薄膜，具有良好的透氣性、防水性和透明度，易於光分解，十分安全，特別適於家庭及蔬菜、水果保鮮包裝之用。
4．氯乙烯類TPE
分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類，前者稱為TPVC，後者稱為TCPE。TPVC主要是PVC的彈性化改質物，又分為化學聚合和機械共混兩種形式。機械共混主要是部分交聯NBR混入PVC中形成的共混物（PVC/NBR）。TPVC實際說來不過是軟PVC樹脂的延伸物，只是因為壓縮變形得到很大改善，從而形成了類橡膠狀的PVC。這種TPVC可視為PVC的改性品和橡膠的代用品，主要用其製造膠管、膠板、膠布及部分膠件。目前70%以上消耗在汽車領域，如汽車的方向盤、雨刷條等等。其他用途，電線約占75%，建築防水膠片占10%左右。近年來，又開始擴展到家電、園藝、工業以及日用作業雨衣等方面。
5．聚氨酯類TPE
聚氨酯類TPE系由與異氰酸酯反應的氨酯硬鏈段與聚酯或聚醚軟鏈段相互嵌段結合的熱塑性聚氨酯橡膠，簡稱TPU，TPU具有優異的機械強度、耐磨性、耐油性和耐屈撓性，特別是耐磨性最為突出。缺點是耐熱性、耐熱水性、耐壓縮性較差，外觀易變黃，加工中易粘模具。目前在歐美等國主要用於製造滑雪靴、登山靴等體育用品，並大量用以生產各種運動鞋、旅遊鞋，消耗量甚多。TPU還可通過注塑和擠出等成型方式生產汽車、機械以及鐘錶等零件，並大量用於高壓膠管（外膠）、純膠管、薄片、傳動帶、輸送帶、電線電纜、膠布等產品。其中注塑成型占到40%以上，擠出成型約為35%左右。
近年來，為改善TPU的工藝加7工性能，還出現了許多新的易加工品種。如適於雙色成型，能增加透明性和高流動、高回收的可提高加工生產效率的製鞋用TPU。用於製造透明膠管的無可塑、低硬度的易加工型TPU。供作汽車保險槓等大型部件專用的、以玻璃纖維增強的可提高剛性和衝擊性的增強型TPU等等。特別是在TPU中加入反應性成分，在熱塑成型之後，通過熟成，而形成不完全IPN（由交聯聚合物與非交聯聚合物形成的IPN）發展十分迅速。這種IPN TPU又進一步改進了TPU的物理機械性能。此外，TPU/PC共混型的合金型TPU，更提高了汽車保險槓的安全性能。另外，還有高透濕性TPU、導電性TPU，並且出現了專用於生體、磁帶、安全玻璃等方面的TPU。
6 ．TPE與PVC的區別
TPE—熱塑性彈性體是一種具有橡膠的高彈性，高強度，高回彈性的新型材料。TPE材質觸感柔軟，耐候性好，不含增塑劑，是一種環保無毒的材料，價格在2.5—5萬/噸之間，廣泛使用在與人體接觸的日用品中。
PVC—聚氯乙烯，是一種有毒的含氯樹脂。加工時添加了增塑劑，增塑劑的含量越大，材料越柔軟，廣泛的用於建材，人造皮革中，價格在0.8—1.2萬元/噸之間。聚氯乙烯塑膠製品在較高溫度下，如50℃左右就會慢慢地分解出氯化氫氣體，這種氣體對人體有害。
TPE與PVC相比，更耐高溫和低溫、有更好的彈性，近年來環保呼聲越來越高，所以在很多領域節能環保的熱塑性彈性體TPE開始取代PVC。
詳細介紹請參看熱塑性彈性體（tpe、tpr）專論
TPE注塑成型缺陷分析及解決方法： |
不良現象 | 可能原因 | 處理方法 |
成品出模變型 | 冷卻時間太短，成品未能足夠冷卻 | 延長冷卻時間 |
開模速度過快，強拉變型 | 減緩開模速度 | |
成品構造有缺陷 | 修改模具 | |
模溫過高，成品冷卻不到位 | 降低模溫 | |
成品出模易破裂 | 料溫過低或模溫過低 | 提高炮筒溫度和模具溫度 |
脫模斜度不夠或頂出方式不當 | 修改模具 | |
澆口太小 | 修改模具 | |
脫模角不足 | 修改模具 | |
成品出模後有射紋 | 射速過快，模腔內空氣無法瞬間排出 | 降低射速，使模腔內空氣順利排出 |
原料含有水份 | 烘料 | |
成型溫度過高，脫粒受高溫分解 | 降低成型溫度 | |
料筒內有空氣進入 | 降低料管後段溫度，提高壓力 | |
成品出模後有毛邊 | 壓力過大，分模力大於鎖模力，迫開工模 | 降低壓力，飛一下模，增加鎖模力 |
射壓及保壓過大 | 降低射壓及保壓 | |
射度過快，料溫高 | 降低射速及料溫 | |
模具排氣孔堵塞 | 清理模具 | |
製品充模不足 | 射壓不足、射速太慢或模口有雜物 | 加大射壓、提高射速及清理模口射嘴 |
成型溫度過低，澆口流道太小 | 提高成型溫度，修改流道 | |
模腔內空氣不能完全排出 | 增設或加大排氣孔 | |
射出時間太短，射量不足 | 延長射出時間，增加射出量 | |
製品有結合線 | 射壓不足，射速太慢，澆口及流道太小 另：噴嘴溫度低，成型周期長，色母鈦白粉太多，色母分散不好也是其其中原因之一 | 提高射壓、射速，修改澆口流道 |
成型溫度及模溫過低 | 提高成型溫度和模具溫度，增加背壓或加速螺桿轉速 | |
合流部位排氣不暢或沒有溢流池（冷料井） | 合流部增加排氣孔或增加溢流池 | |
使用過多的脫模劑 | 減少脫模劑的使用量 | |
製品光澤度不佳 | 射速過慢，射壓過低，模溫低 | 提高射壓、射速、模溫 |
模腔內有水份或油脂污染 | 擦拭乾淨 | |
模具表面研磨不佳或澆口及流道太小 | 修改模具 | |
射出量不足或原料含有水份 | 提高射壓射速，延長射出時間及烘料 | |
製品表面有流紋 | 射壓太高或太低，射速太快或太慢 | 調整適當的射壓或射速 |
保壓時間太短或澆口太小 | 增加保壓時間或改大澆口 | |
模溫及澆口溫度太低 | 提高模具及澆口溫度 | |
材料熔融不佳 | 提高溫度、背壓或加快螺桿轉速 | |
擠出成品表面粗糙 | 成型溫度低 | 提高溫度、背壓及螺桿轉速 |
模溫過低 | 提高模具溫度 | |
製品表面成塊狀現象 | 料管未清理乾淨或有雜物 | 重新清理料管 |
添加物如色母或載體未按要求 | 找對相應的色母 | |
製品出模後膨脹 | 模頭溫度過低，或螺桿轉速過快 | 提高模頭溫度，降低螺桿轉速 |
限料過快 | 調整限料裝置 | |
擠出時產生大量氣體 | 整體溫度過高 | 降低溫度 |
料管內有雜物 | 清理料管 | |
製品有縮水現象 | 原材料含有水份 | 烘料 |
融體溫度過高，螺桿轉速過快 | 降低溫度，降低螺桿轉速 |
TPE線材的防火等級 分為 HB/V2/V1/V0
其中HB最低，V0最高，測試時，產品離火即熄！
如果TPE膠料本身是V0級的，做出來的線材也一定是V0的，它不會因為形態的變化而影響阻燃效果的！
垂直燃燒試驗（UL VW-1 燃燒試驗）
(1) 適用規格：UL1581 1080VW-1 Flame Test
(2) 試驗概要：使試驗材料保持垂直，以20 度的角度對著燃燒器的火焰燃燒15 秒，間隔15 秒後再燃燒，以此重複5次，調查試驗材料的燃燒程度。
(3) 判定基準： ①用火焰燃燒不超過60 秒。 ②表示旗25 %以上未燒損。 ③掉落物未使底部的外科用綿燃燒。
是由UL 規格規定的試驗，是UL 電纜必須通過的試驗。
