TPE彈性體材料十大分類你知多少?

世界上已工業化生產的TPE有：苯乙烯類(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烴類(TPO、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，幾乎涵蓋了合成橡膠與合成樹脂的所有領域。

1、苯乙烯類TPE

苯乙烯類TPE又稱TPS，為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物，其性能最接近SBR橡膠。代表性的品種為苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，廣泛用于制鞋業，已大部分取代了橡膠；同時在膠布、膠板等工業橡膠制品中的用途也在不斷擴大。SBS還大量用作PS塑料的抗沖擊改性劑，也是瀝青鋪路的瀝青路面耐磨、防裂、防軟和抗滑的優異改性劑。

以SBS改性的PS塑料，不僅可像橡膠那樣大大改善抗沖擊性，而且透明性也非常好。以SBS改性的瀝青路面較之SBR橡膠、WRP膠粉，更容易溶解于瀝青中?，F在，更以防水卷材進一步推廣到建筑物屋頂、地鐵、隧道、溝槽等的防水、防潮上面。SBS與S—SBR、NR橡膠并用制造的海綿，比原來PVC、EVA塑料海綿更富于橡膠觸感，且比硫化橡膠要輕，顏色鮮艷，花紋清晰。因而，不僅適于制造膠鞋中底的海綿，也是旅游鞋、運動鞋、時裝鞋等一次性大底的理想材料。

近些年來，異戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物(SIS)發展很快。用SIS制成的熱熔膠不僅粘性優越，而且耐熱性好，現已成為美歐日各國熱熔膠的主要材料。

SBS和SIS的最大問題是不耐熱，使用溫度一般不能超過80℃。同時，其強伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都無法同橡膠相比。為此，近年來美歐等國對它進行了一系列性能改進，先后出現了SBS和SIS經飽和加氫的SEBS和SEPS。

SEBS(以BR加氫作軟鏈段)和SEPS(以IR加氫作軟鏈段)可使抗沖強度大幅度提高，耐天侯性和耐熱老化性也較好。日本三菱化學在1984年又以SEBS、SEPS為基料制成了性能更好的混合料，并將此飽和型TPS命名為“Rubberron”上市。因此，SEBS和SEPS不僅是通用，也是工程塑料改善耐天侯性、耐磨性和耐熱老化性的共混材料，已經成為尼龍(PA)、聚碳酸酯(PC)等工程塑料類“合金”的增容劑。此外，還開發了環氧樹脂用的高透明性TPS以及醫療衛生用的生體無毒TPS等許多新的品種。

SBS或SEBS等與PP塑料熔融共混，還可以形成IPN型TPS。雖然它們大多數屬于熱固性樹脂類，但也有不少像TPE的以交叉連續相形態表現出來的熱塑性彈性體。用SBS或SEBS為基材與其他工程塑料形成的IPN-TPS，可以不用預處理而直接涂裝。涂層不易刮傷，并且具有一定的耐油性，彈性系數在低溫較寬的溫度范圍內沒有什么變化，大大提高了工程塑料的耐寒和耐熱性能。苯乙烯類化合物與橡膠接枝共聚也能成為具有熱塑性的TPE，已開發的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI-IIR/苯乙烯、NR/苯乙烯等。

2、烯烴類TPE

烯烴類TPE簡稱TPO。由于它比其它TPE的比重輕(僅為0.88)，耐熱性高達100℃，耐天侯性和耐臭氧性也好，因而成為TPE中又一發展很快的品種。自從1972年在美國由Uniroval公司以TPR的商品名首先上市以來，多年保持兩位數增長，2000年生產量已達35萬t?，F在，TPO已成為美日歐等汽車和家電領域的主要橡塑材料。特別是在汽車上已占到其總量的3/4，用其制造的汽車保險杠，已基本取代了原來的金屬和PU。

1981年美國Mansanto公司開發成功以Santoprere命名的完全動態硫化型的TPO，即TPV，使TPO的耐壓縮變形性、耐熱老化性、耐油性等都得到明顯改善，甚至達到了CR橡膠的水平，因而人們又將其稱為熱塑性硫化膠。利用TPV的耐油性，現已用其替代NBR、CR制造各種橡膠制品。TPV還可以與PE共混，同SBS等其它TPE并用，互補改進性能?，F在，在汽車上已廣泛作為齒輪、齒條、點火電線包皮、耐油膠管、空氣導管以及高層建筑的抗裂光澤密封條，還有電線電纜、食品和醫療等領域，其增長幅度大大超過TPS。

山東道恩化學集團有限公司實現了TPV（熱塑性硫化橡膠）工業化生產，形成年產3000噸規模。

TPV可以直接采用擠出、注射、壓延等方法成型制品，壓縮永久變形小，回彈率高，可回收利用，并可以反復加工。TPV作為汽車密封條、集裝箱密封及其他建筑密封材料，品質要好于其他熱塑性彈性體及硫化橡膠，是中高檔轎車密封材料的首選。目前我國每年TPV需求量為5000噸幾乎被國外企業壟斷。

該產品是道恩集團采用北京化工大學科研成果，即動態全硫化技術實現工業化生產的，可以生產通用型、阻燃型、耐油型等多個品種，顏色從本色到黑色，硬度范圍達到邵氏50A-50D，各項性能可與國外同類產品相媲美。

3、二烯類TPE

二烯類TPE主要為天然橡膠(C5H8)n的同分異構體，故又稱之熱塑性反式天然橡膠(TNR)。早在400年前，人們作為天然橡膠即發現了這種材料，但因其產自于與三葉橡膠樹不同的古塔波和巴拉塔等野生樹上，因而稱為古塔波橡膠、巴拉塔橡膠。這種T—NR用作海底電纜和高爾夫球皮等雖已有100余年歷史，但因呈熱塑性狀態，結晶性強，可供量有限，用途長期未能擴展。

4、氯乙烯類TPE

分為熱塑性PVC和熱塑性CPE兩大類，前者稱為TPVC，后者稱為TCPE。TPVC可視為PVC的改性品和橡膠的代用品，主要用其制造膠管、膠板、膠布及部分膠件。目前70%以上消耗在汽車領域，如汽車的方向盤、雨刷條等等。其他用途，電線約占15%，建筑防水膠片占10%左右。近年來，又開始擴展到家電、園藝、工業以及日用作業雨衣等方面。TPVC由于價格低廉，具有良好的耐天侯性、耐臭氧性、耐老化性、耐化學藥品性等，故而迅速發展成為通用的TPE。然而，由于TPVC的彈性、壓縮永久變形以及高溫時的形狀保持性等都很差，同橡膠無法相比，因而多年來一直在不停地進行著研究改進。

目前，國際市場上大量銷售的主要是PVC與NBR、改性PVC與交聯NBR的共混物，現已成為橡膠與塑料共混最成功的典型。美、日、加、德等國家的丁腈橡膠生產廠家皆有大量生產，在工業上已單獨形成了PVC/NBR材料，用其大量制造膠管、膠板、膠布等各種橡膠制品。PVC與其他聚合材料的共混物，如PVC/EPDM、PVC/PU、PVC/EVA的共混物，PVC與乙烯、丙烯酸酯的接枝物等，也都相繼問世投入生產。隨著環保要求的日益嚴格，TPVC逸出的酸氣等始終難以徹底解決，污染環境，近來在世界上的增長幅度有所下降，使用范圍受到很大影響。

此外，德國Hoechst Celanese研究使結晶的CPE與非結晶的CPE兩者互混也有TPE的功能。商品名為Hostoprene，簡稱TCPE，在60年代中后期，美國DowChem、日本昭和油化、大阪曹達等也相繼生產。主要用于樹脂改性，也用以制造電線電纜、汽車部件和建筑防水材料。1985年美國Du Pont開發出氯化聚乙烯與乙烯互聚物的合金，稱之為熔融加工型TPE“Alern”，具有近似硫化的CR和NBR的性能，用于制造密封條、涂膠布和汽車配件等。此外，還有CPE/PVC、CPE/PA也是此類的TPE。1996年由Du Pont與DowChem聯合組建DDE公司，成為產量最大的生產廠家。

我國生產使用的TPVC主要有HPVC，從90年代開始研究，只有少量生產供應。目前以PVC/NBR和PVC/EVA共混的形式居多，除個別商品共混料外，大多由橡膠加工廠自行摻混，廣泛用于制造油罐、膠管、膠鞋等，已部分取代了CR和NBR以及NR、SBR，效果甚佳，用量逐年擴大。目前，生產丁腈橡膠的蘭州石化公司也有PVC/NBR共混材料推向市場。南京工業大學和北京化工大學還進一步開發出PVC/NBR與WRP(橡膠粉)、PVC/NBR/CPE/WRP共混的熱塑性彈性體。浙江大學系統地開展了PVC/PE、PVC/PS共混體的研究?，F今我國已成為僅次于美國的世界TCPE最大的生產使用國，2001年產銷量達10萬t(產能為16萬t)，最大的濰坊亞星化學有7萬t的世界級生產裝置。此外，還有杭州科利化工等10余家企業生產。其中，CPE橡膠為1.5-2萬t，廣泛用于電纜、膠管、汽車配件及防水卷材等方面?，FCPE橡膠與CPE樹脂共混的帶有TPE功能的TCPE，也開始得到應用。今后，TPVC和TCPE有可能成為我國代替部分NR、BR、CR、SBR、NBR橡膠和PVC塑料的新橡塑材料。

5、聚氨酯類TPE

聚氨酯類TPE簡稱TPU，世界產銷量已超過20萬t，約占PUR(CPU、MPU)的1/5。歐美的TFU最為發達，其用量各達7-8萬t，約占世界的3/4，日本和印度各為1.2萬t，中國為9000t。

TPU具有優異的機械強度、耐磨性、耐油性和耐屈撓性，特別是耐磨性最為突出。缺點是耐熱性、耐熱水性、耐壓縮性較差，外觀易變黃，加工中易粘模具。目前在歐美等國主要用來制造滑雪靴、登山靴等體育用品，并大量用以生產各種運動鞋、旅游鞋，消耗量甚多。

TPU還可通過注塑和擠出等成型方式生產汽車、機械以及鐘表等零件，并大量用于高壓膠管(外膠)、純膠管、薄片、傳動帶、輸送帶、電線電纜、膠布等產品。其中注塑成型占到40%以上，擠出成型約為35%左右。

近年來，為改善TPU的工藝加工性能，還出現了許多新的易加工品種。如適于雙色成型，能增加透明性和高流動、高回收的可提高加工生產效率的制鞋用TPU。用于制造透明膠管的無可塑、低硬度的易加工型TPU。供作汽車保險杠等大型部件專用的、以玻璃纖維增強的、可提高剛性和沖擊性的增強型TPU等等。特別是在TPU中加入反應性成分，在熱塑成型之后，通過“熟成”而形成的不完全IPN發展十分迅速。這種IPN-TPU又進一步改進了TPU的物理機械性能。此外，TPU/PC共混型的合金型TPU，更提高了汽車保險杠的安全性能。另外，還有高透濕性TPU、導電性TPU，并且出現了專用于生體、磁帶、安全玻璃等方面的TPU。

在國際上，TPU生產廠家以美日歐為主已達30余家之多，品種牌號十分豐富。德國Bayer、BASF，英國ICI(為享斯邁收購)、Anchor等重點著眼于以制鞋為主，美國的DDE、Mobay和日本的Elastoran、Polyurethane等以汽車機械部件為主，均共同向周圍領域擴張。作為TPU同族的PUR，特別是液體聚氨酯橡膠(LPU又稱CPU)的發展尤為迅速，已大量進入膠帶、膠鞋領域，并且開始步入自行車胎、工業輪胎等方面。用TPU和LPU代替一部分橡膠已經指日可待，至于在工程橡膠塑料部件方面的發展更不必待言。此外，在醫療衛生方面用于導管、薄膜、片材、異型件、安全套，電子通訊方面用制電線電纜護套，航空航天方面用其制造油罐、氣球等都是新的增長點。

我國現已成為亞洲最大的PU生產消費大國，2000年產量92萬t，現已逾百萬噸以上，占全球400萬t的1/4。目前，對PUR彈性體的需求量也很大，煙臺、太原、南京、上海等地有10萬t以上的PUR生產能力。2000年PUR產量為8.5萬t，其中TPU有0.5萬t。制鞋業、合成革業和汽車業是TPU應用增長的頭號市場，涂料和粘合劑行業也大有可為。未來幾年，上海、南京等世界級16萬t以上大型聚氨酯生產基地建成之后，TPU的產量必將成幾倍增長，屆時我國將以全球最大的TPU鞋底制造業和快速發展的汽車零部件業為中心，構成豐富多彩的TPU世界。

6、聚酯類TPE

聚酯類TPE(TPEE)是1972年Du Pont以Hytrel商品名最早在美國上市的工程類TPE中最有代表性的產品，分為壓制、注塑、擠出、吹塑以及阻燃、衛生、耐紫外線等多個品種。因其具有優異的機械強度、耐熱性、耐油性和耐久性，易于加工成型，故在世界各地發展較快，需求量已達10萬t以上。

目前，大約有35%用于工業橡膠制品，例如膠管、膠帶；20%為汽車配件方面；其余為家電使用，如消音齒輪、電話編碼器卡等。缺點是硬度大，不易制出柔軟的制品，同時耐壓縮變形性、耐熱水性和耐強酸性都較差。此外，質量的均一性和價格也都是問題，故而多年來一直在對其進行改進。美國General Electric(Valox)、荷蘭AkzoChem.(Arnite1)、日本東洋紡(Pelprene)等世界級的大化工公司都已涉足TPEE開發并開始實現商業化生產。

新改進的TPEE有，以聚己內酯為軟鏈段的聚酯—醚共聚物，可以提高其耐水解性、耐寒性，進一步改進耐熱、耐天候性和機械強度。還有與PA、PC類共混的聚合物合金、超耐熱的TPEE和耐天候的TPEE等，主要用于汽車的外板以及外裝部件。

7、酰胺類TPE

酰胺類TPE簡稱TPAE。它們實際上已遠離橡膠，缺乏彈性，價格也較TPEE要高。主要優點是保留了尼龍樹脂的各個長處，如強韌性、耐化學藥品性、耐磨性等，具有非常好的消音性，用于消音齒輪、純管、運動鞋、網球拍、樹脂共混等。

TPAE是一種較新的工程類TPE，1979年Huls公司開始在德國上市，以后大日本油墨化學、德國Ato Chem.(PEBAX)、美國EMS等也陸續投入生產，世界需求量約在萬噸左右。TPAE的優點是比重小，易于成型加工，硬度調節范圍大；缺點為耐強酸性、耐強堿性以及耐熱水性都不如TPEE，而且價格也偏高。為使之進一步高性能化和低成本化，又出現了TPAE與TPU的合金共混物，同ABS樹脂復合共混的雙色成型物，它們在登山靴、滑雪靴等領域受到歡迎。

8、有機氟類TPE

有機氟類TPE保留了氟橡膠和氟樹脂的耐熱性、耐油性、耐化學藥品性和耐天候性等長處，為TPE中性能最高、價格最貴的材料。由于有機氟類TPE(TPF)不需硫化，現已成為食品和醫療方面理想的材料?，F主要有ETFE和PVDF兩大類別。世界氟橡膠的消耗量達1.4-1.7萬t，生產能力1.6萬多噸，其中美國占1/3，日本、荷蘭又各占美國的1/2。TPF以日本為主，約為1000t左右。視氟橡膠和氟樹脂的種類不同，性能也各異，可以擠出、注塑、壓制加工，也可進行硫化，主要用以制作導管、薄膜、涂層、粘合劑、密封膠等，新的用途正在開發之中。

我國在60年代即先后開發出23型、26型和246型氟橡膠和各類氟樹脂，但幾十年來種類數量發展較慢，氟橡膠的種類不過四五種，生產能力只有450t，實際產量100t，還得從國外大量進口，其中包括TPE。進入新世紀，四川晨光化工研究院、上海氟材料研究所等利用雄厚的技術力量，在生產氟橡膠、氟樹脂方面有了迅猛發展，2002年氟橡膠生產能力已升至1300t，2003年將達3000t。特別是日本大金工業在江蘇常熟正建世界級的氟橡膠700t，氟樹脂3000t的氟聚合材料生產基地，開發生產TPF材料理當沒有任何問題。

9、有機硅類TPE

近年來，有機硅類TPE在美國發展較快，有DOW Corning公司研發的聚苯乙烯與聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物，General Electric公司研制的聚雙酚A碳酸酯與聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物，以及Union Carbide公司開發的聚芳酯、聚砜與聚二甲基硅氧烷的嵌段共聚物等。具有耐低溫、絕緣、耐天侯、耐臭氧等一系列優良特性，用于各種無需補強硫化的橡膠制品。我國山東大學跟蹤研發取得了階段性成果。國際上還出現有機硅改性的SEBS，有機硅IPN的TPAE、TPEE、TPO以及SEBS等。

10、乙烯類TPE

EVA型TPE

可用注塑、擠出、吹塑等方法加工成型，適用于板材、管材、部件、薄膜及填縫材料，主要應用在制鞋、汽車、電線及食品方面。另外，其改進產品還有乙烯與丙烯酸乙酯的共聚物(EEA)，較之EVA柔性增加、軟化溫度降低，用于要求堅韌性和耐寒性的產品，如柔性軟管、汽車護板等。這類EVA、EEA，已大部為TPS、TPO、TPVC等取代。

離子鍵型TPE

離子鍵聚合物作為一種新的TPE，近年來有了相當大的發展。美國Uniroyal以Lonic elastomer命名的EPDM磺化離聚體TPE，再以離子型增塑劑硬脂酸鋅加工，可以顯著提高聚合物的定伸強力和拉伸強度。用同樣的方法，還可以制得SBR離聚體TPE，將它與PP在硬脂酸鋅存在下，形成IPN熔融共聚物，可獲得拉伸強度28MPa、伸長率520%、永久變形40%的高物性TPE。我國華中科技大學等對離聚體TPE、IPN-TPE展開了專題研究。

熔融型TPE

熔融加工型TPE為近來新開發的一類新型熱塑性橡膠，與硫化橡膠極為相似，系由美國Du Pont于1985年引入市場的，簡稱MPR。商品名為Alcryn，近似硫化的CR和NBR橡膠，具有很低的模量，優異的拉伸變形，線性的應力應變曲線，而且又有顯著的耐油性、耐化學藥品性、耐天候性、耐臭氧性等。可用現有塑料和橡膠設備任意加工。主要用于建筑、汽車上的各種密封條、密封墊片、工業管道、電線電纜護套等。同其他TPE和橡膠相比，由于價格適中，頗具競爭力，前景看好。