熱塑性彈性體種類及應(yīng)用

彈性體根據(jù)是否可塑化可以分為熱固性彈性體、熱塑性彈性體二大類。熱固性彈性體即傳統(tǒng)意義的橡膠，熱塑性彈性體(TPE)于上世紀(jì)90年代開始逐漸被越來越多的商業(yè)化應(yīng)用。這二類彈性體加工所采用的是二種不同的方式：橡膠用熱固性設(shè)備加工，TPE采用熱塑性設(shè)備加工。TPE的定義為：在常溫下顯示橡膠彈性，在高溫下能夠塑化成型的高分子材料。這類聚合物兼有熱塑性橡膠和熱塑性塑料的某些特點。TPE高分子鏈的基本結(jié)構(gòu)特點是它同時串聯(lián)或接枝某些化學(xué)組成不同的塑料段（硬段）和橡膠段（軟段）。TPE的種類有以下幾種：苯乙烯類熱塑性彈性體、聚氨酯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體、聚酰胺類熱塑性彈性體。01苯乙烯類熱塑性彈性體苯乙烯類嵌段共聚物型熱塑性彈性體是最早研究的熱塑性彈性體，主要包括SBS、氫化SBS(SEBS)、SIS和氫化SIS等，是目前世界上產(chǎn)量最大、發(fā)展最快的一種熱塑性彈性體。從應(yīng)用角度來看，苯乙烯類熱塑性彈性體最令人感興趣的是室溫下的性能與硫化橡膠相似，另外其彈性模量異常高，并且不隨相對分子質(zhì)量變化。苯乙烯類熱塑性彈性體憑借其強(qiáng)度高、柔軟、具有橡膠彈性、永久變形小的特點，在制鞋業(yè)、塑料改性、瀝青改性、防水涂料、液封材料、電線、電纜等方面具有廣泛的應(yīng)用。02聚氨酯類熱塑性彈性體聚氨酯類熱塑性彈性體（TPU）一般是由平均相對分子質(zhì)量為600～4000的長鏈多元醇（聚醚或聚酯）和相對分子質(zhì)量為61～400的擴(kuò)鏈劑及多異氰酸酯加成聚合的線性高分子材料。TPU大分子主鏈中長鏈多元醇（聚醚或聚酯）構(gòu)成軟段，主要控制其低溫性能、耐溶劑性和耐候性，而擴(kuò)鏈劑及多異氰酸酯構(gòu)成硬段。由于硬、軟段的配比可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整，因此所得到的TPU既可以是柔軟的彈性體，又可以是脆性的高模量塑料。TPU已在國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域如制鞋行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、服裝面料和國防用品等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但其缺點是耐老化性差、濕表面摩擦系數(shù)低、容易打滑。03聚烯烴類熱塑性彈性體聚烯烴類熱塑性彈性體（TPO）主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3種類型，其中采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物（POE）和動態(tài)硫化法制備的熱塑性動態(tài)硫化膠(TPV)是兩種主要的聚烯烴類熱塑性彈性體。POEPOE是指乙烯－辛烯共聚物（EOC）、乙烯－丁烯共聚物（EBC）、乙烯－己烯共聚物等，乙烯－α－烯烴共聚而成的聚烯烴類彈性體。通常所說的POE主要指乙烯－辛烯共聚彈性體，且辛烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20％。POE分子結(jié)構(gòu)的特殊性賦予其優(yōu)異的力學(xué)性能、流變性能和耐老化性能，既可用作橡膠，又可用作熱塑性彈性體，還可用作塑料的抗沖擊改性劑及增韌劑，低溫韌性好，性價比高，在許多場合正逐漸替代乙丙橡膠，被廣泛用于塑料改性。POE分子結(jié)構(gòu)與三元乙丙橡膠(EPDM)相似，因此POE也會具有耐老化、耐臭氧、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能，通過對POE進(jìn)行交聯(lián)，材料的耐熱溫度被提高，永久變形減小，拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等主要力學(xué)性能都有很大程度的提高。POE主要交聯(lián)方法有：電子束或γ射線輻射交聯(lián)法、過氧化物交聯(lián)法和硅烷交聯(lián)法，此外還POE還可以用光交聯(lián)、鹽交聯(lián)等其他交聯(lián)方法。常用的過氧化物交聯(lián)劑主要有：過氧化二異丙苯DCP、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧基)己烷（雙2，5）、雙(叔丁過氧異丙基)苯BIPB、過氧化苯甲酰(BPO)等。TPV采用動態(tài)硫化法制得的熱塑性彈性體稱為熱塑性硫化橡膠（TPV）。TPV是TPE的一種特殊類型，與具有彈性的嵌段共聚物不同，而是由彈性體/熱塑性聚合物共混物的協(xié)同作用生成，具有比簡單共混物更好的性質(zhì)。制備TPV常用到的彈性體有三元乙丙橡膠(EPDM)，EPDM是乙烯、丙烯和非共軛二烯烴的三元共聚物，二烯雙鍵具有反應(yīng)活性，在硫化劑的作用下，可以得到高交聯(lián)度的EPDM。EPDM具有良好的耐熱、耐候和力學(xué)性能，但是硬度和加工性能較差，從而限制了其發(fā)展。制備TPV的關(guān)鍵技術(shù)是動態(tài)硫化技術(shù)，這一技術(shù)的進(jìn)步之一是采用低成本的現(xiàn)有加工方法，通過將現(xiàn)有的聚合物進(jìn)行共混來制備新產(chǎn)品。例如：尼龍/EPDM型TPV、PP/EPDM型TPV、尼龍/丁腈橡膠型TPV等。04聚酰胺類熱塑性彈性體(TPAE)TPAE由高熔點結(jié)晶性硬段(聚酰胺)和非結(jié)晶性軟段(聚酯或聚醚)組成。其性能取決于硬段類型及兩種嵌段的長度。由于硬段聚酰胺的存在，使TPAE具有優(yōu)異的韌性、耐化學(xué)性、耐磨性及消音性。通過選擇和控制嵌段類別，其力學(xué)、熱和化學(xué)性能可在很大范圍內(nèi)變化。根據(jù)TPAE合成所需的原料,