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        TPEE,TPU,TPV三種彈性材料對比分析!

        TPEE,TPU,TPV三者都屬于彈性體材料,各有各的優點和應用范圍,選擇哪種材料主要取決于使用環境和使用要求。今天詳細介紹一下這三種材料。

        TPEE

         

        熱塑性聚酯彈性體(TPEE)是一類含有PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)聚酯硬段(結晶相)和脂肪族聚酯或聚醚(非晶相)軟段的線型嵌段共聚物。TPEE屬于高性能工程級彈性體,具有機械強度高、彈性好、抗沖擊、耐蠕變、耐寒、耐彎曲疲勞性、耐油、耐化學藥品和溶劑侵蝕等優點,具有良好的加工性,并可填充、增強及合金化改性,在汽車零部件、液壓軟管、電纜電線、電子電器、工業制品、文體用品、生物材料等領域得到了廣泛的應用。

         

         

         

        TPEE的物理化學性能

        (1)力學性能 

        通過對軟硬段比例的調節,TPEE的硬度可以從邵氏D32到D80變化,其彈性和強度介于橡膠和塑料之間。與其他熱塑性彈性體(TPE)相比,在低應變條件下,TPEE模量比相同硬度的其他TPE高。當以模量為重要的設計條件時,用TPEE可縮小制品的橫截面積,減少材料用量。

         

        (2)拉伸強度 

        與聚氨酯彈性體(TPU)相比,TPEE壓縮模量與拉伸模量要高得多,用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件,前者可以承受更大的負載。在室溫以上,TPEE彎曲模量很高,適宜制作懸臂梁或扭矩型部件,特別適合制作高溫部件。TPEE低溫柔順性好,低溫缺口沖擊強度優于其他TPE,耐磨耗性與TPU相當。TPEE具有優異的耐疲勞性能,與高彈性特點相結合,使該材料成為多次循環負載使用條件下的理想材料,適宜制作齒輪、膠輥、撓性聯軸節、皮帶等。

         

        (3)耐熱性能 

        TPEE具有優異的耐熱性能,硬度越高,耐熱性越好。TPEE的使用溫度非常高,能適應汽車生產線上的烘漆溫度(150~160℃),并且它在高溫下機械性能損失小。在120℃以上使用,TPEE拉伸強度遠遠高于TPU。此外,TPEE還具有出色的耐低溫性能。TPEE脆點低于-70℃,并且硬度越低,耐寒性越好,大部分TPEE可在-40℃下長期使用。由于在高、低溫時表現出的均衡性能,TPEE的工作溫度范圍非常寬,可在-70~200℃使用。

         

        (4)耐化學介質性 

        TPEE具有極好的耐油性,在室溫下能耐大多數極性液體化學介質(如酸、堿、胺及二醇類化合物),其耐化學品的能力隨其硬度的提高而提高。TPEE對大多數有機溶劑、燃料及氣體的抗溶脹性能和抗滲透性能較好,對燃油滲透性僅為氯丁膠、氯磺化聚乙烯、丁腈膠等耐油橡膠的1/3~1/300。

         

        (5)耐候性、耐老化性 

        TPEE在水霧、臭氧、室外大氣等各種外界條件下,化學穩定性優良。和大多數TPE一樣,在紫外光作用下會發生降解,因此對于室外應用或制品受陽光照射的條件,配方中應添加紫外光防護助劑,其中包括炭黑和各種顏料或其他屏蔽材料,酚類防老劑和苯并三唑型紫外光屏蔽劑并用,能夠有效地起到防紫外光老化。

         

        (6)高回彈性 

        將TPEE材料應用到彈簧中,可使彈簧具有很長的使用壽命,能夠幫助火車很平穩地啟動、加速、減速以及停止等。和金屬彈簧所不同的是,它不會生銹、也不會在自然環境條件下發生惡化或者造成彈性破裂和損失等。而與橡膠材料相比,具有更大的重復使用性,還能保持很好的彈性。

         

        (7)加工成型性 

        TPEE具有優良的熔融穩定性和充分的熱塑性,故而具有良好的加工性,可采用各種熱塑性加工工藝進行加工,如擠出、注射、吹塑、旋轉模塑及熔融澆鑄成型等。在低剪切速率下,TPEE熔體黏度對剪切速率不敏感,而在高剪切速率下,熔體黏度隨剪切速率升高而下降。由于TPEE熔體對溫度十分敏感,在10℃變化范圍內,其熔融黏度變化幾倍至幾十倍,因此成型時應嚴格控制溫度。

         

        TPU

         

        聚氨熱塑性彈性體(TPU)又稱聚氨酯橡膠,屬于一類在分子鏈中含有較多氨基甲酸酯基團(—NHCOO—)的彈性聚合物材料。它是由低聚酯二異氰酸酯與帶有端羥基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇鏈增長劑相互應而制得。

         

        TPU是一種嵌段聚合物,一般由多元醇的柔性長鏈構成軟段,以二異氰酸酯及擴鏈劑構成硬段。硬段與硬段互相交替排列有序,形成重復結構結晶單元,賦予彈性體以高強度、剛性和高熔點等性能;軟段則無序卷曲排列,形成無定型區,給予彈性體以柔性、彈性、吸濕性和耐低溫性能。

         

        TPU分子鏈中含大量由氨酯基團和醚、酯及脲基團,以強有力的氫鍵結合而成。由眾多的醚和酯生成的配方可以得到性能很不相同的TPU品種。這些結構特點使TPU具有優異的耐磨性、韌性和高彈性,也很容易與其他聚合物具有相容性。

         

        TPU的性能

        (1)TPU形成及組合多樣性、品種繁多,有混煉型、澆鑄型和熱塑型,化學結構也比較復雜,而且性能各異,如聚酯型TPU的力學性能高、耐油性好,但耐水性較差;聚醚型TPU的耐低溫性及耐水性優于聚酯型,但耐油性、力學性能卻比聚酯型差些??偟膩碚f均具有良好的物理綜合性能,其性能介于一般橡膠和熱塑性塑料之間。TPU一般分為混煉型、澆鑄型和熱塑型。

         

        (2)TPU是嵌段共聚物,硬段與軟段的組分比例決定TPU的性能。硬段對模量、硬度和撕裂強度有特殊的作用,而軟段則主要影響制品的彈性及低溫性能。TPU具有優異的柔軟性和回彈性,可從很軟到很硬,從柔曲性很好到剛性很大,或者從能吸水分的親水型式到排斥水的憎水型,并在較寬的硬度范圍內(邵氏A10-D75)保持較高的彈性,在相同硬度下比其他彈性體承載能力高。

         

        (3)TPU具有優良的耐磨性,其耐磨性是天然橡膠的2~10倍;斷裂伸長率高達600%~800%,比天然橡膠高出300%。

         

        (4)TPU的沖擊強度比較高,密度為1.14~1.22g/cm3,抗張強度30~65MPa,酯類TPU略高于醚類TPU;熱性能也較高,長期使用溫度在-50~90℃的溫度下還表現出其良好的柔軟彈性。

         

        (5)TPU耐化學性、耐油性、耐輻射、耐氧性、耐臭氧性、耐疲勞性及抗振性良好,耐熱性也比較高,而模塑和加工成本低。

         

        (6)與金屬材料相比,TPU制品具有重量輕、噪音低、耐磨耗、加工費用低及耐腐蝕等優點;與塑料相比,TPU具有不發脆、彈性記憶、耐磨等優點;與橡膠相比,TPU具有耐磨、耐切割、耐撕裂、高承載性、可灌封、可澆注、硬度范圍廣等優點。

         

        (7)TPU耐候比較差,在太陽光下易發生老化降解,因此在加工中應添加抗氧劑及光穩定劑。

         

        TPV

         

        熱塑性硫化橡膠(英文為Thermoplastic Vulcanizate,簡稱為TPV),也簡稱為熱塑性橡膠(英文Thermoplastic Rubber,簡稱為TPR),但這個簡稱容易和其它種類的TPE相混淆在一起,因為通常熱塑性彈性體也被大家叫做熱塑性橡膠,尤其是苯乙烯類彈性體,目前至少在中國似乎"TPR”已經成為它的專有名稱了,一提起TPR,就是指以SBS、SEBS等苯乙烯類彈性體為基料的熱塑性彈性體,這與苯乙烯類彈性體在民用以及終端消費品領域中消耗量之大是分不開的。

         

        熱塑性硫化橡膠的名稱如果再說的詳細一點,那應該是熱塑性動態硫化橡膠(英文為Thermoplastic Dyamic Vulcanizate),加了“動態”2字是更具體說明了生產這種熱塑性硫化橡膠的工藝——動態硫化,這種工藝指在橡膠和熱塑性塑料熔融共混過程中使橡膠硫化,當然在橡膠在硫化的同時也不斷與熱塑性塑料相混合,因此被硫化了的橡膠是作為分散相分布在熱塑性塑料連續相中。

         

        組成

        TPV主要由二部分組成,一是塑料,作為連續相;二是橡膠,作為分散相。通常橡膠需要與軟化油或增塑劑配合。硫化劑和一些輔助助劑也是必不可少的。另外為了降低成本或者提高某方面的性能,一些無機填料會被填加。

         

        TPV的性能

        (1)良好的彈性和耐壓縮變形性,耐環境、耐老化性相當于三元乙丙橡膠,同時其耐油耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下。

         

        (2)應用溫度范圍廣(– 60~150℃),軟硬度應用范圍廣(25A~54D),易染色的優點大大提高了制品設計的自由度。

         

        (3)優良的加工性能:可用注射、擠出等熱塑性塑料的加工方法加工,高效、簡單易行,無需增添設備,流動性高、收縮率小。

         

        (4)綠色環保,可回收使用,且反復使用六次性能無明顯下降,符合歐盟環保要求?!?/p>

         

        (5)比重輕(0.90~0.97),外觀質量均勻,表面檔次高,手感好。

         

        TPV的應用

        基于以上性能特點, TPV在廣泛的應用領域與傳統橡膠材料、其他TPE彈性體材料或PVC等塑料材料相比,在綜合性能和綜合成本方面都具備一定的替代優勢,從而為制品企業在產品創新、提升產品附加值、提高競爭力方面提供了新的選擇。

        A、汽車安全氣囊展開門。

        B、液壓軟管。

        C、工業車輪。耐磨、質量輕。

        D、撓性連軸節:耐磨、高載荷和高扭矩下生熱小。

        E、消防膠管內層膠:耐水解、耐霉菌、抗疲勞性都優良。

        F、越野滑雪靴底:低溫撓屈性好、抗疲勞性佳。

        G、汽車防塵罩。

         

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