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橡胶与TPE、TPV、TPU等热塑性弹性体常识先容

日期: 来源:心乐家

    一、橡胶与弹性体材料的区别

    橡胶作为化工工业专用语,在生产合成和加工领域的使用十分频繁。但人们在理解或使用它时,往往会质疑它和弹性体是否为同一概念,两者之间有何区别,是否可以相互代用,为此让大家看一下在一些权威性的经典着作中对它们是如何定义的。

    橡胶

    橡胶是一种有机高分子,分子量达到几十万。它区别于其他工业材料之处分为4个方面:

    1.能在很大的温度范围内(-50-150 °C)保持高弹性;

    2.弹性模量低,比普通材料低3个数量级;

    3.形变大,伸长率最大可以达到1000%(一般材料小于1%);

    4.拉伸时放热,而一般材料吸热;五,弹性随温度升高而增大,也于一般材料相反"(出处同定义二)。

    由上可知,弹性体和橡胶的性能基本上都是重叠的,概括的说,就是"低模量,高延伸",但两者也并非完全相同,至少表现以下2个方面:

    1. 橡胶的优越特性往往需要通过交联(硫化)后才能充分发挥,而某些弹性体则不然。

    2. 某些弹性体材料可以不经过配合,炼胶,硫化等传统的橡胶工艺而直接用塑料加工手段来制造产品。

    所以弹性体的涵盖面比橡胶更广,如热塑性弹性体SBS就是典型例子。

    弹性体

    定义一: "凡是室温下受到变形力作用时在外形和尺寸两方面都会产生较大变化,而当外力去除后能在很大程度上(明显)恢复原样的大分子材料"(摘自"ASTM 1972年橡胶名词术语");

    定义二: "在常温下呈现橡胶状弹性的高分子材料(包括橡胶和类橡胶物质)的总称,包括各种天然胶和合成胶"(摘自"橡胶工业词典"化工出版社1989年出版)。

    以上两项定义来理解,虽然他们的出处不同,阐述的具体用词也不同,但总的含义是相同的。第一,弹性体都属于高分子材料;第二,在外力的做一下都会出现变形,而且变形量很大;第三,一旦外力去除,绝大部分的变形随之消失,仅有小部分甚至极小部分变形被永久保留下来,即所谓的永久变形。所以弹性体的变形和复原特性和其他材料有很大区别;:首先当收到外力作用时,能马上产生变形,视乎无需花多大力即能听人摆布;但一旦外力消失,却有强烈的复原倾向。弹性体的这种特征正是其他材料望尘莫及的。

    二、橡胶与热塑性弹性体的区别

    简单来说,热塑性弹性体是加热成型的,用注塑机,挤出机,吹塑机都可以生产一些产品!具有水口可100%回收利用和部分传统橡胶的功能!但是一些机械性能和抗老化远不及橡胶,例如汽车轮胎,热塑性弹性体就做不了,只能天然橡胶才能做!

    热塑性弹性体可与PP,PC,ABS,PS,PE,PA等硬胶相粘,一般用部分汽车配件,生活用品,体育用品,儿童玩具及厨房用品等方面,并时常见的牙刷手柄上的软胶就是热塑性弹性体(TPE)

    1.热塑性弹性体是线性结构,通过氢键物理交联,高温时氢键断开,可塑;橡胶是化学交联,不具有热塑性

    2.橡胶较软,热塑性弹性体的硬度范围很广,介于橡胶和塑料之间。

    3.加工方式不同,橡胶通过炼胶加工,热塑性弹性体一般通过挤出注塑。

    4.性能不同,橡胶通常需要添加各种助剂,需要硫化补强,而热塑性弹性体性能很好

    5.弹性体的概念范围较广,热塑性弹性体也称为热塑性橡胶,橡胶通常指热固性橡胶

    三、常见弹性体材料

    根据弹性体是否可塑化可以分为热固性弹性体,热塑性弹性体二大类。热固性弹性体,这也就是传统意义的橡胶(Rubber),热塑性弹性体(Thermoplastic elastomer),缩写为TPE,为上世纪90年代开始逐渐被越来越多的商业化应用。这个分类同样也说明了这二类弹性体加工所采用的是二种不同的方式:橡胶用热固性设备加工,TPE采用热塑性设备加工。

    弹性体按照原料组成分类如下:

    1. 传统橡胶(Rubber):

    1.1 不饱和橡胶

    天然橡胶 Natural rubber (NR)

    异戊橡胶 Synthetic polyisoprene(IR)

    聚丁二烯橡胶 Polybutadiene (BR)

    丁苯橡胶 Styrene-butadieneRubber (copolymer of polystyrene and polybutadiene, SBR)

    丁睛橡胶Nitrile rubber(copolymer of polybutadiene and acrylonitrile, NBR)

    氯丁橡胶Chloroprene rubber (CR)

    1.2 饱和橡胶

    丁基橡胶 Isobutylene IsopreneRubber (IIR) 或 Butyl Rubber

    卤化丁基橡胶 Halogenated butylrubbers (氯化丁基橡胶chloro isobutylene isoprene rubber:CIIR; 溴化丁基橡胶bromo isobutylene isoprene rubber: BIIR)

    二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶 EPM (ethylenepropylene rubber, a copolymer of ethylene and propylene) and EPDM rubber(ethylene propylene diene rubber, a terpolymer of ethylene, propylene and adiene-component)

    氯醚橡胶 Epichlorohydrin rubber(ECO)

    聚丙烯酸酯橡胶 Polyacrylic rubber(ACM, ABR)

    硅橡胶 Silicone rubber (SI, Q,MVQ)

    氟硅橡胶 Fluorosilicone Rubber(FVMQ)

    氟橡胶 Fluoroelastomers (FKM,and FEPM)

    氯磺化聚乙烯 Chlorosulfonatedpolyethylene (CSM), (Hypalon)

    氢化丁睛橡胶 Hydrogenated NitrileRubbers (HNBR)

    2. 热塑性弹性体:

    热塑性聚烯烃弹性体 ThermoplasticElastomer-Olefine (TPE-O, TEO)

    热塑性苯乙烯类弹性体 Styrenicthermoplastic elastomer (TES, TPE-S)

    聚氨酯类热塑性弹性体 Themoplas

    聚酯类热塑性弹性体 Thermoplas

    聚酰胺热塑性弹性体 Polyamidethermoplastic elastomer (TPE-A)

    含卤素热塑性弹性体 ThermoplasticHalogenated elastomer

    离子型热塑性弹性体 Ionicthermoplastic elastomer

    乙烯共聚物热塑性弹性体 Ethylenecopolymer thermoplastic elastomer) (EVA)

    1,2聚丁二烯热塑性弹性体 Thermplastic 1,2-poly-butadiene elastomer

    反式聚异戊二烯热塑性弹性体 Thermoplastictrans-polyisoprene elastomer

    熔融加工型热塑性弹性体 MeltProcessible thermoplastic elastomer (商品名Alcryn)

    热塑性硫化胶 ThemoplasticVulcanizates (TPV)

    三、TPE、TPV、TPU材料的区别

    TPE、TPV、TPU三者同属于一个大类,在国际上统称为热塑性弹性体,英文缩写:TPE至于平常说的TPE,则是由SEBS/SBS+PP+环烷油+碳酸钙+助剂共混而成,在业界又叫环保软塑料;TPV是EPDM为主要基材的弹性体,动态硫化而成;TPU,又叫聚氨酯,有聚酯型和聚醚性两种。

    TPE、TPV、TPU三者的对比:

    1、透明性,TPU优于TPE,TPE优于TPV,TPV在市面上还未出现透明的,不过据说国外有大企业已经研发出来该类产品;2、耐候性,TPV优于TPE,TPE优于TPU;3、比重,TPE的比重变化范围很大,从0。89~1。3之间的都有,TPV在0。98左右,TPU在1。0~1。4之间(参考:水的比重为1);4、耐磨性,TPU优于TPV,TPV优于TPE,目前也有高耐磨的TPE,不过和TPU还是有点差距;5、耐油性,TPU(好)优于TPV(中等),TPE是不耐油的;6、耐酸碱性(弱酸弱碱),TPV优于TPE,TPU则不耐酸碱;7、耐温性,TPE是-60摄氏度~90摄氏度,TPV是-60摄氏度~130摄氏度,TPU是-60摄氏度~80摄氏度。

    应用范围:

    TPU的应用领域:

    1、汽车工业:由于TPU有很好机械性能,且耐油、脂、高低温。有弹性且耐磨损。现在已被越来越多的应用到汽车工业上去。例如刹车管、油管、紧急气囊、内装饰件等;

    2、电缆:TPU提供了耐撕裂、耐磨与弯曲的特征。耐高、低温更是电缆性能的关键。此外,耐化学品、耐水解与抗微生物分解并且易加工易染色,所以高等级电缆如控制电缆与电力电缆用TPU作用来保护设计复杂电缆的被覆材料且用途也日趋广泛;

    3、管材:TPU在宽广的温度范围内具有弯曲性耐斯裂性,记忆性好,不易绞结,易回复成原来的外形。可熔接,耐油品、化学品,有脂类等特征,使得它成为最新一代高档管材,可以制成油管、水管、压缩的空气管、气动元件空压管等;

    4、鞋及运动器械:TPU是继橡胶、PVC、SBS之后的第四代鞋底材料。它具有更大的弹性更出色的机械力学强度,具有更优良的耐磨性、抗斯裂性、弯曲性和更强的磨擦性,已经成为各种要求极高的专用鞋鞋底和鞋面材料,如足球鞋、冰刀鞋、登山鞋、工作鞋等,还可以做足球、手球、篮球、排球的球面材料和各种运动器械的辅助材料;

    5、异形材:由于TPU材料可以通过注塑、挤压、压延等塑料加工方法加工成各种形状,因而各种耐油、耐高温、耐老化、高机械性能的各种高档装饰线条更是TPU材料和TPE材料发挥其优越性能的应用领域。特别是热塑性弹性体高的弹性,不受油、高温水、恶劣环境的损害,已成为高档装饰线条、密封条、软硬配合装饰条的首选材料。

    TPV的性能及应用领域

    TPV的结构特点既保证其具有良好的热塑性流变性,易于成型加工,可采用注塑、挤出、压延等成型方法又保证其在常温下的高弹性能,适用于生产各种工业设备的密封件、减震件、保护档板及各种特殊用途的导管、管件等。

    TPE的性能及应用领域

    TPE既有PVC的耐臭氧性,耐天候老化性能,又有NBR(丁腈橡胶)的可交联性,并改善了拉伸强度、定伸应力、抗撕裂性、耐热性和耐燃性,还具有耐油、耐燃油、耐化学药品、易着色等综合性能。且主体材料PVC来源丰富,价格低廉,因而在多领域有广泛应用。

    1、电线电缆

    TPE可应用于电线缆行业,即使在特种电缆、海底电缆等领域也可与TPU和TPV相竞争。

    2、胶管

    TPE可用作胶管材料,特别是耐油胶管和煤气胶管。直接挤出成型,速度快,膨胀率小,制品表面光滑黑亮,管坯挺性好,尺寸易控制。产品经过客户测试和使用,普遍反映较好。

    3、胶辊

    胶辊是金属芯经一定的工艺加工外覆橡胶。由于胶辊表面橡胶层的微量弹性形变,使产品承受一定的压力,适应加工工艺的需要,同时又不致于产生过度的剪切应力而损伤产品,具有广泛的用途。长期以来,胶辊大多用橡胶作外覆材料。TPE取代橡胶用于生产胶辊,特别适合要求浅色的、色彩鲜艳的胶辊,如乳胶手套生产线、印刷、印染、纺织行业所需要的胶辊。

    4、鞋底料

    TPE和TPU一样,是最新一代鞋底料。不但耐油性、耐溶剂性、耐曲挠龟裂和耐磨性方面性能优良,而且比TPU价格便宜,已成为性能价格比高的鞋底材料。

    此外TPE还可用于生产泡沫塑料、防护涂层、阻燃输送带、各种异形材、软硬结合的装饰和高档装饰条的生产中。

    如何区别PVC、硅胶、橡胶、TPU、TPV、TPE、TPR等材料呢?

    教大家一个最简单有效的方法是用打火机烧一下样板,通过看和闻这两大技巧,来确认是哪一种材料,以下详细内容:

    1、PVC.燃烧测试一样板,一看火焰,上黄下绿,为PVC,.而闻气味,有氯的难闻臭味,判断为软质PVC.另外PVC燃烧有较浓的烟。

    PVC(软质),常见为透明或本白色材质,可配各种颜色。大致硬度范围30~180P(约合硬度Shore 0~100A).增塑剂含量少,硬度相对较高的PVC,具有较好的难燃性,通常具有离火自熄性。

    2、硅胶。燃烧火焰为明亮白色,气味淡,烟少,残余物为白色粉末。

    硅胶有透明颗粒,也有其他无规则固体状材料。分无机及有机硅胶。硬度范围10~90A.硅胶具有极好的拉伸回弹性。

    3、橡胶(硫化类)。燃烧火焰为黄色,燃烧气味较大(芳香烃、硫化剂、防老剂等助剂燃烧产生)。

    硫化橡胶制品通常为黑色,也有乳白色或黄色的制品。通常材料硬度50~80A.橡胶制品具有极好的回弹性。

    4、TPU(热塑性聚氨酯)。燃烧火焰为黄色,有轻微的滋滋爆炸声;具有特殊异味(氨的味道)。

    TPU为透明颗粒,也可配本白色或黑色。硬度范围60A~80D.

    5、TPV(热塑性动态硫化弹性体)。燃烧火焰上黄下蓝,有特殊石油味(PP的味道)。产生的烟较淡。

    TPV为黄色颗粒,可配其他颜色。硬度范围50~100A.

    6、TPE,TPR(基于SEBS,SBS基材)。燃烧火焰为黄色或上黄下蓝。不同硬度和基材的TPE,TPR(之所以有TPE,TPR的说法,跟用户的不同称呼习惯有关),产生的烟或淡或浓些,气味也有一定差异,但都具有苯乙烯的特殊芳香味。

    TPE,TPR外观为透明颗粒,可配本色或黑色,及其他颜色,硬度范围0~100A.在硬度相当的情况下,TPR触感最为柔和爽滑。TPR制品回弹性良好,但若超过一定的拉伸率或拉伸时间,可能存在永久变形或应力松弛等。

 

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