TPEE摘要.doc

摘要：熱塑性聚酯彈性體(TPEE)的性能優(yōu)異，既有橡膠的彈性，又有塑料的可加工性，適合在大多數(shù)的條件下使用，在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文主要介紹了TPEE 的性能、應(yīng)用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：熱塑性聚酯彈性體;TPEE;彈性體1 熱塑性聚酯彈性體的優(yōu)異性能熱塑性聚酯彈性體(TPEE)，它的主要成分是聚對苯二甲酸二醇脂(PBT)為硬段(結(jié)晶相)，聚醚或聚酯為軟段的嵌段共聚物(非晶相)。比較硬段和軟段，進行判斷他們之間的硬度及物理的機械性能。硬段逐漸形成物理的連接點，其自身承受外界和內(nèi)部的應(yīng)力;軟段是均勻分散的高彈性鏈段。當溫度低于TPEE 熔點時，硬段發(fā)部分結(jié)晶，形成的連接點起到物理交聯(lián)點的作用，保證TPEE 制品不會變形;而軟段的玻璃化溫度很低，和部分未結(jié)晶的硬段形成連續(xù)相。軟段的玻璃化溫度與硬段的結(jié)晶溫度之間的范圍很寬，在這個溫度區(qū)間內(nèi)，材料的塑性產(chǎn)生，可以采用比較簡單的工藝進行加工。不過這種物理交聯(lián)的性質(zhì)不是很穩(wěn)定，易受溫度的影響，溫度的降低硬段的束縛力就會上升，出現(xiàn)硫化橡膠的特點1。1.1 綜合的力學(xué)性能較高TPEE 有非常大的硬度范圍，在調(diào)節(jié)軟硬段比例后，TPEE 的硬度可以從邵氏3082D，它的彈性要低于橡膠，高于塑料。同其他熱塑性彈性體(TPE)相比較，在低應(yīng)變的時候，其他的熱塑性彈性體要比相同硬度的TPEE 模量要低。若以模量為重要的設(shè)計條件，制品的橫截面積可以用TPEE 制作得較小，實驗的樣品壁厚也可以更薄一些，這樣就可以很大程的減少材料的用量。TPEE 有著非常好的拉伸強度，韌性和回彈性都是極為優(yōu)秀的。TPEE 拉伸模量和壓縮模量要遠遠高于聚氨脂(TPU)，TPEE 和TPU 在進行制作相同制品時，一般情況下TPEE 的彎曲模量很高，而在溫度較低的時候TPU 的硬度過高，基于以上的性能比較，TPEE 作為扭矩型部件和懸臂梁非常合適，尤其是在高溫部件的制作上，更具有優(yōu)勢。TPEE 的柔順性在低溫時體現(xiàn)的更好，其沖擊強度要遠勝于其他TPE，具有TPU 相當?shù)哪湍ズ男?。TPEE 還有著非常好的耐疲勞性能，尤其是在低應(yīng)變條件下，因為滯盾損失少，在與和高彈性進行結(jié)合后，它更加適合在多次循環(huán)負載的條件下使用，所以在齒輪、皮帶、膠輥的制品中得到廣泛的應(yīng)用2。1.2 熱性能尤為突出TPEE 的耐熱性能非常好，硬度越高，耐熱能力越強，這一特點極大地提高了其產(chǎn)品品質(zhì)。TPEE 在持續(xù)受熱后依然能夠保持優(yōu)秀的產(chǎn)品品質(zhì)，有研究顯示，在110140連續(xù)加熱10h 不失重，在160和180分別加熱10h，產(chǎn)品的失重只有0.05%。等速升溫曲線顯示，TPEE 在溫度達到250的時候才失重，溫度達到300累計失重5%，到400才會出現(xiàn)明顯的失重情況。TPEE 的使用溫度很高，尤其是在短期內(nèi)使用的溫度特別高，因此，在烘漆溫度為150-160的汽車生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。其主要的原因還有就是在高低溫度的變化下，它的機械性能不會有較大的損失。若使用得環(huán)境溫度在120以上，TPEE 的拉伸強度就會遠勝于TPU。在低溫情況下，TPEE 的柔性也極為突出，在溫度下降至-70時，TPEE 仍然不會變脆，耐寒性非常好。因此，許多TPEE 產(chǎn)品都可以長期使用在-40的惡劣環(huán)境中12。1.3 很好的耐化學(xué)性能TPEE 耐化學(xué)腐蝕的性能極為優(yōu)秀，耐油性也非常好，這也是聚酯彈性體兩大優(yōu)點。一般條件下，許多的化學(xué)物品對TPEE 不會產(chǎn)生任何腐蝕性，如酸、堿、胺及二醇類化合物等，TPEE 的耐化學(xué)品的性能會隨著硬段含量的增加而提高。TPEE 對大多數(shù)有機溶劑、燃料和氣體的抗溶脹性能和抗?jié)B透性能非常好，而對燃油滲透性僅為氯丁膠、氯磺化聚乙烯、丁氰膠等耐油橡膠的1/31/300。TPEE 耐熱水解性較差，添加聚碳酰亞胺穩(wěn)定劑可以明顯改善其抗水解性。據(jù)報道，在TPEE 分子中的PBT 硬段引進PEN 或PCT，可以獲得耐水解和耐熱性更好的TPEE2。1.4 耐候性優(yōu)秀TPEE 的耐候性能優(yōu)秀，在雨雪、水霧、臭氧、室外氣候等多種野外條件下，性能穩(wěn)定，連續(xù)使用10 年以上，其自身的拉伸強度變化不大。在海水中浸泡9 年以上的TPEE，拉伸強度也只降低了10%。2 TPEE 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀上世紀80 年代左右我國才開始研究這方面的材料，例如中科院化學(xué)所等六家科研單位進行深入的研究和開發(fā)，目前的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品規(guī)模達到了千萬噸級的能力，許多產(chǎn)品相繼問世。晨光化工研究院完成“九五”攻關(guān)專題500t/a 熱塑性聚酯彈性體的研究和開發(fā)工作，已先后開發(fā)出高性能級、擠出級、吹塑級、共混改性級、阻燃級5 個系列30 余個牌號的產(chǎn)品。北京市化學(xué)工業(yè)研究所也利用自身的研發(fā)優(yōu)勢，建立了多條生產(chǎn)線，完成了千噸級TPEE 生產(chǎn)線。不過我國的產(chǎn)品種類還是較少，生產(chǎn)規(guī)模不大，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)工藝都有待提高，并且產(chǎn)品在許多方面與外國的同類產(chǎn)品還有較大的差距和不足，在生產(chǎn)能力方面，還不能滿足國內(nèi)的生產(chǎn)需要2。3 TPEE 的應(yīng)用及發(fā)展趨勢進入新的世紀我國的經(jīng)濟迅猛發(fā)展，人民的生活水平越來越高，對于高品質(zhì)的生活需求也隨之增大，服裝、日用品等相關(guān)產(chǎn)的耐久性和實用性要求很高。防水透氣型TPEE 及其改良品種是功能型綠色材料，具有其它塑料和橡膠材料無法比擬的高強度、高韌性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化、可降解等優(yōu)異特性，同時又具有高防水透濕性，防風(fēng)、防寒、抗菌、抗紫外線等。當今，全世界對TPEE 的需求每年8%的速度增長，國內(nèi)對于TPEE 的增長需求更是隨之增長，每年增長10%以上，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個層面3。3.1 高強度的復(fù)合產(chǎn)品TPEE 的貼合產(chǎn)物強度高，耐磨性和氣密性好，大量用于箱包、救生制品、水上產(chǎn)品、戶外用品、體育用品的防水防磨，尤其是我國的國防工業(yè)應(yīng)用更為廣泛，如野戰(zhàn)睡袋、野戰(zhàn)水袋、野戰(zhàn)帳篷和野戰(zhàn)服裝等。3.2 服裝領(lǐng)域TPEE 復(fù)合織物，廣泛應(yīng)用于休閑服，防寒服，防護服，特別是戶外運動產(chǎn)品。戶外運動對產(chǎn)品防水、防風(fēng)、透氣，溫暖和耐磨性要求比較高，TPEE 復(fù)合織物產(chǎn)品由于其優(yōu)異的產(chǎn)品性能，使其在服裝領(lǐng)域占有了一定的市場。3.3 汽車配件TPEE 具有制作的汽車的各類彈性制品具有比橡膠制品更優(yōu)秀的綜合性能，特別是TPEE 的抗疲勞性是其他彈性體無法比擬的。使用TPEE 生產(chǎn)的汽車配件的主要產(chǎn)品有CVJ 防塵罩、安全囊殼體、轎車進氣管、汽車線纜、汽車轉(zhuǎn)向器等等。3.4 高分子改性劑聚酯彈性體作為特種橡膠又是一個很好的高分子材料改性劑，與PET 、PBT 共混，增韌、促進結(jié)晶、改善熔體流動性;與PC 共混，改善低溫抗沖、應(yīng)力開裂;與軟質(zhì)PVC 共混，提高室溫柔順性、改善低溫性;與ABS 共混，增韌、改善耐侯性、耐油性;與PP 共混，增韌、改善表面極性，提高與涂料結(jié)合力等3。TPEE 的研究還在向更多方向發(fā)展，目前有利用輻射法制備更高性能TPEE 的研究報道。TPEE 作為新型特種橡膠，正在被越來越多的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。