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一文看懂TPU、TPEE、TPE、TPV/TPO几种材料优劣

发布时间:2023-07-04        浏览次数:7998        返回列表
前言:TPE的分类和区别
一文看懂TPU、TPEE、TPE、TPV/TPO几种材料优劣

业新人必看:一文看懂TPU、TPEE、TPETPS和TPV/TPO几种材料的优劣

摘要:本文着重从热塑性弹性体的合成成分和各自特殊性能比较上进行说明,以简单的文字从本质上对TPE、TPV 、TPO、TPRTPS、TPU、 TPEE进行区别。

关键词:热塑性;弹性体;TPV ;TPO;TPE;TPR;TPS,TPU;TPEE

1.     TPE

热塑性弹性体(英文为Thermoplastic Elastomer)是一种具有橡胶的高弹性,高强度,高回弹性,又具有可注塑加工的特征的环保低碳性复合材料。它具有环保无毒安全等性能,且有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS 等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。因为历史和使用习惯等问题,目前国内外热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语,为统一起见,都以TPE 或热塑性弹性体称之。

TPE、TPR、TPU、TPV 等常用热塑性弹性体也被大家叫做热塑性橡胶,尤其是以SBS、SEBS 等苯乙烯类弹性体为基料的热塑性弹性体,这与苯乙烯类弹性体在民用以及终端消费品领域中消耗量之大是分不开的。

2. TPV ,TPO

2.1.烯烃类TPE (又称TPO 或者TPV)

2.1.1 TPO-聚烯烃热塑性弹性体ThermoplasticPolyolefin,烯烃类TPE系以PP 为硬链段和EPDM 为软链段的简单物理共混物(部分硫化),简称TPO。TPO 比重比其它TPE 轻(仅为O.88),耐热性高达100℃,耐天候性和耐臭氧性都比较好。TPO 的耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等都比较有优势,甚至达到了CR 橡胶的水平,因而人们又将其称为热塑性硫化胶。TPO,一般就指耐冲击的不是很硬的改性PP(物理共混的TPO)和EPDM 直接反应器合成的烯烃类聚合物,一般在汽车行业的仪表板蒙皮、安全气囊盖挡泥板应用多!日本在汽车行业应用直接反应器合成的TPO(EPDM+PP/SEBS 共性)占多数,国内一般应用用弹性体改性(物理共混的TPO)占多数。

2.1.2 TPV-动态硫化热塑性弹性体橡胶, Thermoplastic Vulcanizate;PP与EPDM 混合物在熔融共混时,加入使其硫化的交联剂,利用密炼机、螺杆机等机械高度剪切的力量,使完全硫化的EPDM 交联橡胶的粒子,以微米级尺寸(低于1 微米)充分分散在PP 基体之中。TPV 成功地把硫化橡胶的一些特性,如耐热性能和低压缩变形性能与热塑性塑料的易加工特性结合在一起。具有优异的抗动态疲劳性、很高的抗撕裂性、极好的耐候性、良好的耐磨性,对水基酸碱液体、极性油品具有出色的抗侵蚀能力,在-60℃~+135℃范围内可正常使用,在不承受负荷的情况下,耐高温能达到+150℃。EPDM/PP 型热塑性动态硫化橡胶(TPV)的性能特点包括以下几个方面

3.聚氨酯类TPE (简称TPU)

聚氨酯类TPE 系由与异氰酸酯反应的氨酯硬链段与聚酯或聚醚软链段相互嵌段结合的热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU,TPU 具有优异的机械强度、耐磨性、耐油性和耐屈挠性,特别是耐磨性为突出。缺点是耐热性、耐热水性、耐压缩性较差,外观易变黄,加工中易粘模具。

4. 聚酯类TPE (简称TPEE)

热塑性聚酯弹性体简称TPEE或COPE,是一类含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段(结晶相)和脂肪族聚酯或聚醚(非晶相)软段的线型嵌段共聚物。TPEE属于高性能工程级弹性体,具有机械强度高、弹性好、抗冲击、耐蠕变、耐寒、耐弯曲疲劳性、耐油、耐化学药品和溶剂侵蚀等优点,

 TPEE的物理化学性能

●力学性能 TPEE的硬度可以从邵氏D32到D80变化,其弹性和强度介于橡胶和塑料之间。与其他热塑性弹性体(TPE)相比,在低应变条件下,TPEE模量比相同硬度的其他TPE高。

●高回弹性 将TPEE材料应用到弹簧中,可使弹簧具有很长的使用寿命,能够帮助火车很平稳地启动、加速、减速以及停止等。和金属弹簧所不同的是,它不会生锈、也不会在自然环境条件下发生恶化、或者造成弹性破裂和损失等。而与橡胶材料相比,具有更大的重复使用性,还能保持很好的弹性。

●加工成型性 TPEE具有优良的熔融稳定性和充分的热塑性,故而具有良好的加工性,可采用各种热塑性加工工艺进行加工,如挤出、注射、吹塑、旋转模塑及熔融浇铸成型等。在低剪切速率下,TPEE熔体粘度对剪切速率不敏感,而在高剪切速率下,熔体粘度随剪切速率升高而下降。由于TPEE熔体对温度十分敏感,在10℃变化范围内,其熔融粘度变化几倍至几十倍,因此成型时应严格控制温度。

5. 苯乙烯类弹性体TPR

TPR,一般也就泛指苯乙烯类弹性体(简单改性共混),苯乙烯类弹性体的用量占整个弹性体用量的60%,和苯乙烯类TPE 是属于同一概念。TPR 初是美国人首先起出来的,并应用在PP 和EPDM 的简单共混物上的,后来AES 公司的PP/EPDM 型TPV 也沿用了这一名称,再后来这一名称可能是台湾人叫开了,并在大陆流行了!目前国内对热塑性苯乙烯--丁二烯嵌段共聚物则称之为SBS(styrene-butadiene-styren block copolymer),热塑性异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物称为SIS(styrene-isoprene block copolymer),

饱和型SBS 则称之为SEBS,即Styrene-ethylene-butylene-styrene blockcopolymer 的缩写,就是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。其它各类热塑性弹性体均以生产厂家的商品名称称之。我国也采用SBS 的代号,表示热塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,习惯称为热塑性丁苯橡胶。但是, 因为历史和习惯问题, TPV 的中文简称为热塑性橡胶( 英文Thermoplastic Rubber),即TPR。这也就是我们不和客户说我们的材料PP/EPDM型TPV 叫TPR,因为这样一说有的客户以为是苯乙烯类弹性体,那如果是SBS基料的,价格比TPV 低。

6.苯乙烯类TPE (TPS)

苯乙烯类TPE 又称TPS,为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,其性能接近SBR 橡胶(和苯乙烯类TPR 是同一概念)。SBS 和SIS 的大问题是不耐热,使用温度一般不能超过80℃。同时,

其强伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都无法同橡胶相比。

 

目前,热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语,为统一起见,都以TPE 或热塑性弹性体称之。

(1)TPE=TPR,是所有热塑性弹性体和热塑性橡胶的总称,在中国代表苯乙烯类弹性体;

(2)美国、中国台湾等地区的对苯乙烯类弹性体TPE(SBS、SEBS、SIS 基体)和动态硫化橡胶TPV(EPDM+PP-X)不分类,统称TPR;

(3)EPDM+PP 的弹性体属于聚烯烃弹性体,即TPV,和TPO、TEO 是同样的概念;

(4)聚烯烃弹性体TPV/TPO 区别:

a、共同点:TPO、TPV 都是由EPDM(聚烯烃弹性体)+PP。

b、不同点:TPO-聚烯烃热塑性弹性体;TPV-动态硫化热塑性弹性体橡胶; TPO 属于简单物理共混物(部分硫化,交联程度低),TPV 是完全硫化(动态微米级别的镶段式完全硫化,交联程度非常高);

市场主要弹性体优劣对比:

TPEE: 具有机械强度高、弹性好、抗冲击、耐蠕变、耐寒、耐弯曲疲劳性、耐油、耐化学药品和溶剂侵蚀等优点,但价格很高。

TPU:耐磨,拉伸大;弹性差,不耐酸碱。技术门槛一般,利润空间有限。

TPV:耐酸碱、油、耐气候、耐高温,抗紫外、弹性好;拉伸、耐磨差。技术门槛高,未来弹性体主要发展趋势,下游产品利润空间大。

TPE/TPR:各种性能都很平庸,价格便宜。技术门槛低,竞争激烈,产品利润空间较小。因此,客户在询问时TPE、TPR、TPO,还是TPV,先要搞清楚他是真实需求什么材质的弹性体,不然,客户需要苯乙烯类TPR,你给成TPV 的价格,这样只会吓跑客户。但是要注意,不是所有的TPV 都属于聚烯烃类型TPO,两者之间只是有些交叉。

TPU、TPE和TPV三者的性能对比:

 

1、透明性,TPU优于TPE,TPE优于TPV,TPV在市面上还未出现透明的,不过据说国外有大公司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,TPV优于TPE. TPE优于TPU  TPE是 -30摄氏度~90摄氏度,TPV是 -60摄氏度~130摄氏度,TPU是 -30摄氏度~80摄氏度。


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