热塑性弹性体的结构和性能
SBS热塑性弹性体
SBS热塑性弹性体(Thermoplastic SBS e1astomer)热塑性弹性体(themloplastic．elastomer，简称TPE)是指在高温下能塑化成型，在常温下又能显示橡胶弹性的一类材料，它兼具热塑性塑料的加工成型的特征和硫化橡胶的弹性。
丁苯热塑性弹性体是采用丁二烯与苯乙烯共聚得到的苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段聚合物，简称SBS。
丁苯热塑性弹性体首先由美国Phillips公司于1963年研制成功。
商品名为Solprene，1965年美国Shell公司采用阴离子三步法生产出了同类产品，而后日本旭化成公司、英国、德国等国也相继投入工业化生产。
我国目前也在巴陵石化公司和燕山石化公司建成万吨级SBS生产装置。
SBS主要用于制造鞋底和粘合剂等产品。
SBS的结构与性能(一) SBS的结构与性能概述通过红外光谱、电子显微镜等多种分析手段，证明SBS是三嵌段共聚物，具有两个玻璃化转变温度。
SBS分子结构中的中央段是聚丁二烯(橡胶相)，为连续相，两端是聚苯乙烯(塑料相)为分散相，即苯乙烯(S)—丁二烯(B)—苯乙烯(S)三嵌段结构。
常温下，SBS具有互不相容的两相结构，分散相聚苯乙烯互相聚集在一起(又称微区)，此时PS微区起物理交联作用和对橡胶相PB段补强作用。
聚苯乙烯段在常温下呈玻璃状，非常坚硬，并使提供弹性的聚丁二烯段末端固定，构成物理交联网状结构，结果SBS在常温下呈现弹性体特征。
当升温至PS的玻璃化温度Tg以上时，PS形成的微区熔融，物理交联点解除，从而出现塑性流动，因此可以用注塑、挤出等热塑性塑料的成型方法成型。
当冷却至PS的Tg以下时，上述PS微区结构再次建立，恢复网状结构，使得SBS具有热塑性弹性体的特征。
SBS的结构式，根据合成方法不同，SBS有线型结构和星型结构，线型SBS的结构式为SBS结构中。
两个玻璃化温度为70—80℃，—100℃，分别为对应于聚苯乙烯段、聚丁二烯段的玻璃化温度，嵌段共聚物中苯乙烯含量对其力学性能影响较大，苯乙烯含量增加，SBS的拉伸强度和定伸应力随之增加，但伸长率大幅度下降。
热塑性聚氨酯(PU)弹性体TPU的合成、加工以及性能解析
热塑性聚氨酯（PU）弹性体TPU的合成、加工以及性能解什么是聚氨酯TPU?.热塑性聚氨酯TPU,是一类加热可以塑化、溶剂可以溶解的聚氨酯。
热塑性聚氨酯与混炼型和浇注型聚氨酯比较，化学结构上没有或很少有化学交联，其分子基本上是线性的，然而却存在一定量的物理交换。
所谓物理交换的概念，在1958年由SchollenbergeC.S.首先提出，是指在线性聚氨酯分子链之间，存在着遇热或溶剂呈可逆性的“连接点”，它实际上不是化学交联，但起化学交联的作用。
由于这种物理交联的作用，聚氨酯形成了多相形态结构理论，聚氨酯的氢键对其形态起了强化作用，并使其耐受更高的湿度。
聚氨酯TPU有哪些分类?既然知道了热塑性聚氨酯TPU是什么，那它有哪些分类呢？按划分标准的不同，TPU可以有很多不同的分类。
比如，按软段结构可分为聚酯型、聚酸型和丁二烯型，它们分别含有酯基、酸基或丁烯基。
按硬段结构分为氨酯型和氨酯麻型，它们分别由二醇扩链剂或二胺扩链剂获得。
普遍常见的划分是分为聚酯型和聚酸型。
按有无交联可分为纯热塑性和半热塑性。
前者是纯线性结构，无交联键；后者是含有少量H尿基甲酸酯等交联键。
按制成品用途可分为异型件（各种机械零件）、管材（护套、棒型材）和薄膜（薄片、薄板）以及胶粘剂、涂料和纤维等。
聚氨酯TPU是怎样合成的?热塑性聚氨酯TPU虽然有很多分类，但从分子结构上来说，都是属于聚氨酯。
那么，它是怎么聚合而成的呢？按照合成工艺的不同，主要分为本体聚合和溶液聚合。
在本体聚合中，又可按有无预反应分为预聚法和一步法：预聚法是将二异鼠酸酯与大分子二醇先行反应一定时间，再加入扩链生产TPU；一步法是将大分子二醇、二异酸酯和扩链剂同时混合反应成TPUo溶液聚合是将二异氟酸酯先溶于溶剂中，再加入大分子二醇令其反应一定时间，最后加入扩链剂生成TPUoTPU的软段种类、分子量、硬段或软段含量以及TPU聚集态会影响TPU的密度，密度大约在1.10-1. 25之间，与其他橡胶和塑料无显著差异。
热塑性弹性体
热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）是物理性能介于橡胶和塑料之间的一类高分子材料，它既具有橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。
这些特性早在1926年Waldo Semon研究PVC时就发现了。
随着共混技术以及嵌段、接枝等共聚技术的进展，世界各地的研究者和公司又相继开发成功了多类具有这种特性的高分子材料，如热塑性聚氨酯（TPU）、苯乙烯类TPE（SBC）、热塑性动态硫化胶（TPV）、聚酯型TPE（TPEE）、聚酰胺型TPE（TPAE）、离聚体型TPE等等。
各类TPE几乎都有一个共同的特点，那就是在分子的凝聚态结构中都存在微观相分离和热可逆的约束形式。
分离的两相称作弹性相和硬相，弹性相提供类似橡胶的弹性和柔软性，而硬相既提供刚性和强度，又提供热可逆的约束形式，这些约束形式在非动态硫化胶类TPE中还起到物理交联点的作用，使弹性相象硫化橡胶一样具有优良的弹性和强度。
至今人们在进行TPE的分子设计时所依赖的热可逆约束形式主要有三种，包括结晶相、冻结相和离子簇。
氢键也是热可逆的约束形式，但一般仅在上述三种形式中起辅助作用。
从各种商品化TPE的对比情况看来，它们在结构、特性与合成方法上都有许多差异（见表1-1）。
其中TPU、TPV、TPEE、TPAE相对于SBC、TPO、CPE来讲，综合性能更优异，可以认为是TPE中档次较高的品种。
TPE的应用领域涉及汽车、电子、电气、建筑、工程及日常生活用品等多方面，其使用的最终形态包括各种护套、管材、电线电缆、垫片、零配件、鞋件、密封条、输送带、涂料、油漆、粘合剂、热熔胶、纤维等。
可以说，TPE工业发展到现在，已经具有相当成熟的水平，其商业地位也日显重要了。
热塑性弹性体热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦称热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber-TPR 或Thermoplastic Vulcanizate-TPV)是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料。
TPU的结构与性质
热塑性聚氨酯弹性体(英文名称T hermoplastic Poly urethane Elastomer),简称TPU,是一类由多异割酸酯和多羟基物，借助链延伸剂加聚反应生成的线型或轻度交联结构的聚合物。
TPU是一种介于一般橡胶与塑料之间的弹性材料，具有独特的综合性能：强度局、硬度局、模量局和伸长率局,并且还有很好的耐油、耐低温、耐臭氧老化等特性，其耐磨性更是首屈一指。
因此，TPU的应用领域非常广泛，已成为国民经济和人民生活中不可缺少的一种宝贵材料。
1 TPU的结构与性质热塑性聚氨酯弹性体简称TPU,是一种由低聚物多元醇软段与二异割酸酯硬段构成的线性嵌段共聚物。
根据结构特点可分为全热塑型和半热塑型，前者分子之间不存在化学交联键，仅有以氢键为主的物理交联键，可溶于二甲基甲酰胺等溶剂；后者分子之间含有少量脉基甲酸酯化学交联键, 这些化学交联键在热力学上是不稳定的，在150 C以上的加工温度下会断裂，成型冷却后乂会再生［8］c 少量化学交联键的存在对改善制品的压缩永久变形和扯断永久变形性能起重要作用［9］。
聚氨酯大分子中的聚酰或聚酯链段非常柔顺，呈无规卷曲状态，通常称之为柔性链段；而有的链段是由小的轻基、芳香基、氨基甲酸酯基或取代脉基组成，在常温下伸展成棒状，不宜改变其构形构象，这种链段比较僵硬，一般称之为刚性链段。
所有聚氨酯分子均可以看作是柔性链段和刚性链段交替连接而成的(AB)n型嵌段共聚物。
在聚氨酯弹性体聚集态结构中，分子中的刚性链段由于内聚能很大，彼此缔合在一起，形成许多被称之为微区的小单元，这些小单元的玻璃化温度远高于室温，在常温下它们呈玻璃态、次晶或微晶，因此把它们称之为塑料相。
聚氨酯弹性体分子链中的柔性链段也聚集在一起，构成聚氨酯橡胶的基体，由于其玻璃化温度低于室温，故称之为橡胶相。
在聚氨酯弹性体的聚集态结构中，塑料相不溶于橡胶相，而是均匀分布在橡胶相中，常温下起到弹性交联点的作用，此现象称之为微相分离［10］。
热塑性橡胶（Thermoplasticrubber）
热塑性橡胶（Thermoplastic rubber）热塑性橡胶（热塑性胶），亦称热塑性弹性体（热塑性弹性体TPE），是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性之材料。
热塑性弹性体具有多种可能的结构，最根本的一条是需要有至少两个互相分散的聚合物相，在正常使用温度下，一相为流体（使温度高于它的TG玻璃化温度），另一相为固体（使温度低于它的TG或等于TG），并且两相之间存在相互作用。
即在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，具有类似于橡胶的力学性能及使用性能、又能按热塑性塑料进行加工和回收，它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁因此，热塑性弹性体可象热塑性塑料。
那样快速、有效的、经济的加工橡胶制品。
就加工而言，它是一种塑料；就性质而言，它又是一种橡胶。
热可塑性弹性体有许多优于热固性橡胶的特点。
目前，热塑性弹性体尚无统一的命名，习惯以英文字母缩写语TPR TPE表示热塑性橡胶，表示热塑性弹性体，两者在有关资料著作中均有使用。
为统一起见，都以TPE或热塑性弹性体称之。
目前国内对热塑性苯乙烯SBS（苯乙烯-丁二烯-丁二烯嵌段共聚物则称之为苯乙烯嵌段共聚物），热塑性异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物称为SIS（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物），饱和型SBS则称之为SEBS，即苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物的缩写，就是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
其它各类热塑性弹性体均以生产厂家的商品名称称之。
我国也采用SBS的代号，表示热塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，习惯称为热塑性丁苯橡胶。
2、特点和应用领域弹性体是一种性能独特的人造热可塑性弹性体，具有非常广泛的用途。
其优良的产品适用性来源于其特殊的分子结构的可调整性和可控制性，从而表现出以下优异的性能：□物理性能优越：良好的外观质感，触感温和，易着色，色调均一，稳定；可调的物性，提供广阔的产品设计空间；力学性能可比硫化橡胶，但无须硫化交联；硬度范围宽阔，自SHOA 0度至硬化70度可调；耐拉伸性能优异，抗张强度最高可达十几个MPa，断裂伸长率最高可达十倍以上；长期耐温可超过70℃，低温环境性能良好，在- 60℃温度下仍能保持良好的绕曲性；良好的电绝缘性及耐电压特性。
TPU的结构与性质
热塑性聚氨酯弹性体( 英文名称T hermoplastic Poly urethane E1astomer) , 简称TPU, 是一类由多异氰酸酯和多羟基物, 借助链延伸剂加聚反应生成的线型或轻度交联结构的聚合物。
TPU 是一种介于一般橡胶与塑料之间的弹性材料, 具有独特的综合性能: 强度高、硬度高、模量高和伸长率高, 并且还有很好的耐油、耐低温、耐臭氧老化等特性, 其耐磨性更是首屈一指。
因此, TPU 的应用领域非常广泛, 已成为国民经济和人民生活中不可缺少的一种宝贵材料。
1 TPU的结构与性质热塑性聚氨酯弹性体简称TPU，是一种由低聚物多元醇软段与二异氰酸酯硬段构成的线性嵌段共聚物。
根据结构特点可分为全热塑型和半热塑型，前者分子之间不存在化学交联键，仅有以氢键为主的物理交联键，可溶于二甲基甲酰胺等溶剂；后者分子之间含有少量脲基甲酸酯化学交联键，这些化学交联键在热力学上是不稳定的，在150 ℃以上的加工温度下会断裂，成型冷却后又会再生[8]。
少量化学交联键的存在对改善制品的压缩永久变形和扯断永久变形性能起重要作用[9]。
聚氨酯大分子中的聚醚或聚酯链段非常柔顺，呈无规卷曲状态，通常称之为柔性链段；而有的链段是由小的烃基、芳香基、氨基甲酸酯基或取代脲基组成，在常温下伸展成棒状，不宜改变其构形构象，这种链段比较僵硬，一般称之为刚性链段。
所有聚氨酯分子均可以看作是柔性链段和刚性链段交替连接而成的(AB)n 型嵌段共聚物。
在聚氨酯弹性体聚集态结构中，分子中的刚性链段由于内聚能很大，彼此缔合在一起，形成许多被称之为微区的小单元，这些小单元的玻璃化温度远高于室温，在常温下它们呈玻璃态、次晶或微晶，因此把它们称之为塑料相。
聚氨酯弹性体分子链中的柔性链段也聚集在一起，构成聚氨酯橡胶的基体，由于其玻璃化温度低于室温，故称之为橡胶相。
在聚氨酯弹性体的聚集态结构中，塑料相不溶于橡胶相，而是均匀分布在橡胶相中，常温下起到弹性交联点的作用，此现象称之为微相分离[10]。
热塑性弹性体POE
高分子凝聚态物理热塑性弹性体POE摘要本文介绍了POE的结构与性能，交联方法，讲述了弹性体补强的分类，补强机理，最后对POE的前景做了展望。
关键词：POE，结构，性能，交联，补强T hermoplastic elastomer POEAbstractThis paper introduces the structure and properties of POE, crosslinking methods, tells the story of the classification of the elastomer reinforcement, reinforcement mechanism, and finally to the POE's prospects were discussed.Keywords：POE，structure，properties，crosslinking，reinforcement1.1 概述POE是乙烯和辛烯的共聚物，其中共聚单体辛烯（C8H16）的含量为20%-30%。
分子结构中辛烯的存在破坏了乙烯的结晶，但是同时也赋予共聚物优良的透明性和良好的弹性。
在常温下乙烯的结晶做为物理交联点，在高温下乙烯解结晶使共聚物具有塑性。
窄的分子量分布使POE具有较高的拉伸强度和抗冲击性等[1]。
由于辛烯的支化作用，使得共聚物的切敏性大大提高，大大增强了聚合物的可加工性[2]。
与EPDM和EPR相比，α-烯烃在共聚单体中的比重较小，大大减少了分子骨架上的叔氢原子，这使得POE的耐热氧老化性能大大提高。
POE具有优异的性能(特别是高耐热氧老化性)，价格相对便宜，因此是一种应用前景广阔的新型弹性体材料。
但是POE热塑性弹性体材料在实际应用中存在的最大问题就是热变形温度较低（热变形温度<80℃），这大大限制了该材料的应用领域。
热塑性弹性体POE在高温下，乙烯结晶相的消失，可能会导致某些性能（模量、耐溶剂性）等发生突变。
热塑性弹性体SBS结构性能特点及影响因素
热塑性弹性体SBS结构性能特点及影响因素(1) SBS是一种热塑性弹性体，在常温下显示橡胶的弹性，高温下又能够塑化成型，是以苯乙烯和丁二烯为原料，通过无终止阴离子方法聚合的三嵌段共聚物。
按其分子结构，可分为线性和星形两种，分子量一般在几万到几十万。
线形SBS分子内没有交联，星形SBS分子内一般通过四氯化硅偶联。
星形SBS由于其硬段形成的聚集态更密集有序，表现出更典型的热塑性弹性体的性质。
SBS结构如图1所示。
SBS高分子链具有串联结构的不同嵌段：塑性段(硬段)和橡胶段(软段)。
从聚集态结构来看，在室温下，聚苯乙烯和聚丁二烯之间热力学不相容而形成两相结构，形成类似合金的“金相组织”结构。
每个聚丁二烯链段(PB)的末端都连接一个聚苯乙烯链段(P)s，整个体系中聚丁二烯段聚集在一起形成软段，呈现橡胶的高弹性，聚苯乙烯段聚集在一起，形成硬段，呈塑料的高硬度。
随二者组成比率的不同，其两相结构发生从球状到层状变化甚至相反转。
当聚苯乙烯含量少于25%时，球状PS呈分散相；聚苯乙烯含量增加到25%一40%时，PS形态呈柱状；当聚苯乙烯含量进一步增加到40%~60%时，其形态变成PB和PS的交替层状结构，若苯乙烯含量再增加，则将发生相反转，聚苯乙烯为连续相，聚丁二烯为分散相。
在苯乙烯为28%~32%的比率范围内，由于嵌段弹性体中聚苯乙烯内聚能密度较大，故其两端分别与其它聚苯乙烯聚集在一起，形成相畴为10~30mn的球状物(称为微区)作为物理交联点分散在聚丁二烯的连续相中。
聚苯乙烯不仅起到固定弹性链段的物理交联作用，同时也产生一定的补强作用，阻止分子链的冷流，使SBS在常温下具有橡胶的特征。
这种橡胶和通常橡胶的不同之处在于其不需要硫化，而是通过物理交联作用形成网络结构来获得橡胶的高弹性。
SBS物理交联模型如图5.3所示。
图1 SBS结构图5.2 SBS物理交联模型SBS的两相分离结构决定了它具有两个玻璃化转变温度，Tg1为-80℃(聚丁二烯段)，Tg2为80℃(聚苯乙烯段)。