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蓝海润邦带你通俗易懂了解TPE热塑性弹性体材料

时间:2024-01-27 02:22:47

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蓝海润邦带你通俗易懂了解TPE热塑性弹性体材料

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TPE材料在生活、工业中应用都非常广泛,例如数据线、雨鞋、电动工具包胶、儿童玩具、手环等等,很多日用品都是用TPE材料制作的。但是人们大多数只知道工具为我们的生活带来了方便,却不知道工具背后的秘密,我们的生活用品是用什么制作的呢?很少有人关注这个问题,似乎这是专业人士应该知道的事情。这也是对TPE材料的认识产生误区的原因之一。

TPE材料常见的几大误区

1.TPE只是一类材料,价格较固定?似乎TPE就是那么一种材料,而且性能比较固定,价格也比较固定一样。可实际上,TPE包含很多种类型,是热塑性弹性体的通称。如TPU、TPV、TPO、TPEE、以及基于SEBS、SBS基材的TPR.、POE、PBE等等。TPE种类较多,非一种材料,价格自然不能随意报价。特种弹性体还有如PA弹性体等。

2.有液体TPE?有些用户做很软的制品,或者准备做一项新产品,出于加工方便的考虑,希望能够有液体类的TPE,直接灌胶固化成型。可实际上,液体TPE是没有的。液体,指的是常温状态具有可流动性的物质。TPE,常温下是固态弹性颗粒,通常需要高温加热熔化才能具备流动特性。3.TPE可完美替代PVC?TPE与PVC相比,不含卤素、不含邻苯塑化剂、不含重金属,更为环保无毒安全。TPE比PVC更具有优良的耐低温性。TPE比PVC触感更舒适爽滑,耐磨性和止滑性更优异。这些特点,似乎让人们有理由相信TPE可完美替代PVC。可实际上,一些应用行业,如果没有较高的环保测试要求,非饮用水管,非使用包装袋等,都可以用PVC,因为PVC比TPE价格便宜。而实际情况是,出于价格的考虑,TPE在一些行业要替代PVC,仍然有一个过程。另外从加工方面考虑,PVC独有的滴胶(微量射出)工艺,搪胶加工工艺,仍然是TPE所不能想象的。4.TPE二次注塑(包胶)粘结不好,一定是料的问题?包胶是TPE的重要应用,小编经常遇到用户咨询TPE包胶粘不好的问题。一些用户第一时间会怀疑定是料出了问题。当然,包胶粘不好,是料的问题这种可能性一定有的,但其次也可能是客户注塑成型采用的温度不够所致。不同的TPE材料以及包胶的硬塑料不同,模具及产品结构等,都会作为成型温度设定要考虑的因素。5.TPE都是食品级的?很多都宣传自己的TPE是食品级的。这个论题值得商榷,食品级只是商家的一个卖点和促销手段。食品级标准只是一个笼统的概念,对于不同材料而言,有不同的测试标准。材料食品级测试标准,美国FDA对于TPE的检测要求是要过蒸馏水及正己烷测试(21CFR177.2600)。而目前能够同时过这两项测试的TPE厂家可谓是凤毛麟角。一些TPE产品应用,虽然是用在是食品相关行业,但由于应用要求没那么严格,只需要过蒸馏水检测,或者过ROHS,REACH就可以,那这类食品级环保测试要求,TPE基本都是可以通过的。但如果是再生类的TPE料,其环保安全性就完全没有保障了。

TPE/TPR配方设计中常见的一些误区

1.加什么粘什么确实在TPE/TPR包胶行业有些传言,加PP会包胶PP,加PE会包胶PE,但是加ABS不会包胶ABS,因为加入的成分只有和材料分散性相容才会起到相应的作用,而SEBS分散相是丁二烯段,所以需要和丁二烯段相容才能发挥作用。2.混什么补什么这个和TPE材料配方的木桶效应有关系,一个材料的性能取决于这个配方里面最差的那块。所以加入不一定能明显增加材料性能。3.材料融指影响注塑性能融指的确可以影响材料注塑性能,但是除了融指之外,材料流动性对剪切力的敏感性也非常重要。4.耐寒性像SEBS宣传的那样好同样是木桶效应,SEBS耐寒是很好,但是加入各种助剂之后性能下降很多。5.多种阻燃剂叠加作用建议只用一种阻燃剂,多种阻燃剂建议用统一体系的。6.填料、分子量、树脂都能增加强度这个也是和材料分散相和木桶效应一样的。7.加透明的材料会更透明透明材料都有一个折光指数,只有折光指数相差在0.005以内的透明性才会好,否则会出现雾度。8.加小本体PP(粉料)比较好这种PP质量相当不稳定,特别不建议使用。

热塑性弹性体

Q1:什么是热塑性弹性体?

热塑性弹性体(TPE)是具有低弹性模量和高韧性的软质热塑性塑料。也称为热塑性橡胶,它们的韧性有时由邵尔A或邵尔D表示,同橡胶表征方式一致。它们的化学结构由热塑性硬链段和弹性软链段组成。与传统橡胶的关键区别在于分子链之间缺乏或只有非常轻微的交联。

Q2:热塑性弹性体如何分类?TPE一般可分为以下几类:●TPE-O,烯烃基弹性体;●TPE-S,苯乙烯基弹性体;●TPE-V,含硫化橡胶颗粒的烯烃基弹性体;●TPE-U,聚氨酯基弹性体;●TPE-E,聚酯基弹性体;●TPE-A,聚酰氨基弹性体。

本期,向大家详细介绍这几种热塑性弹性体。

TPE-O

TPE-O(或TPO)热塑性弹性体是聚丙烯和EPDM未硫化橡胶颗粒的混合物。由于它具有PP基体,TPE-O呈现半结晶结构。TPE-O基弹性体是目前最大和最具经济效益的TPE之一。热塑性弹性体是1970年进入商品市场的。

通过在PP中混合10%-65%的☟EPDM,可以得到很多不同性能的材料。在添加的混合物低于20%时,我们通常将材料称为改性PP,而添加60%以上EPDM时材料表现出更好的橡胶性能。

TPE-O是橡胶的高性价替代品,具有高弹性系数、良好的抗撕裂性、低温下具有柔韧性、良好的表面光洁度、良好的耐化学品性、对UV有很好的稳定性、易于加工、可以着色。

图 1

图 2应用领域TPE-O基弹性体可用于汽车、建筑和工程行业的各种应用,也可用于家居用品、鞋类和运动服装领域。

图1汽车行业是TPE-O的最大市场,TPE-O通常用于保险杠、扰流板和内饰板。TPE-O具有足够的刚性,即使在低温下也具有良好的耐冲击性。它也可以涂在与汽车钣金件相同的表面上。

图2TPE-O通常用于制造运动装备,例如鳍、口罩、呼吸管和其他潜水配件。TPE-O还用于运动鞋,滑雪靴、溜冰鞋、头盔、防护装备以及杆类、球拍、球杆等上的软把手。

TPE-S

TPE-S(或TPS)热塑性弹性体,其中“S”是“苯乙烯嵌段共聚物“的缩写,通常TPE-S热塑性弹性体基于SBS、SEBS(参见下面化学成分)。SBS可能拥有最大的市场,用于耐化学品和老化等不太重要的应用。SEBS具有更好的耐热性、力学性能和抗紫外线能力。

TPE-S弹性体自20世纪60年代开始投放市场,TPE-S可以使用各种方法进行加工,如注塑、挤出、吹塑和吹膜。它的一个主要优点是可以使用热塑性塑料的标准加工机械。

TPE-S的性能十分优异,其具有良好的耐磨性、低温下柔韧性好、良好的透气性和透湿性、对UV有很好的稳定性、易于加工、比TPE-O更容易着色、与多种热塑性树脂有良好的黏合性。

TPS应用

图 3

图 4

应用领域基于TPE-S的弹性体广泛用于各种行业:汽车,日用品,建筑,医疗保健,鞋类,运动服装,电缆和工程。在其中一些产品中,TPE-O也可以是一种选择。

图3“Crocs”卡路驰的经典洞洞鞋、拖鞋、人字拖和橡胶靴通常由SEBS制成。其他鞋类行业的组件,如鞋底、鞋垫和鞋跟,也经常是SBS或SEBS制成的。

图4用于工具、笔、刀和其他夹具的高摩擦软柄通常由TPE-S制成。许多TPS与其他热塑性塑料具有良好的黏合性,因此适用于多组分注塑(如双色模或者三色模)和混合挤出。

TPE-V

TPE-V(或TPV)热塑性弹性体,其中“V”代表“硫化”,是聚丙烯和动态硫化(交联)三元乙丙橡胶颗粒的混合物。如果混合物中的橡胶颗粒未交联,则热塑性弹性体是TPE-O。由于TPV弹性体由PP基质组成,因此呈现半结晶结构。

基于TPE-V的技术在1962年获得专利,但在20世纪70年代和80年代才进一步发展。与TPE-O相比,TPE-V具有更好的力学性能、耐化学品性和更高的使用温度。

图 5应用领域TPE-V广泛应用于汽车行业,用于密封门、波纹管、风管,以及电气和电子行业的户外电缆、连接器和太阳能电池板的配件。在工程、建筑和家电行业,TPE-V被用于各种密封件,例如冰箱和洗衣机门上的密封条。

图⑤汽车的门窗密封通常由TPE-V制成,这主要归功于该材料具有优异的耐磨性和耐化学品性、室外耐用性以及在广泛的环境温度下具有的出色的密封性能。

TPE-U

TPE-U或TPU的热塑性聚氨酯是部分结晶的。它以两种不同的变体出现,第一种基于聚酯,第二种基于聚醚。拜耳公司于1940年首先推出了聚氨酯并应用在名为Perlon U的纺织纤维上。

基于聚酯的TPE-U具有优异的力学性能、优异的耐热性和耐矿物油性,而聚醚型具有优异的低温柔韧性和抗水解、抗微生物攻击性。

TPE-U可以用可再生原料生产,具有优异的耐磨性、在低温下表现出色、高剪切强度、高弹性、高透明度、良好的耐油性、良好的耐水解性。

应用领域由于TPE-U与其他材料的优异黏合性而广泛用于鞋底和其他鞋类组件。由于其良好的耐磨性和阻尼能力,也用于车轮和机械部件的胎面。该材料还可以代替橡胶用于挤出管,例如消防软管。

图6

图6 TPU是脚轮紧凑型胎面中的主要材料,可直接注塑到其他塑料或金属轮上。

TPE-E

聚酯类热塑性弹性体的缩写通常是TPE-E或TPC-ET,但有时也使用TPE-ET和TEEE。它们都可以被分类为半结晶类。

TPE-E的性能十分优异,其具有低温抗冲击性和柔性、优秀的耐疲劳性、良好的声音和振动阻尼、优异的耐油性和耐溶剂性、易于加工等特点。

应用领域TPE-E被广泛用于汽车行业的波纹管、风管和气囊盖。电气和电子行业将其用于电缆和连接器,也用于运动器材和滑雪靴。

图7图7 “Ghost”滑雪靴是由Hytrel RS(一种杜邦的生物基TPC-ET)生产的。它由27%的可再生原料组成,但与纯粹由石油基原料制成的具有相同的性质。

图8图8气囊盖由高性能热塑性聚酯弹性体Hytrel DYM制造。该材料在低温(-40℃)和高温(+110℃)下具有出色的柔韧性和高冲击强度。

TPE-A

酰氨基热塑性弹性体缩写为TPE-A或PEBA。该材料在结构上类似于聚酯基TPE-E,在聚合物链中具有硬链段和软链段(参见下述化学结构)。该材料可以制成透明制品并具有永久的抗静电性能。由于其使用温度高(>135℃),TPE-A有时会替代硅橡胶和氟橡胶。

TPE-A材料具有良好的耐化学品性、优秀的强度和韧性、良好的弹性恢复能力和阻尼能力、在低温下性能极好、能够在高温下使用。

应用领域TPE-A制造的产品包括运动鞋、滑雪靴、滑雪护目镜、柔性软管、波纹管、“透气”薄膜、减震产品、“静音齿轮”、传送带以及像导尿管等医疗产品。

图9图9具有“橡胶感”的软质按键是用TPE-A生产的,通常颜色鲜艳。该材料通过多种方法很好地着色,例如,色母粒,色粉和液体着色。还可以用多种方式打印,包括激光打印和“模内装饰”。

图10

图10TPE-A经常用于医疗导管。有生物相容性品级,可以消毒。这种材料非常适合挤压成管材,然后用超声波焊接,镜面焊接,感应焊接和高频焊接等多种方法进行焊接。

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