热塑性弹性体TPE-TPR-TPV-TPO配方大全

1、为了知道TPE的硬度，首先要知道TPE的配方；一个经典的热塑性弹性体TPE/TPR配方组成配方通常包括以下物质：SBS/SEBS，油，（PP），（PS），硬脂酸锌，抗氧剂，（钙粉），TPU2、介绍一个概念：硬度指数，HardnessIndex,是指TPE组分中硬胶的含量，如PP，HDPE，PE，PS，TPU、色母粒等等，这些组分乘以一个系数，然后相加而得。1)PP是昀常见的硬胶，其对硬度的影响也昀大，那么它对硬度指数的贡献直接就是PP%*1。如果体系是SEBS，且充油后硬度为0A，那么其硬度就可以按下表计算：HardnessIndexMaterialsHardness硬度指数（%）TPE/TPR硬度（邵A）1040114412481352145515581662176518681971207421762278238024822584268627882)HDPE，PE，PS，TPU这类硬胶对硬度指数的贡献，大概是PP的1/2~2/3，也就是说它们的百分含量乘以1/2~2/3，然后加起来。色母粒的贡献值在1/3左右。以上说得就是硬胶，当然各个牌号，熔指不同的对硬度指数有影响，也就会影响昀终的硬度。3)有人会问，如果硬胶的百分含量相同，一个是有填充碳酸钙，另外一个是没有填充碳酸钙的难道会相同吗？当然是不同的。上面的例子基本上都是建立在碳酸钙的填充在30%左右，而SEBS充油至0A的结果（2.5~3.5倍的油）。当零填充的时候，需要把这个硬度指数要在1），2）的基础上再乘以2/3，这个数值还是跟具体的牌号有关，做几次实验就可以明白了。而填充大于30%之后，硬度在原来算出来的基础上还要增加，填充每增加1%，硬度增加1~2A，这样就可以预测出昀终的硬度。PS：本人曾经研发出一个TPE、TPR、塑料改性配方估算系统。本软件使用说明：为了减少配方研发人员的研发时间，节约造粒行业公司成本，特开发本软件。本配方估算系统用于TPE、TPR、塑料改性配方的硬度，比重，单价等；其中，比重单价可以自动运算，而硬度应该根据各种物料充油的多少，硬度贡献多少，增减。可为配方技术员提供方便，系统第二部分为各种性能的测定值，使用者可以对比测定值与评估理论值，分析出各物料的硬度贡献值。软件第一版完成于2010-08-08，数据库尚未完善，仅适用于本人自己估算；该软件的截图该软件的截图1.什么是TPE、TPR？(一)TPE,TPR是同一种材料a)TPE的英文全称是themoplasticelastomer中文名称是热可塑性弹性体。TPR的英文名称是themoplasticrubber中文名称是热可塑性橡胶。都是一个意思。一般年龄比较大的人比较喜欢叫做TPR，年轻人则喜欢叫做TPE，有时地区不同叫法也不同。热塑性弹性体TPR，TPE是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工的特征，具有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用降低成本，既可以二次注塑成型，与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合，也可以单独成型。热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡胶的物理性能，可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。热塑性弹性体正在大肆占领原本只属于硫化橡胶的领地。近十余年来，电子电器、通讯与汽车行业的快速发展带动了热塑性弹性体巿场的高速发展。b)TPR，TPE的优点：（1）可用一般的热塑性塑料成型机加工，不需要特殊的加工设备。（2）生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫化，时间由原来的20min左右，缩短到1min以内；由于需要的硫化时间很短，因此已可用挤出机直接硫化，生产效率大幅提高。（3）易于回收利用，降低成本。生产过程中产生的废料（逸出毛边、挤出废胶）和昀终出现的废品，可以直接返回再利用；用过的TPE旧品可以简单再生之后回收利用，减少环境污染，扩大再生资源来源。（4）节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短，可以有效节约能源。以高压软管生产能耗为例：橡胶为188MJ/kg，TPE为144MJ/kg，可节能达25%以上。（5）应用领域更广。由于TPE兼具橡胶和塑料的优点，为橡胶工业开辟了新的应用领域。（6）可用于塑料的增强、增韧改性。自补强性大，配方简化，配合剂对聚合物的影响制约小，质量性能更易掌握。但TPE的耐热性不如橡胶，随着温度上升而物性下降幅度较大，因而适用范围受到限制。同时，压缩变形、弹性回复、耐久性等同橡胶相比较差，价格上也往往高于同类橡胶。尽管如此，TPE的优点仍十分突出，各种新型的TPE产品也不断开发出来。作为一种节能环保的橡胶新型原料，发展前景十分看好。(二)TPR是以SBS为基材的弹性体，TPE是以SEBS基材的弹性体。（1）主要区别：TPR的弹性好于TPE。但在耐候，耐油，抗老化性等方面TPR没有TPE好。现在很多厂家为了节省成本和提高综合的性能，会把TPE和TPR两个之间共混起来使用。（2）SBS的产量以及消费分布：中国SBS消费量中，鞋类占75%以上，改性沥青占10%，粘合剂与密封剂占9%。而美国、日本和西欧则主要用於粘合剂与密封剂和沥青改性等。近年来，中国SBS热塑性弹性体产量增长较快，2000年共生产SBS13.36万吨，生产企业主要有北京燕化股份公司、巴陵石化公司、茂名石化公司等3家。不过同年中国SBS的表观消费量达到44.16万吨，国产量只能满足消费量的30%。SBS每年都是中国进口量昀大的橡胶品种。2000年中国制鞋能力已达25亿双。2001年实际制鞋量为8.09亿双，比2000年增长了0.52%。制鞋业对SBS的需求稳定。2001年後，随着SBS在沥青改性和粘接剂应用的增加，中国SBS开始了一个高速增长时期。国内SBS生产由於茂名和燕山将其3万吨╱年SSBR装置各改造为既可生产SSBR又可生产SBS，从而增加了6万吨/年的新生产能力。预计2002年SBS生产量将达到15-16万吨。在建材方面，SBS改性沥青防水卷材是巿场主打产品，而聚烯烃热塑性弹性体制作的防水卷材将在“十五”期间得到较大发展。（3）氢化SBS(SEBS)是SBS化学改性昀成功的范例：SBS分子中聚苯乙烯链段(PS)聚集成玻璃态硬段均匀分布于聚丁二烯(PB)链段为软段组成的连续相中，常温下，PS链段起到物理交联点作用，形成类似硫化网络结构，材料体现橡胶的高弹性；高温下，PS聚集态热变形、熔融，材料表现热塑性。由于其独特的分子结构，热塑性弹性体SBS与传统硫化橡胶在性能上昀大差别是热稳定性不够，具有高温蠕变性，分子中含有大量双键，使产品的耐氧、耐老化性能差，耐油性和力学强度也不够。因此，许多工作都研究SBS热塑性弹性体的改性技术。而SEBS是SBS化学改性昀成功的范例。目的是在SBS分子中的双键加氢，改进线型和星形SBS的耐热氧老化性能和耐候性。SBS分子结构中的双键可在一定温度和压力下加氢，如果在较高温度和压力下，还可使丁二烯段乃至苯乙烯段都加氢，转化率可高达99%。加氢后的SEBS具有良好的抗氧及抗臭氧能力，热稳定性提高，并提高使用温度、耐磨性和电性能，改善了与聚乙烯、聚丙烯的相容性。由于加氢的苛刻条件，实现常温常压下的加氢，我国目前SBS加氢工艺主要问题是催化剂用量偏高尚处于实验室和中试阶段。国外加氢产品工艺性能均较稳定，一般软段加氢度大于90%硬段加氢度小于25%。加氢后软段为聚乙烯和聚1一丁烯的共聚物。（4）SEBS的性能及应用SEBS是利用氢化方式将脂肪族双键饱和化，以期扩大产品应用范围。饱和型热可塑性弹性体SEBS由于软质段为饱和型的烯系结构，耐候性、耐热老化性比SBS更佳，且物性亦较SBS更为强韧，故应用范围更为广泛地于生产高档汽车、医疗器械材料、玩具、电线电缆等领域。目前主要从国外进口。有关专家表示，我国企业应加快对高附加值合成橡胶的研发和生产，缓解供应矛盾，争夺市场话语权。据介绍，美国食品医药管理局认为SEBS材料无毒，不会对人体组织产生过敏、变异及排斥反应，具有气密性好、耐温、耐老化性能，能使用高温蒸煮和紫外线直接消毒，因此可作为医疗器械的基础材料，如外科手术套、手术衣、输液管、止血带、血液分离器、胶塞等。因此，SEBS橡胶成为国际知名企业争夺的目标。2.请列出具有代表性的几类热塑弹性体材料（如TPV、TPR、TPO等），并做简要介绍（包括原材料组成、性能特点、加工工艺）(一)TPV（1）热塑性硫化橡胶（英文为ThermoplasticVulcanizate），简称为TPV，热塑性硫化橡胶的中文简称为热塑性橡胶（英文ThermoplasticRubber），简称为TPR，但这个名称容易和其它种类的热塑性弹性体（英文为ThermoplasticElastomer）相混淆在一起，因为通常热塑性弹性体也被大家叫做热塑性橡胶，尤其是苯乙烯类弹性体，目前至少在中国似乎TPR”已经成为它的专有名称了，一提起TPR，就是指以SBS、SEBS等苯乙烯类弹性体为基料的热塑性弹性体，这与苯乙烯类弹性体在民用以及终端消费品领域中消耗量之大是分不开的。热塑性硫化橡胶的名称如果再说的详细一点，那应该是热塑性动态硫化橡胶（英文为ThermoplasticDyamicVulcanizate），加了“动态”2字是更具体说明了生产这种热塑性硫化橡胶的工艺—动态硫化，这种工艺指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化，当然在橡胶在硫化的同时也不断与热塑性塑料相混合，因此被硫化了的橡胶是作为分散相分布在热塑性塑料连续相中。与之相对应的热塑性静态硫化橡胶，就是指橡胶按传统方法先硫化好，然后通过磨粉设备把硫化好的橡胶磨成粉，昀后与熔融的热塑性塑料共混，理论上这种方法也能制得性能优良的TPV，但到目前为止，只是处于实验室阶段。（2）TPV的组成：TPV主要由二部分组成，一是塑料，作为连续相，二是橡胶作为分散相。通常橡胶需要与软化油或增塑剂与之配合。硫化剂和一些辅助助剂也是必不可少的。另外为了降低成本或者提高某方面的性能，一些无机填料会被填加。许多塑料和橡胶之间可形成TPV，但仅有个别共混物经过动态硫化后具有实用价值，目前商业化的有PP/PE/EPDM，PP/NBR，PP/ACM，PS/SEBS。在化工出版社《热塑性弹性体》一书中对11种橡胶和9种塑料制备的99种橡胶/塑料共混物进行了评论，研究发现，要得到昀佳性能的橡胶/热塑性塑料动态硫化共混物，必须满足以下条件：z塑料和橡胶两种聚合物的表面能匹配；z橡胶缠结分子链长度较低；z塑料的结晶度大于15%。当塑料与橡胶之间的极性或表面能差别比较大的情况下，添加合适的相容剂，再进行动态硫化，也可以得到性能优良的共混物。（3）TPV性能：良好的弹性和耐压缩变形性，耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶，同时其耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。应用温度范围广（–60—150℃），软硬度应用范围广(25A—54D),易染色的优点大大提高了制品设计的自由度。优良的加工性能：可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工，高效、简单易行，无需增添设备，流动性高、收缩率小。绿色环保，可回收使用，且反复使用六次性能无明显下降，符合欧盟环保要求。比重轻（0.90—0.97），外观质量均匀，表面档次高，手感好。基于以上性能特点，TPV在广泛的应用领域与传统橡胶材料、其他TPE弹性体（包括TPR\SBS、SEBS、TPU等）材料或PVC等塑料材料相比，在综合性能和综合成本方面都具备一定的替代优势，从而为制品企业在产品创新、提升产品附加值、提高竞争力方面提供了新的选择。（4）典型的TPV材料：热塑性三元乙丙动态硫化弹性体或热塑性三元乙丙动态硫化橡胶。它是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。TPV常温下的物理性能和功能类似于热固性橡胶，在高温下表现为热塑性塑料的特性，可以快速经济和方便地加工成型。TPV热塑性三元乙丙动态硫化弹性体/橡胶将硫化橡胶材料通过动态硫化使三元乙丙橡胶EPDM以低于2微米尺寸的微粒分散