熱塑性彈性體

1、1第二節(jié)第二節(jié) 熱塑性彈性體熱塑性彈性體2一、一、TPE概念及其分類概念及其分類1.TPE概念概念熱塑性彈性體熱塑性彈性體(Thermoplasticelastomer，縮寫縮寫TPE)是指這樣一類高分子材料：是指這樣一類高分子材料：“在常溫下顯在常溫下顯示橡膠彈性、高溫下又能塑化成型的材料示橡膠彈性、高溫下又能塑化成型的材料”。345u在常溫下它具有橡膠那樣的在常溫下它具有橡膠那樣的彈性變形彈性變形性能；性能；u在加熱到一定溫度，它又具有在加熱到一定溫度，它又具有熱塑熱塑性塑料那樣性塑料那樣的加工工藝性能；的加工工藝性能；u它擺脫了橡膠硫化的生產(chǎn)方法，而用熱塑性塑它擺脫了橡膠硫化的生產(chǎn)方法，

2、而用熱塑性塑料的料的成型加工方法成型加工方法(注塑、擠出、吹塑、發(fā)泡等注塑、擠出、吹塑、發(fā)泡等)來生產(chǎn)彈性體零件。來生產(chǎn)彈性體零件。u在這類高分子材料身上將橡膠和塑料的在這類高分子材料身上將橡膠和塑料的優(yōu)點優(yōu)點匯匯集于一體；集于一體；u加工方便、生產(chǎn)率高，廢料可以回用。加工方便、生產(chǎn)率高，廢料可以回用。62.熱塑性彈性體主要包括以下幾大類熱塑性彈性體主要包括以下幾大類:u聚氨酯類熱塑性彈性體（聚氨酯類熱塑性彈性體（TPU）u聚苯乙烯類熱塑性彈性體聚苯乙烯類熱塑性彈性體(TPS) u聚酯類熱塑性彈性體聚酯類熱塑性彈性體(TPEE)u聚烯烴類熱塑性彈性體聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO) u還可按交聯(lián)

3、類型分為物理交聯(lián)型和化學交聯(lián)型還可按交聯(lián)類型分為物理交聯(lián)型和化學交聯(lián)型u也可按結(jié)構(gòu)特點，分為嵌段聚合物、接技聚合也可按結(jié)構(gòu)特點，分為嵌段聚合物、接技聚合物和其它類型等物和其它類型等789101112131415161718192021222324252627282930313233343536二、二、TPE的結(jié)構(gòu)特征、性能的結(jié)構(gòu)特征、性能u整個高分子鏈的一部或全部是由具有橡膠彈性整個高分子鏈的一部或全部是由具有橡膠彈性的鏈段所組成，這一部分被叫做的鏈段所組成，這一部分被叫做“橡膠段橡膠段”或或“軟段軟段”；u在低溫下，又有使大分子鏈之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在低溫下，又有使大分子鏈之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從

4、而約束大分子的某種成分存在從而約束大分子的某種成分存在,這些約束成分這些約束成分則被稱為則被稱為“塑料段塑料段”或或“硬段硬段”；u這些這些“硬段硬段”起著分子間化學或物理的交聯(lián)作起著分子間化學或物理的交聯(lián)作用和補強效應；用和補強效應；u“硬段硬段”聚集起來形成的交聯(lián)范圍，稱為物理聚集起來形成的交聯(lián)范圍，稱為物理交聯(lián)交聯(lián)區(qū)域。區(qū)域。37聚硅聚硅氧烷氧烷嵌段嵌段共聚共聚物結(jié)物結(jié)構(gòu)圖構(gòu)圖381.熱塑性彈性體的特征熱塑性彈性體的特征在高溫下，這些分散相或約束成分又會在在高溫下，這些分散相或約束成分又會在熱的作用下喪失能力，聚合物經(jīng)熔化或熔融呈熱的作用下喪失能力，聚合物經(jīng)熔化或熔融呈現(xiàn)塑性，這種化學或

5、物理交聯(lián)性質(zhì)的現(xiàn)塑性，這種化學或物理交聯(lián)性質(zhì)的可逆性可逆性：u即在高溫下失去約束大分子組成的能力，呈即在高溫下失去約束大分子組成的能力，呈現(xiàn)塑性；現(xiàn)塑性；u降至常溫時，這些降至常溫時，這些“交聯(lián)交聯(lián)”又恢復，而起類又恢復，而起類似硫化橡膠交聯(lián)點的作用。似硫化橡膠交聯(lián)點的作用。39由于這種聚合物鏈結(jié)構(gòu)特點和交聯(lián)狀態(tài)的由于這種聚合物鏈結(jié)構(gòu)特點和交聯(lián)狀態(tài)的可可逆性逆性：u一方面在一方面在常溫常溫下顯示硫化膠的彈性、強度和形下顯示硫化膠的彈性、強度和形變特性等物理機械性能，變特性等物理機械性能，可替代可替代一般一般硫化膠硫化膠制制造某些橡膠制品；造某些橡膠制品；u另一方面，在另一方面，在高溫高溫下硬段

6、會軟化或熔化，在加下硬段會軟化或熔化，在加壓下呈現(xiàn)塑性流動，顯現(xiàn)壓下呈現(xiàn)塑性流動，顯現(xiàn)熱塑性塑料熱塑性塑料的的加工特加工特性性。402.熱塑性彈性體的與一般橡膠體的區(qū)別在熱塑性彈性體的與一般橡膠體的區(qū)別在:不需要硫化即可加工，這就使橡膠工業(yè)可從不需要硫化即可加工，這就使橡膠工業(yè)可從繁重的體力勞動中得到解脫，節(jié)省了能量，減少繁重的體力勞動中得到解脫，節(jié)省了能量，減少了設備投資，人力投入等，盡管它的原材料較貴，了設備投資，人力投入等，盡管它的原材料較貴，綜合起來，它的生產(chǎn)成本仍有所降低。綜合起來，它的生產(chǎn)成本仍有所降低。41三、三、TPE的配方、加工和應用的配方、加工和應用424344451.應用

7、領(lǐng)域應用領(lǐng)域:u膠鞋、粘合劑、汽車零部件、電線電纜、膠膠鞋、粘合劑、汽車零部件、電線電纜、膠管、涂料、擠出制品、摻合劑等等方面的大管、涂料、擠出制品、摻合劑等等方面的大量使用量使用;u在橡膠制品方面除了不適于制造充氣輪胎外，在橡膠制品方面除了不適于制造充氣輪胎外，非胎制品已有不少可以取代，如汽車部件、非胎制品已有不少可以取代，如汽車部件、部分橡膠機械制品部分橡膠機械制品;u建筑、電絕緣、食品和飲料包裝以及醫(yī)療衛(wèi)建筑、電絕緣、食品和飲料包裝以及醫(yī)療衛(wèi)生等多方面的應用生等多方面的應用462.市場前景市場前景目前熱塑性彈性體已發(fā)展到十幾個品種，已目前熱塑性彈性體已發(fā)展到十幾個品種，已取代部分天然橡膠

8、、合成橡膠和塑料取代部分天然橡膠、合成橡膠和塑料;其中其中汽車汽車用熱塑性彈性體是最重要的應用領(lǐng)用熱塑性彈性體是最重要的應用領(lǐng)域，占到三分之一，其次是域，占到三分之一，其次是建筑建筑業(yè)、業(yè)、醫(yī)用醫(yī)用和和日用日用生活制品。生活制品。47四、新型彈性體茂金屬聚合物四、新型彈性體茂金屬聚合物1.茂金屬催化劑及其性能茂金屬催化劑及其性能茂金屬催化劑活性高，已開發(fā)應用的茂金屬茂金屬催化劑活性高，已開發(fā)應用的茂金屬催化劑有三種基本結(jié)構(gòu)：催化劑有三種基本結(jié)構(gòu)：u即普通茂金屬結(jié)構(gòu)即普通茂金屬結(jié)構(gòu)u橋鏈茂金屬結(jié)構(gòu)橋鏈茂金屬結(jié)構(gòu)u限定幾何構(gòu)型茂金屬結(jié)構(gòu)限定幾何構(gòu)型茂金屬結(jié)構(gòu)482.茂金屬聚合物茂金屬聚合物茂金屬是

9、指由過渡金屬茂金屬是指由過渡金屬(如鋯、鈦、鉿等如鋯、鈦、鉿等)與與環(huán)戊二烯環(huán)戊二烯(Cp)相連所形成的有機金屬配位化合物，相連所形成的有機金屬配位化合物，以這類有機金屬配位化合物合成的高分子材料稱以這類有機金屬配位化合物合成的高分子材料稱為茂金屬聚合物為茂金屬聚合物與傳統(tǒng)催化劑相比，茂金屬催化劑與傳統(tǒng)催化劑相比，茂金屬催化劑活性高活性高，還具有還具有單活性中心反應優(yōu)勢、單體選擇優(yōu)勢、立單活性中心反應優(yōu)勢、單體選擇優(yōu)勢、立體選擇優(yōu)勢體選擇優(yōu)勢,并可控制聚合物中乙烯基的不飽和并可控制聚合物中乙烯基的不飽和度度等突出特點。等突出特點。49已成功地合成出了一系列新型材料已成功地合成出了一系列新型材料

10、,如如m-LDPE、m-LLDPE、m-ULDPE、m-HDPE、m-HMHDPE、m-iPP、m-sPP、m-sPS、m-COC(環(huán)烯烴）、茂金屬環(huán)烯烴）、茂金屬-烯烴共聚物和熱塑烯烴共聚物和熱塑性聚烯烴彈性體等。性聚烯烴彈性體等。503.茂金屬聚合物的加工性能、茂金屬聚合物的應茂金屬聚合物的加工性能、茂金屬聚合物的應用用(1)m-PE 1991年首先由年首先由ExxonChem.Co.采用單活性中采用單活性中心催化技術(shù)合成出了心催化技術(shù)合成出了m-LLDPE產(chǎn)物，具有如下產(chǎn)物，具有如下優(yōu)點：優(yōu)點：分子質(zhì)量高、分子質(zhì)量分布窄、支鏈短、支分子質(zhì)量高、分子質(zhì)量分布窄、支鏈短、支鏈少、密度低、純度

11、高、透明性好及抗污染能力鏈少、密度低、純度高、透明性好及抗污染能力強。強。5152u沒有晶點，產(chǎn)品力學性能好，表現(xiàn)為強度高、沒有晶點，產(chǎn)品力學性能好，表現(xiàn)為強度高、韌性好、耐穿刺能力好，封口溫度低、熱封韌性好、耐穿刺能力好，封口溫度低、熱封溫度范圍寬，是熱封袋及復合薄膜熱封層的溫度范圍寬，是熱封袋及復合薄膜熱封層的重要材料。重要材料。um-PE的缺點是：的缺點是：加工性能較差，表現(xiàn)為熔點加工性能較差，表現(xiàn)為熔點低、熔融速度快、熔體粘度大、熔體強度差，低、熔融速度快、熔體粘度大、熔體強度差，這是這是1995年以前第一代年以前第一代m-PE的主要缺點。的主要缺點。 53u通過與普通通過與普通LDP

12、E混用，改進加工設備和對聚混用，改進加工設備和對聚合過程進行不斷的改進，基本上解決了合過程進行不斷的改進，基本上解決了m-PE加工困難的問題。加工困難的問題。u已有的實驗結(jié)果表明，采用混用方式簡單有效，已有的實驗結(jié)果表明，采用混用方式簡單有效，拓寬了拓寬了m-LLDPE分子質(zhì)量分布窄、難加工的分子質(zhì)量分布窄、難加工的缺點，也彌補了傳統(tǒng)聚乙烯膜材料物理力學性缺點，也彌補了傳統(tǒng)聚乙烯膜材料物理力學性能不足的缺欠。能不足的缺欠。54m-PE應用應用u肉腸薄膜u洗潔精包裝u洗發(fā)精用膜、洗衣粉包裝用膜55(2)m-PP 無規(guī)無規(guī)PP一直被視為等規(guī)一直被視為等規(guī)PP的副產(chǎn)物，直到的副產(chǎn)物，直到1988年用

13、茂金屬催化劑才制得了高收率的年用茂金屬催化劑才制得了高收率的m-PP產(chǎn)品。產(chǎn)品。m-PP較普通齊格勒較普通齊格勒-納塔催化劑聚合的納塔催化劑聚合的PP流流動性好、強度高、硬度大、耐熱性好、熔點低。動性好、強度高、硬度大、耐熱性好、熔點低。56家用器皿、薄壁食品包裝容器家用器皿、薄壁食品包裝容器(杯子、蓋子杯子、蓋子)、薄壁多媒體包裝薄壁多媒體包裝(CD/DVD盒盒)等。等。57(3)m-sPSuPS有三種結(jié)構(gòu)形式，即有三種結(jié)構(gòu)形式，即aPS、sPS、iPS。uaPS熱變形溫度低、熱變形溫度低、iPS脆性大；脆性大；sPS中苯環(huán)交中苯環(huán)交替排列在分子鏈兩側(cè)。替排列在分子鏈兩側(cè)。usPS優(yōu)點：產(chǎn)品

14、熔點高，耐水、熱、化學藥品、優(yōu)點：產(chǎn)品熔點高，耐水、熱、化學藥品、溶劑溶劑(有機溶劑除外有機溶劑除外)；u密度小、加工前無需干燥、抗水解能力強，成密度小、加工前無需干燥、抗水解能力強，成型性好；型性好；u具有與具有與PBT、PA、PPS類似的物理機械性能。類似的物理機械性能。u缺點：結(jié)晶速度慢、通過加入成核劑可以改進。缺點：結(jié)晶速度慢、通過加入成核劑可以改進。58m-sPS應用領(lǐng)域：應用領(lǐng)域：u電子、電器工業(yè)：電子、電器工業(yè)：替代替代PA、PET、PBT。汽車工業(yè)：汽車工業(yè)：發(fā)動機部件、保險杠、燃油分配轉(zhuǎn)發(fā)動機部件、保險杠、燃油分配轉(zhuǎn)子等，替代子等，替代PA、PET、PBT。u食品包裝：食品包

15、裝：m-sPS耐濕性、抗蒸汽性高，用于耐濕性、抗蒸汽性高，用于微波爐托盤、器皿。微波爐托盤、器皿。u工業(yè)薄膜：工業(yè)薄膜：m-sPS膜拉伸強度、透明性類似膜拉伸強度、透明性類似BOPET，韌性與玻璃紙相似，耐酸、堿、熱水，韌性與玻璃紙相似，耐酸、堿、熱水及低吸濕膨脹性、良好的電性能等，優(yōu)于及低吸濕膨脹性、良好的電性能等，優(yōu)于BOPET，可制作像紙、電絕緣膜。，可制作像紙、電絕緣膜。59(4)m-E/S共聚物共聚物乙烯乙烯/苯乙烯相容性較差，使用傳統(tǒng)的催化苯乙烯相容性較差，使用傳統(tǒng)的催化劑和聚合工藝難于合成出苯乙烯含量超過劑和聚合工藝難于合成出苯乙烯含量超過5%的的性能優(yōu)良的性能優(yōu)良的E/S共聚物。共聚物。采用茂金屬催化