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三類高(gāo)端彈性體【TPEE、TPU、TPV】的(de)主要性能以及應用比較

來源: | 作者:shjinfu | 發布時間: 2023-10-30 | 32 次浏覽 | 分享到:

上海勁孚化工科(kē)技有(yǒu)限公司

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公司緻力于氟樹脂工業與其他特種新材料産業的(de)前沿技術與銷售，目前主要經營氟塑料（PTFE/FEP/PFA/ETFE/PVDF等）、色母、氟塗料、PEEK、芳綸、碳纖維、玻璃纖維、功能性化學(xué)品及其他特種新材料。

熱塑性彈性體 TPEE、TPU、TPV，它們屬于高(gāo)端彈性體——

強度擔當TPEE：與其他熱塑性彈性體(TPE)相比，在低(dī)應變條件下，TPEE模量比相同硬度的(de)其他TPE高(gāo)。
彈性擔當TPU：TPU可(kě)在較寬的(de)硬度範圍內(nèi)（邵氏A10-D75）保持較高(gāo)的(de)彈性，在相同硬度下比其他彈性體承載能力高(gāo)。
重生小王子(zǐ)TPV：可(kě)回收使用，且反複使用六次性能無明顯下降，符合歐盟環保要求。

下面一(yī)起來看一(yī)下三兄弟的(de)主要性能比較。

TPEE、TPU、TPV的(de)主要性能比較

性能	TPEE	TPU	TPV
硬度	邵氏D32-D80	邵氏A10-D75	邵氏A25—D54
使用溫度範圍	-70~200℃	-50~90℃	–60~150℃
密度	适中	較大	較小
柔軟性	一(yī)般	一(yī)般~較差	一(yī)般-良
力學(xué)性能	最優	優	一(yī)般
耐壓縮變形性	良	優	一(yī)般-良
耐熱性	優	一(yī)般	良
低(dī)溫特性	優	一(yī)般-良	優
耐寒性	較優	一(yī)般	優
耐溶劑性	較優	較優	較差
耐候性	優良	一(yī)般	優
耐化學(xué)藥品性	優	一(yī)般	良
耐熱水性	較差	較差	良
加工性	優良	一(yī)般	良
價格	較高(gāo)	中等	較低(dī)

TPEE、TPU、TPV基本介紹

壹

TPEE

熱塑性聚酯彈性體簡稱TPEE或COPE，是一(yī)類含有(yǒu)PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段(結晶相)和(hé)脂肪族聚酯或聚醚(非晶相)軟段的(de)線型嵌段共聚物。

TPEE屬于高(gāo)性能工程級彈性體，具有(yǒu)機(jī)械強度高(gāo)、彈性好、抗沖擊、耐蠕變、耐寒、耐彎曲疲勞性、耐油、耐化學(xué)藥品和(hé)溶劑侵蝕等優點，具有(yǒu)良好的(de)加工性，并可(kě)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(zǐ)電器、工業制品、文體用品、生物材料等領域得到了廣泛的(de)應用。

TPEE分子(zǐ)結構式

TPEE的(de)物理(lǐ)化學(xué)性能

1、力學(xué)性能

通過對軟硬段比例的(de)調節，TPEE的(de)硬度可(kě)以從邵氏D32到D80變化，其彈性和(hé)強度介于橡膠和(hé)塑料之間。與其他熱塑性彈性體(TPE)相比，在低(dī)應變條件下，TPEE模量比相同硬度的(de)其他TPE高(gāo)。當以模量為(wèi)重要的(de)設計條件時，用TPEE可(kě)縮小制品的(de)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(gāo)得多，用相同硬度的(de)TPEE和(hé)TPU制作同一(yī)零件，前者可(kě)以承受更大的(de)負載。在室溫以上，TPEE彎曲模量很高(gāo)，适宜制作懸臂梁或扭矩型部件，特别适合制作高(gāo)溫部件。

TPEE低(dī)溫柔順性好，低(dī)溫缺口沖擊強度優于其他TPE，耐磨耗性與TPU相當。TPEE具有(yǒu)優異的(de)耐疲勞性能，與高(gāo)彈性特點相結合，使該材料成為(wèi)多次循環負載使用條件下的(de)理(lǐ)想材料，适宜制作齒輪、膠輥、撓性聯軸節、皮帶等。

3、耐熱性能

TPEE具有(yǒu)優異的(de)耐熱性能，硬度越高(gāo)，耐熱性越好。TPEE的(de)使用溫度非常高(gāo)，能适應汽車生産線上的(de)烘漆溫度(150-160℃)，并且它在高(gāo)溫下機(jī)械性能損失小。在120℃以上使用，TPEE拉伸強度遠遠高(gāo)于TPU。

此外，TPEE還具有(yǒu)出色的(de)耐低(dī)溫性能。TPEE脆點低(dī)于-70℃，并且硬度越低(dī)，耐寒性越好，大部分TPEE可(kě)在-40℃下長(cháng)期使用。由于在高(gāo)、低(dī)溫時表現出的(de)均衡性能，TPEE的(de)工作溫度範圍非常寬，可(kě)在-70~200℃使用。

4、耐化學(xué)介質性

TPEE具有(yǒu)極好的(de)耐油性，在室溫下能耐大多數極性液體化學(xué)介質(如(rú)酸、堿、胺及二醇類化合物)，其耐化學(xué)品的(de)能力随其硬度的(de)提高(gāo)而提高(gāo)。TPEE對大多數有(yǒu)機(jī)溶劑、燃料及氣體的(de)抗溶脹性能和(hé)抗滲透性能較好，對燃油滲透性僅為(wèi)氯丁膠、氯磺化聚乙烯、丁腈膠等耐油橡膠的(de)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(xué)穩定性優良。象大多數熱塑性彈性體(TPE)一(yī)樣，在紫外光作用下會發生降解(310nm以下的(de)紫外光是降解的(de)一(yī)個主要因素)，因此對于室外應用或制品受陽光照射的(de)條件，配方中應添加紫外光防護助劑，其中包括炭黑和(hé)各種顔料或其他屏蔽材料，酚類防老劑和(hé)苯并三唑型紫外光屏蔽劑并用，能夠有(yǒu)效地(dì)起到防紫外光老化。

6、高(gāo)回彈性

将TPEE材料應用到彈簧中，可(kě)使彈簧具有(yǒu)很長(cháng)的(de)使用壽命，能夠幫助火車很平穩地(dì)啓動、加速、減速以及停止等。和(hé)金屬彈簧所不同的(de)是，它不會生鏽、也不會在自(zì)然環境條件下發生惡化、或者造成彈性破裂和(hé)損失等。而與橡膠材料相比，具有(yǒu)更大的(de)重複使用性，還能保持很好的(de)彈性。

7、加工成型性

TPEE具有(yǒu)優良的(de)熔融穩定性和(hé)充分的(de)熱塑性，故而具有(yǒu)良好的(de)加工性，可(kě)采用各種熱塑性加工工藝進行(xíng)加工，如(rú)擠出、注射、吹塑、旋轉模塑及熔融澆鑄成型等。

在低(dī)剪切速率下，TPEE熔體粘度對剪切速率不敏感，而在高(gāo)剪切速率下，熔體粘度随剪切速率升高(gāo)而下降。由于TPEE熔體對溫度十分敏感，在10℃變化範圍內(nèi)，其熔融粘度變化幾倍至幾十倍，因此成型時應嚴格控制溫度。

TPEE顆粒

貳

TPU

聚氨脂熱塑性彈性體（TPU）又稱聚氨酯橡膠，屬于一(yī)類在分子(zǐ)鏈中含有(yǒu)較多氨基甲酸酯基團（—NHCOO—）的(de)彈性聚合物材料。它是由低(dī)聚制二異氰酸酯與帶有(yǒu)端羟基的(de)聚醚或聚酯多元醇以及低(dī)分子(zǐ)量二元醇鏈增長(cháng)劑相互應而制得。

聚氨酯彈性體是一(yī)種嵌段聚合物，一(yī)般由多元醇的(de)柔性長(cháng)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(yǒu)序，形成重複結構結晶單元，賦予彈性體以高(gāo)強度、剛性和(hé)搞熔點等性能；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(hé)耐低(dī)溫性能。

聚氨酯彈性體分子(zǐ)鏈中含大量有(yǒu)氨酯基團和(hé)醚、酯及脲基團，以強有(yǒu)力的(de)氫鍵結合而成。由衆多的(de)醚和(hé)酯生成的(de)配方可(kě)以得到性能很不相同的(de)聚氨酯彈性體品種。這些結構特點使聚氨酯彈性體具有(yǒu)優異的(de)耐磨性、韌性和(hé)高(gāo)彈性，也很容易與其他聚合物具有(yǒu)相容性。

TPU分子(zǐ)結構式

聚氨酯熱塑性彈性體的(de)性能

TPU形成及組合多樣性、品種繁多，有(yǒu)混煉型、澆鑄型和(hé)熱塑型，化學(xué)結構也比較複雜，而且性能各異，如(rú)聚酯型TPU的(de)力學(xué)性能高(gāo)、耐油性好，但耐水性較差；聚醚型TPU的(de)耐低(dī)溫性及耐水性優于聚酯型，但耐油性、力學(xué)性能卻比聚酯型差些。總的(de)來說均具有(yǒu)良好的(de)物理(lǐ)綜合性能，其性能介于一(yī)般橡膠和(hé)熱塑性塑料之間。TPU一(yī)般分為(wèi)混煉型、澆鑄型和(hé)熱塑型。

TPU是嵌段共聚物，硬段與軟段的(de)組分比例決定TPU的(de)性能。硬段對模量、硬度和(hé)撕裂強度有(yǒu)特殊的(de)作用，而軟段則主要影響制品的(de)彈性及低(dī)溫性能。TPU具有(yǒu)優異的(de)柔軟性和(hé)回彈性，可(kě)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(de)親水型式到排斥水的(de)憎水型，并在較寬的(de)硬度範圍內(nèi)（邵氏A10-D75）保持較高(gāo)的(de)彈性，在相同硬度下比其他彈性體承載能力高(gāo)。

TPU具有(yǒu)優良的(de)耐磨性，其耐磨性是天然橡膠的(de)2-10倍；斷裂伸長(cháng)率高(gāo)達600%~800%，比天然橡膠高(gāo)出300%。

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

TPU耐化學(xué)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(gāo)，而模塑和(hé)加工成本低(dī)。

與金屬材料相比，TPU制品具有(yǒu)重量輕、噪音低(dī)、耐磨耗、加工費用低(dī)及耐腐蝕等優點；與塑料相比，TPU具有(yǒu)不發脆、彈性記憶、耐磨等優點；與橡膠相比，TPU具有(yǒu)耐磨、耐切割、耐撕裂、高(gāo)承載性、可(kě)灌封、可(kě)澆注、硬度範圍廣等優點。

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。

TPU顆粒

叁

TPV

熱塑性硫化橡膠（英文為(wèi)Thermoplastic Vulcanizate），簡稱為(wèi)TPV，熱塑性硫化橡膠的(de)中文簡稱為(wèi)熱塑性橡膠（英文Thermoplastic Rubber），簡稱為(wèi)TPR，但這個名稱容易和(hé)其它種類的(de)TPE相混淆在一(yī)起，因為(wèi)通常熱塑性彈性體也被大家叫做(zuò)熱塑性橡膠，尤其是苯乙烯類彈性體，目前至少在中國(guó)似乎"TPR"已經成為(wèi)它的(de)專有(yǒu)名稱了，一(yī)提起TPR，就是指以SBS、SEBS等苯乙烯類彈性體為(wèi)基料的(de)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(de)。

熱塑性硫化橡膠的(de)名稱如(rú)果再說的(de)詳細一(yī)點，那應該是熱塑性動态硫化橡膠（英文為(wèi)Thermoplastic Dyamic Vulcanizate），加了“動态”2字是更具體說明了生産這種熱塑性硫化橡膠的(de)工藝---動态硫化，這種工藝指在橡膠和(hé)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(de)同時也不斷與熱塑性塑料相混合，因此被硫化了的(de)橡膠是作為(wèi)分散相分布在熱塑性塑料連續相中。

與之相對應的(de)熱塑性靜态硫化橡膠，就是指橡膠按傳統方法先硫化好，然後通過磨粉設備把硫化好的(de)橡膠磨成粉，最後與熔融的(de)熱塑性塑料共混，理(lǐ)論上這種方法也能制得性能優良的(de)TPV，但到目前為(wèi)止，隻是處于實驗室階段。

組成

TPV主要由二部分組成，一(yī)是塑料，作為(wèi)連續相，二是橡膠作為(wèi)分散相。通常橡膠需要與軟化油或增塑劑與之配合。硫化劑和(hé)一(yī)些輔助助劑也是必不可(kě)少的(de)。另外為(wèi)了降低(dī)成本或者提高(gāo)某方面的(de)性能，一(yī)些無機(jī)填料會被填加。