热塑性弹性体大家族迎来了一场精彩绝伦的 PK 大赛,参赛选手分别是 TPEE、TPU、TPV,它们将从主要性能方面进行比赛。
经过紧张刺激的 PK 环节,它们获得了独特的称号:
- 强度担当TPEE: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。
- 弹性担当TPU:TPU可在较宽的硬度范围内(邵氏A10-D75)保持较高的弹性,在相同硬度下比其他弹性体承载能力高。
- 重生小王子TPV:可回收使用,且反复使用六次性能无明显下降,符合欧盟环保要求。
下面一起来看一下三兄弟的主要性能比较。
性能 |
TPEE |
TPU |
TPV |
硬度 |
邵氏D32-D80 |
邵氏A10-D75 |
邵氏A25—D54 |
使用温度范围 |
-70~200℃ |
-50~90℃ |
–60~150℃ |
密度 |
适中 |
较大 |
较小 |
柔软性 |
一般 |
一般~较差 |
一般-良 |
力学性能 |
最优 |
优 |
一般 |
耐压缩变形性 |
良 |
优 |
一般-良 |
耐热性 |
优 |
一般 |
良 |
低温特性 |
优 |
一般-良 |
优 |
耐寒性 |
较优 |
一般 |
优 |
耐溶剂性 |
较优 |
较优 |
较差 |
耐候性 |
优良 |
一般 |
优 |
耐化学药品性 |
优 |
一般 |
良 |
耐热水性 |
较差 |
较差 |
良 |
加工性 |
优良 |
一般 |
良 |
价格 |
较高 |
中等 |
较低 |
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,具有良好的加工性,并可填充、增强及合金化改性,在汽车零部件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域得到了广泛的应用。
TPEE分子结构式
TPEE低温柔顺性好,低温缺口冲击强度优于其他TPE,耐磨耗性与TPU相当。TPEE具有优异的耐疲劳性能,与高弹性特点相结合,使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料,适宜制作齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带等。
此外,TPEE还具有出色的耐低温性能。TPEE脆点低于-70℃,并且硬度越低,耐寒性越好,大部分TPEE可在-40℃下长期使用。由于在高、低温时表现出的均衡性能,TPEE的工作温度范围非常宽,可在-70~200℃使用。
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。
TPEE颗粒,江阴和创
TPU
聚氨脂热塑性弹性体(TPU)又称聚氨酯橡胶,属于一类在分子链中含有较多氨基甲酸酯基团(—NHCOO—)的弹性聚合物材料。它是由低聚制二异氰酸酯与带有端羟基的聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇链增长剂相互应而制得。
聚氨酯弹性体是一种嵌段聚合物,一般由多元醇的柔性长链构成软段,以二异氰酸酯及扩链剂构成硬段。硬段与硬段互相交替排列有序,形成重复结构结晶单元,赋予弹性体以高强度、刚性和搞熔点等性能;软段则无序卷曲排列,形成无定型区,给予弹性体以柔性、弹性、吸湿性和耐低温性能。
聚氨酯弹性体分子链中含大量有氨酯基团和醚、酯及脲基团,以强有力的氢键结合而成。由众多的醚和酯生成的配方可以得到性能很不相同的聚氨酯弹性体品种。这些结构特点使聚氨酯弹性体具有优异的耐磨性、韧性和高弹性,也很容易与其他聚合物具有相容性。
TPU分子结构式
TPU颗粒,美瑞新材
TPV
热塑性硫化橡胶(英文为Thermoplastic Vulcanizate),简称为TPV,热塑性硫化橡胶的中文简称为热塑性橡胶(英文Thermoplastic Rubber),简称为TPR,但这个名称容易和其它种类的TPE相混淆在一起,因为通常热塑性弹性体也被大家叫做热塑性橡胶,尤其是苯乙烯类弹性体,目前至少在中国似乎"TPR"已经成为它的专有名称了,一提起TPR,就是指以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。
热塑性硫化橡胶的名称如果再说的详细一点,那应该是热塑性动态硫化橡胶(英文为Thermoplastic Dyamic Vulcanizate),加了“动态”2字是更具体说明了生产这种热塑性硫化橡胶的工艺---动态硫化,这种工艺指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化,当然在橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合,因此被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中。
与之相对应的热塑性静态硫化橡胶,就是指橡胶按传统方法先硫化好,然后通过磨粉设备把硫化好的橡胶磨成粉,最后与熔融的热塑性塑料共混,理论上这种方法也能制得性能优良的TPV,但到目前为止,只是处于实验室阶段。
组成
TPV主要由二部分组成,一是塑料,作为连续相,二是橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的。另外为了降低成本或者提高某方面的性能,一些无机填料会被填加。
TPV颗粒,国丰
液压软管应该是用TPEE,TPV的强度不够。
消防软管一般用TPU和TPEE。
鞋材方面一般都是用TPU和TPEE,TPEE高低温性能比TPU更好;TPV耐磨性不好,不会用于鞋材。
防尘罩有用TPV和TPEE,TPEE的耐油性和高温性更好。
另外TPEE还可以用于拉丝,纺织,做鞋材的面料等。
TPEE薄膜防水又透气,适合做运动服装面料和防护服。
TPEE汽车软管,江阴和创
TPEE防尘罩,江阴和创
帝斯曼TPEE在发泡鞋中底应用,columbia
TPU内饰材料,巴斯夫
TPU线缆,亨斯迈
彩色TPU发泡中底,仁辅化工
TPV汽车管路,埃克森美孚
TPV汽车密封应用,道恩
TPV汽车三角窗包边,和氏璧化工
来源:和氏璧化工,知乎,《热塑性弹性体改性及应用》艾邦补充图片
原文始发于微信公众号(艾邦弹性体网):TPEE、TPU、TPV的性能及应用对比