什么是TPE

熱塑性彈性體(TPE)通常是彈性模數(shù)較低的彈性材料，在室溫條件下可被反復(fù)拉伸至原來長度的兩倍以上，并具有在應(yīng)力消除后幾乎完全恢復(fù)至其原來長度的能力。具有這種特性的早期材料是熱固性橡膠，但許多可注射模塑的熱塑性彈性體(TPE)系列正在取代傳統(tǒng)的橡膠。除了以它們的基本形式使用之外，TPE還廣泛地用于剛性熱塑性塑料的改性，通常是用于改進(jìn)抗沖擊強(qiáng)度。對(duì)于板材和一般模塑級(jí)復(fù)合材料來說，這是相當(dāng)普遍的。

熱塑性彈性體TPE是一種具有橡膠的高彈性，高強(qiáng)度，高回彈性，又具有可注塑加工的特征，具有環(huán)保無毒安全，硬度范圍廣，有優(yōu)良的著色性，觸感柔軟，耐候性，抗疲勞性和耐溫性，加工性能優(yōu)越，無須硫化，可以循環(huán)使用降低成本，既可以二次注塑成型，與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨(dú)成型。

熱塑性彈性體既具有熱塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡膠的物理性能，可謂是塑料和橡膠優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)勢組合。熱塑性彈性體正在大肆占領(lǐng)原本只屬于硫化橡膠的領(lǐng)地。近十余年來，電子電器、通訊與汽車行業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了熱塑性彈性體市的高速發(fā)展。

熱塑性彈性體（TPE）具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能。由于不需經(jīng)過熱硫化，使用通用的塑料加工設(shè)備即可完成產(chǎn)品生產(chǎn)。這一特點(diǎn)使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了1/4，節(jié)約能耗25%~40%，提高效率10倍~20倍，堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。

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（苯乙烯類樹脂、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(shù)。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(yīng)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(zhì)上來說，由硬的熱塑性塑料所組成的一相，以機(jī)械或化學(xué)的方式與軟的彈性體所組成的另一相結(jié)合，所生成的TPE具有該兩相結(jié)合的性質(zhì)。

TPE的優(yōu)點(diǎn)

1. 可用一般的熱塑性塑料成型機(jī)加工，不需要特殊的加工設(shè)備。

2. 生產(chǎn)效率大幅提高。可直接用橡膠注塑機(jī)硫化，時(shí)間由原來的20min左右，縮短到1min以內(nèi)；由于需要的硫化時(shí)間很短，因此已可用擠出機(jī)直接硫化，生產(chǎn)效率大幅提高。

3. 易于回收利用，降低成本。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料（逸出毛邊、擠出廢膠）和最終出現(xiàn)的廢品，可以直接返回再利用；用過的TPE舊品可以簡單再生之后回收利用，減少環(huán)境污染，擴(kuò)大再生資源來源。

4. 節(jié)能。熱塑性彈性體大多不需要硫化或硫化時(shí)間很短，可以有效節(jié)約能源。以高壓軟管生產(chǎn)能耗為例：橡膠為188MJ/kg，TPE為144MJ/kg，可節(jié)能達(dá)25%以上。

5. 應(yīng)用領(lǐng)域更廣。由于TPE兼具橡膠和塑料的優(yōu)點(diǎn)，為橡膠工業(yè)開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

6. 可用于塑料的增強(qiáng)、增韌改性。自補(bǔ)強(qiáng)性大，配方簡化，配合劑對(duì)聚合物的影響制約小，質(zhì)量性能更易掌握。但TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用范圍受到限制。同時(shí)，壓縮變形、彈性回復(fù)、耐久性等同橡膠相比較差，價(jià)格上也往往高于同類橡膠。盡管如此，TPE的優(yōu)點(diǎn)仍十分突出，各種新型的TPE產(chǎn)品也不斷開發(fā)出來。作為一種節(jié)能環(huán)保的橡膠新型原料，發(fā)展前景十分看好。

傳統(tǒng)的TPE系列

苯乙烯類樹脂(S-TPE)

共聚多酯(COPE)

聚氨酯(TPU)

聚酰胺(PEBA)

聚烯烴摻混物(TPO)

聚烯烴合金(TPV)

TPE的新品種

反應(yīng)成型的TPO (R-TPO)

聚烯烴塑性體(POP)

聚烯烴彈性體(POE)

這些新的聚烯烴塑性體(POP)和彈性體(POE)，本質(zhì)上是分子量非常低的線性低密度聚乙烯(VLMW-LLDPE)。作為聚合催化劑技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，這些材料原先開發(fā)的目的是改進(jìn)軟包裝薄膜的特性。近來，這些撓性較好的聚乙烯作為低成本的橡膠取代物，被用于某些對(duì)模塑制品的要求不怎么苛刻的用途。這主要包括那些不會(huì)接觸極端的溫度、壓力、負(fù)載或應(yīng)力環(huán)境的產(chǎn)品。在模塑制品方面，這些新材料被用于那些多多少少希望有一點(diǎn)撓性或觸覺感的場合。注意，它們并非是真正的彈性體。

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(shí)將如何表現(xiàn)的測試值。有幾種普遍采用的試驗(yàn)，可顯示彈性體在最終用途環(huán)境里將會(huì)如何表現(xiàn)。

斷裂抗拉強(qiáng)度

此測試值又稱為極限抗拉強(qiáng)度。在此試驗(yàn)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(shí)測出。其單位通常是磅/平方英寸(psi)或兆帕(MPa)。極限抗拉強(qiáng)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(qiáng)度

此測試值說明彈性體抵抗撕裂的性能如何?？顾毫褟?qiáng)度試驗(yàn)與斷裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)基本相同，但試片一側(cè)有一V形缺口以作為擴(kuò)展點(diǎn)。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(shí)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(yàn)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(yīng)于其長度與原始長度的各種不同百分比時(shí)的抗拉強(qiáng)度，例如在50%、100%或300%時(shí)的抗拉強(qiáng)度。彈性體對(duì)拉伸的抵抗力在開始時(shí)可能會(huì)很強(qiáng)，但隨著它的伸長而會(huì)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(dòng)方向均會(huì)影響其拉伸特性測試值。因此，對(duì)于許多彈性體，在流動(dòng)方向和橫斷方向這兩個(gè)方向的拉伸特性均要測量。

流動(dòng)方向

如同彈性體的其它許多特性，拉伸特性會(huì)受到成型時(shí)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(shí)的流動(dòng)方向進(jìn)行，還是沿著橫斷方向進(jìn)行，拉伸特性可能會(huì)有很大變化。

試片（擠壓成型相對(duì)于注射模塑）

某些試驗(yàn)是用注射模塑的試片進(jìn)行的，而另一些試驗(yàn)則是用擠壓成型的試片進(jìn)行的。由于不同類型的試片其測試值會(huì)有顯著差別，所以很重要的一點(diǎn)是，只能對(duì)同類型試片的測試值進(jìn)行比較。

TPE的壓縮永久變形

壓縮永久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(shí)間后而發(fā)生永久性變形的量。

通常采用的ASTM測試方法(ASTM D395)要求使材料變形（壓縮）達(dá)25%并保持一定的時(shí)間。任其復(fù)原30分鐘后再測量此樣品。

23 °C（室溫）

22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。

70 °C

22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。

121 °C

22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。

150 °C

22小時(shí)，70小時(shí)，168小時(shí)（1星期），1000小時(shí)（42天）。

所得的測試值是材料樣品未能恢復(fù)到它原有高度的百分比。例如，40%壓縮永久變形表示，此熱塑性彈性體只恢復(fù)了被壓縮厚度的60%。100%壓縮永久變形則表示此熱塑性彈性體無絲毫恢復(fù)，也就是說，它保持了被壓縮的狀態(tài)。

往往壓縮永久變形易與蠕變相混淆。然而，壓縮永久變形是在某一恒定的應(yīng)變條件下所發(fā)生變形的量，而蠕變則是在某一恒定應(yīng)力條件下所發(fā)生變形的量。

TPE的適用溫度

適用溫度這個(gè)術(shù)語，是用來大致地定義某種材料適合使用的最高溫度。

適用溫度取決于許多因素，包括性能要求、接觸時(shí)間長短、有無負(fù)荷存在，以及工件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)室(UL)方法、半抗拉強(qiáng)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(yīng)用實(shí)例包括汽車、運(yùn)輸、液壓軟管以及礦井電纜等。不要求較高適用溫度的應(yīng)用實(shí)例則包括一般的室內(nèi)用途，例如個(gè)人養(yǎng)護(hù)用品和廚房器皿上的手柄、電話筒連線以及玩具等。

TPE的應(yīng)用

熱塑性彈性體以其特異的性能及環(huán)保無毒的特性，逐漸取代近年來受到進(jìn)出口限制的PVC、橡膠材料，得到了越來越廣泛的應(yīng)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(nèi)襯、背包底座及其他橡塑制品等。

（4）運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)護(hù)墊等。

（5）工具材料：手工具（螺絲起子，榔頭、錘子等手柄）。

（6）汽機(jī)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(jī)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、防毒面罩、各種管件、瓶塞及相關(guān)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(biāo)被覆、襯墊、外殼被覆、光碟包裝盒及其它軟質(zhì)防震零件等。