TPE彈性體介紹:
熱塑性彈性體,簡稱TPE或TPR,是Thermoplastic rubber的縮寫。是常溫下具有橡膠的彈性,高溫下具有可塑化成型的一類彈性體。熱塑性彈性體的結構特點是由化學鍵組成不同的樹脂段和橡膠段,樹脂段憑借鏈間作用力形成物理交聯(lián)點,橡膠段是高彈性鏈段,貢獻彈性。塑料段的物理交聯(lián)隨溫度的變化而呈可逆變化,顯示了熱塑性彈性體的塑料加工特性。因此,熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能,是介于橡膠與樹脂之間的一種新型高分子材料,常被人們稱為第三代橡膠。
自從1958 年Bayer公司首次制備出熱塑性聚氨酯( TPU) 以來,TPE就得到了迅速發(fā)展,尤其是1963年乙烯類熱塑性彈性體問世以后,關于熱塑性彈性體的制備理論逐步得到完善,應用領域進一步擴大。
TPE熱塑性彈性體的主要用途:
熱塑性彈性體是介于橡膠與樹脂之間的一種新型高分子材料,不僅可以取代部分橡膠,還能使塑料得到改性。熱塑性彈性體所具有的橡膠與塑料的雙重性能和寬廣的特性,使之在橡膠工業(yè)中廣泛用于制造膠鞋、膠布等日用制品和膠管、膠帶、膠條、膠板、膠件以及膠粘劑等各種工業(yè)用品。同時,熱塑性彈性體還可代替橡膠大量用在PVC、PE、PP、PS等通用熱塑性樹脂甚至PU、PA、CA等工程塑料的改性上面,使塑料工業(yè)也出現(xiàn)了嶄新的局面。
TPE熱塑性彈性體的種類:
熱塑性彈性體可概括為通用TPE和工程TPE兩個類型,目前己發(fā)展到l0大類30多個品種。從1938年德國Bayer早發(fā)現(xiàn)聚氨酯類TPE,1963年和1965年美國Phillips和Shell,開發(fā)出乙烯—丁二烯—乙烯嵌段聚合物TPE,到70年代美歐日各國開始批量生產烯烴類TPE以來,技術不斷創(chuàng)新,新的TPE品種不斷涌現(xiàn),構成了當今TPE的龐大體系,使橡膠工業(yè)與塑料工業(yè)結合聯(lián)姻大大向前邁進了一步。 上已工業(yè)化生產的TPE有:乙烯類(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烴類(TP0、TPV)、雙烯類(TPB、TPI)、氯乙烯類(TPVC、TCPE)、氨酯類(TPU)、酯類(TPEE)、酰胺類(TPAE)、有機氟類(TPF)、有機硅類和乙烯類等,幾乎涵蓋了現(xiàn)在合成橡膠與合成樹脂的所有領域。
TPE的應用范圍:
熱塑性彈性體以其特異的性能及環(huán)保的特性,逐漸取代近年來受到進出口限制的PVC、橡膠材料,得到了越來越廣泛的應用:
(1)園林工具:手板鋸、高枝剪、鍬、鏟修枝剪、整籬剪、園林鋸、園林剪刀、草耙、鋼叉、修枝剪、花具、雪鏟、小鋤、修枝鋸、草剪等手柄包膠。
(2)潔具:花灑頭、噴槍、排污管、軟管等。
(3)日常用品:手把類(刀具、梳子、剪刀、手提箱、牙刷柄等)、腳踏墊、冰格、餐桌墊、瓶蓋內襯、背包底座及其他橡塑制品等。
(4)運動器材:手把(高爾夫球、各種球拍、腳踏車、滑雪器材、滑冰器材等)、潛水器材(蛙鞋、蛙鏡、呼吸管、手電筒等)、剎車塊、運動護墊等。
(5)工具材料:手工具(螺絲起子,榔頭、錘子等手柄)。
(6)汽機車零件:汽車擋泥板、排擋罩、門窗封條、墊片、方向盤、防塵套、腳踏板、投射燈外殼、機車(腳踏車)手把等。
(7)文具用品:橡皮擦、筆套、墊片等。
(8)醫(yī)療器材:吸球、儀器手把、輪子、束帶、容器、墊圈、各種管件、瓶塞及相關醫(yī)療用品等。
(9)電線電纜:電纜線外殼、連接器、插頭被覆等。
(10)輪子包膠:手推車輪子、醫(yī)用腳輪、工業(yè)腳輪等。
(11)資訊部件:游樂器方向盤、手把、鼠標被覆、襯墊、外殼被覆、光碟包裝盒及其它軟質防震零件等。
TPE的種類:
到1996年為止,六種主 要的TPE可分為二大類:嵌 段共聚 物(乙烯類 樹 脂、共聚多酯、聚氨酯和聚酰胺),以及熱塑性彈性體摻混物及合金(熱塑性聚烯烴和熱塑性硫化橡膠)。除這些TPE以外,還出現(xiàn)了兩種新技術。它們是茂金屬催化合成的聚烯烴塑性體與彈性體,以及反應成型的熱塑性聚烯烴彈性體。傳統(tǒng)型TPE是所謂的兩相體系。從本質上來說,由硬的熱塑性塑料所組成的一相,以機械或化學的方式與軟的彈性體所組成的另一相結合,所生成的TPE具有該兩相結合的性質。
TPE的拉伸特性:
拉伸特性
拉伸特性是用來說明彈性體被拉伸時將如何表現(xiàn)的測試值。有幾種普遍采用的試驗,可顯示彈性體在終用途環(huán)境里將會如何表現(xiàn)。斷裂抗拉強度此測試值又稱為極限抗拉強度。在此試驗中,彈性體的試片被拉伸直至斷裂。拉斷此材料所需的力量也被同時測出。其單位通常是磅/平方英寸(psi)或兆帕(MPa)。極限抗拉強度高的彈性體,與測試值較低的彈性體相比較不易拉斷。
抗撕裂強度:
此測試值說明彈性體抵抗撕裂的性能如何??顾毫褟姸仍囼炁c斷裂抗拉強度試驗基本相同,但試片一側有一V形缺口以作為擴展點。所測試材料被拉伸至完全撕裂,撕裂此試片的力量也被同時記錄。其單位通常是磅/英寸(psi)或千牛頓/米(kN/m)。
拉伸模數(shù):
在拉伸模數(shù)試驗中,彈性體被拉伸至各種不同的長度,其抵抗拉伸的力量也被分別測出。此測試值通常表示為彈性體相應于其長度與原始長度的各種不同百分比時的抗拉強度,例如在50%、或300%時的抗拉強度。彈性體對拉伸的抵抗力在開始時可能會很強,但隨著它的伸長而會變得較弱(稱為“頸縮”)。
斷裂伸長率:
伸長率并非是衡量拉伸該材料是如何困難或如何容易,而只是衡量它在斷裂前能被拉伸多長。斷裂伸長率被表示為與其原始長度的百分比。某些軟的彈性體在斷裂前可被拉伸至其原始長度的1000%以上。軟的TPE彈性體的伸長率通常比硬的剛性材料高的多。
影響測試值的因素:
試片的成型方法及熔體流動方向均會影響其拉伸特性測試值。因此,對于許多彈性體,在流動方向和橫斷方向這兩個方向的拉伸特性均要測量。流動方向如同彈性體的其它許多特性,拉伸特性會受到成型時聚合物分子取向的影響。因此,取決于拉伸是沿著聚合物成型時的流動方向進行,還是沿著橫斷方向進行,拉伸特性可能會有很大變化。
TPE的壓縮變形
壓縮變形值是材料在一定溫度下被壓縮至一定形狀,并維持一定時間后而發(fā)生性變形的量。通常采用的ASTM測試方法(ASTMD395)要 求 使 材 料 變 形(壓 縮 )達25%并保持一定的時間。任其復原30分鐘后再測量此樣品。23 °C(室溫)22小時,70小時,168小時(1星期),1000小時(42天)。70 °C 22小時,70小時,168小時(1星期),1000小時(42天)。121 °C22小時,70小時,168小時(1星期),1000小時(42天)。150 °C22小時,70小時,168小時(1星期),1000小時(42天)。所得的測試值是材料樣品未能恢復到它原有高度的百分比。例如40%壓縮變形表示,此熱塑性彈性體只恢復了被壓縮厚度的60%。壓縮變形則表示此熱塑性彈性體無絲毫恢復,也就是說,它保持了被壓縮的狀態(tài)。往往壓縮變形易與蠕變相混淆。然而,壓縮變形是在某一恒定的應變條件下所發(fā)生變形的量,而蠕變則是在某一恒定應力條件下所發(fā)生變形的量。
TPE的適用溫度
適用溫度這個術語,是用來大致地定義某種材料適合使用的高溫度。適用溫度取決于許多因素,包括性能要求、接觸時間長短、有無負荷存在,以及工件設計結構等。某些常用的適用溫度測量方法為維卡軟化溫度、熱變形溫度(HDT)、美國安全檢測實驗室(UL)方法、半抗拉強度以及其它專有方法,因所在行業(yè)而異。要求較高適用溫度的應用實例包括汽車、運輸、液壓軟管以及礦井電纜等。不要求較高適用溫度的應用實例則包括一般的室內用途,例如個人養(yǎng)護用品和廚房器皿上的手柄、電話筒連線以及玩具等。
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