热塑性弹性(TPE)材料常见的四大类教学内容

热塑性弹性（TPE）材料常见的四大类
热塑性弹性体即TPE，是一种兼具橡胶和塑料性能的材料，在常温下显示橡胶弹性，在高温下能够塑化成型的高分子材料。

热塑性弹性体高分子链的基本结构特点是它同时串联或接枝某些化学组成不同的塑料段（硬段）和橡胶段（软段）。

硬段间的作用力足以凝集成微区（如玻璃化微区或结晶微区），形成分子间的物理“交联”。

软段则是自有旋转能力较大的高端性链段。

热塑性弹性体是弹性体重要组成，常见的热塑性弹性体有以下几类：苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体。

一、乙烯类热塑性弹性体
苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体是最早研究的热塑性弹性体，是目前世界上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体。

主要包括SBS、氢化SBS(SEBS)、SIS 和氢化SIS 等。

苯乙烯类热塑性弹性体室温下的性能与硫化橡胶相似，弹性模量异常高，并且不随相对分子质量变化。

其凭借强度高、柔软、具有橡胶弹性、永久变形小的特点，在制鞋业、塑料改性、沥青改性、防水涂料、液封材料、电线、电缆、汽车部件、医疗器械部件、家用电器、办公自动化和胶粘剂等方面具有广泛的应用。

二、聚氨酯类热塑性弹性体
聚氨酯类热塑性弹性体（TPU）一般是由平均相对分子质量为600～4000 的长链多元醇（聚醚或聚酯）和相对分子质量为61～400 的扩链剂及多异氰酸酯加成聚合的线性高分子材料。

TPU 大分子主链中长链多元醇（聚醚或聚酯）构成软段，主要控制其低温性能、耐溶剂性和耐候性，而扩链剂及多异氰酸酯构成硬段。

由于硬、软段的配比可以在很大范围内调整，因此所得到的热塑性聚氨酯既可以是柔软的弹性体，又可以是脆性的高模量塑料，也可制成薄膜、纤维，是TPE 中唯一能够做到的品种。

TPU 具有极好的耐磨性、耐油性和耐寒性，对氧、臭氧和辐射等都有足够的抵抗能力，同时作为弹性体具有很高的拉伸强度和断裂伸长率，还兼具压缩永久变形小、承载能力大等优良性能。

TPU已在国民经济的许多领域如制鞋行业、医疗卫生、服装面料和国防用品等行业得到了广泛的应用，但其缺点是耐老化性差、湿表面摩擦系数低、容易打滑。

而且TPU 具有强极性，在加工过程中，当剪切作用强烈时，内部易发热，从而发生降解，其熔体粘度对温度依赖性强，较小的温度变化就能引起其粘度的急剧变化，因而加工温度范围窄，再加之成本较高，价格昂贵，进一步限制了TPU 的推广应用。

三、聚烯烃类热塑性弹性体
聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3 种类型，其中采用茂金
属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性体乙烯—辛烯共聚物（POE）和动态硫化法制备的热塑性动态硫化胶是两种主要的聚烯烃类热塑性弹性体。

1、聚烯烃热塑性弹性体乙烯—辛烯共聚物（POE）
茂金属聚烯烃弹性体乙烯—辛烯共聚物茂金属催化剂与一般传统的Ziegler-Natta 催化剂相比，具有理想的单一活性中心，因而能精密控制相对分子质量分布、共聚单体含量及其在主链上的分布和结晶结构。

合成的聚合物是高立构规整聚合物，相对分子质量分布很窄，从而能准确控制聚合物的物理机械性能和加
工性能。

采用茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性体乙烯—辛烯共聚物（POE）一方面有很窄的分子量和短支链分布，因而具有优异的物理机械性能(高弹性、高强度、高伸长率)和良好的低温性能，又由于其分子链是饱和的，所含叔碳原子相对较少，因而具有优异的耐热化和抗紫外线性能。

POE 的热稳定性、光学性能及抗干裂性能优于EVA，耐气候老化性优于SBS，脆化温度低于－76℃，在低温下仍有较好的韧性和延展性，POE 剪切性好，有利于高速挤出和模塑，很少或不需增塑剂，使用寿命长。

POE 可以用过氧化物、硅烷和辐射方法交联，交联后材料的物理机械性能、耐化学试剂及耐臭氧性能与EPDM 接近；耐热老化及抗紫外线老化性能优于EPDM 和EPM，因此POE 更适合于户外使用，并且POE 的热压缩永久变形比EPDM 小。

POE 作为改性剂，既可以改性橡胶，也可以改性塑料。

由于POE 的加工温度较低，因而与非极性橡胶，特别是EPR、EPDM、NR、SBR 及BR 等的混合较为容易。

POE 的最大应用还是在塑料制品上。

用POE 改性PP，对其缺口冲击强度提高很大；将马来酸酐接枝POE 后的弹性体用来改性PA6，可使材料的吸湿性减小、冲击强度大幅提高。

2、动态硫化法制备的热塑性动态硫化胶
热塑性动态硫化橡胶采用动态硫化法制得的热塑性弹性体称为热塑性硫化橡胶（TPV）。

TPV 是热塑性弹性体(TPE)的一种特殊类型，与具有弹性的嵌段共聚物不同，而是由弹性体—热塑性聚合物共混物的协同作用生成，具有比简单共混物更好的性质。

制备热塑性硫化橡胶的关键技术是动态硫化技术，这一技术的进步之一是采用低成本的现有加工方法，通过将现有的聚合物进行共混来制备新产品。

与传统的、资金投入强度高的生产新材料的工艺相比，该工艺还能满足对大型聚合装置的环保要求。

TPV 技术的另一些优于作为热塑性弹性体来源的嵌段共聚物的地
方是:上限使用温度高、耐烃类介质和压缩永久变形小。

四、聚酰胺类热塑性弹性体
聚酰胺类热塑性弹性体（TPEA）是由高熔点结晶性聚酰胺硬度和非结晶性聚酯或聚醚软缎组成。

根据
聚酰胺热塑性弹性体合成所需的原料, 其合成方法可以分为二元酸法和异氰酸酯法。

采用二元酸法, TPAE 是由端羧基脂肪族聚酰胺嵌段与端羟基聚醚二元醇通过酯化反应制备的。

异氰酸酯法是以半芳酰胺为硬段, 脂肪族聚酯、聚醚或聚碳酸酯作为软段。

采用异氰酸酯法, 半芳酰胺硬段是由芳香族二异氰酸酯与二元羧酸反应得到的, 而不是由传统的二元胺与二元酸进行聚合、环内酰胺的开环聚合或者二元胺与二元酰氯反应等方法来制备。

与之相比, 前者避免了芳香族二元胺活性较低、芳香族环内酰胺单体很难得到和反应释放出腐蚀性的氯化氢等问题。