热塑性弹性体解析
解析热塑性弹性体TPV
解析热塑性弹性体TPV一，关于热塑性弹性体TPV3.TPV的基本配方构成（解析各组分影响）制备TPV 的基本配方：PP 30 份，充油EPDM （环烷油等）70 份，过氧化二丙苯(DCP ) 适量，超细滑石粉适量，其它助剂适量。
（1）环烷油用量对性能的影响分析EPDM的分散程度和界面层结构是影响EPDM/ PP -TPV 性能的内在因素，PP 与EPDM 的表面张力和溶解度参数都很相近，而在PP熔融温度下，由于EPDM 粘度远大于PP 粘度，与PP 不具备粘度相近的共混原则；但EPDM 的粘度随充油量的增加而明显下降，且当充油质量分数在20%和30%时，粘度随温度变化明显。
因此，合适的充油比对EPDM与PP的相容性与分散性非常重要。
（2）PP种类与用量（流动性）对性能的影响分析高MFR的PP 能在较低温度下与充油EPDM 熔融共混，其相同粘度共混温度的范围更宽，这有利于EPDM 充分分散到PP中；此外，粉状PP的力学性能虽然比粒状PP差，但二者生产的TPV 性能相近，且粉状PP充油时更均匀，有利于EPDM与PP共混均匀。
（3）橡塑组分的选择对性能的影响分析当EPDM的用量超过30份时，共混物的冲击强度呈现下降的趋势。
随着橡塑比的降低，EPDM/PP共混物的模量、拉伸强度、压缩永久变形、100%定伸应力和硬度均有所增大，扯断伸长率是先增大后减小，耐溶剂性和加工流动性提高。
（4）DCP用量对性能的影响分析据实验数据表明，当DCP 质量分数为1. 5 %时EPDM/ PP 已完全动态硫化。
4.TPV生产工艺最先是1973年由美国的Uniroyal公司开发，制得部分硫化的热塑性弹性体，但是性能较差。
20世纪70年代末期，美国Monsanto公司Coran等人对热塑性塑料和弹性体的动态全硫化共混物进行了系统的研究，开发了一种动态全硫化生产技术，生产出了EPDM/PP等热塑性弹性体(商品牌号为“Santoprene”)，成功地把硫化橡胶的一些特性(如耐热性能和低压缩变形性能)与热塑性塑料的易加工特性结合在一起，使热塑性弹性体真正地走向市场。
TPE(热可塑性弹性体)
TPE(热可塑性弹性体) 概論一、 热塑性弹性体（TPE ）的定义热塑性弹性体（thermoplastic elastomer ，简记：TPE ）是指在常温下具 有加硫橡胶的性质（即弹性体的性质），在高温下又可以塑化变形之高分子 材料。
它可以用塑料的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成 型、T-Die 流延成型等较传统硫化橡胶更为快速的加工方式制造成品，且有 质轻（密度低）、环保（可回收、燃烧无毒）、使用寿命长（可较传统橡胶达5~10 倍以上）、加工变化度大、制品总成本低等优点。
在各行业中，逐渐被 广泛使用。
TPE 有时候也被称作热塑性橡胶（Thermoplastic Rubber ，TPR ）， 但由其定义而言，应称为 TPE 较适当。
TPE 是弹性体，具有加硫橡胶的性质，但却不需要加硫。
此外 TPE 并 具有许多介于橡胶与塑料中间的特征。
二、 橡胶与塑料的基本性质TPE 为同时具有橡胶（或弹性体）与塑料之性质的材料，故以下先对橡 胶、塑料的基本性质做一简介。
应力应变图 1-1 各种物体的应力—应变特性包括橡胶（或弹性体）及塑料的高分子材料，其代表性的物理性质，可由应力—应变的特性看出。
图1-1 为各种高分子材料的试片，在被拉伸时表现的应力—应变行为。
图中箭头则表示试片受到拉伸及放松时，应力—应变的变化。
钢铁是伸长率（应变）很小的材料，其应力—应变性质如1所示，是可恢復原狀的完全弹性体。
而粘土则是完全的塑性体，如2所示，为完全无法回復。
至于高分子物质则兼具弹性体与塑性体的性质，为粘弹性体3的行为，但橡胶（或，要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容率、高回弹率、低压缩永久另一最大区别是分子结构的差異，由于TPE具必定由橡胶成分（即软质段，soft segment）与塑料成）所构成，软质段具有弹性，而硬质段则在常温时发。
但当温度上升时，硬质段的塑料成分会熔而成为可塑性变形，如同塑料般加工时成型。
热塑性弹性体(TPE)
热塑性弹性体（TPE）一、热塑性弹性体的基本概念热塑性弹性体是在高温下能塑化成型，而在常温下能显示硫化橡胶弹性的一类新型材料。
这类材料兼有热塑性塑料的加工成型性和硫化橡胶的高弹性性能。
热塑性弹性体有类似于硫化橡胶的物理机械性能，如较高的弹性、类似于硫化橡胶的强力、形变特性等。
在性能满足使用要求的条件下，热塑性弹性体可以代替一般硫化橡胶，制成各种具有实用价值的的弹性体制品。
另一方面，由于热塑性弹性体具有类似于热塑性塑料的加工特性，因而不需要使用传统的橡胶硫化加工的硫化设备，可以直接采用塑料加工工艺，如注射、挤出、吹塑等。
从而设备投资少、工艺操作简单、成型速度快、周期短、生产效高。
此外，由于热塑性弹性体的弹性和塑性两种物理状态之间的相互转变取决于温度变化，而且是可逆的，因而在加工生产中的边角料、废次品以及用过的废旧制品等，可以方便地重新加以利用。
热塑性弹性体优异的橡胶弹性和良好的热塑性相结合，使其得到了迅速发展。
它的兴起，使塑料与橡胶的界限变得更加模糊。
目前，热塑性弹性体的种类日趋增多，根据其化学组成，常用的有四大类。
1、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）。
按其合成所用的聚合物二醇又可分为聚醚型和聚酯型。
2、苯乙烯嵌段类热塑性弹性（TPS）。
典型品种为热塑性SBS弹性体（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌段共聚物）和热塑性SIS弹性体（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯三嵌段共聚物）。
此外，还有苯乙烯一丁二烯的星形嵌段共聚物。
3、热塑性聚酯弹性体（TPEE）。
该类弹性体通常是由二元羧酸及其衍生物（如对苯二甲酸二甲酯）、聚醚二醇（分子量600～6000）及低分子二醇的混合物通过熔融酯交换反应而得到的均聚无规嵌段共聚物。
4、热塑性聚烯烃弹性体（TPO）。
该类弹性体通常是通过共混法来制备。
如应用EP（D）M（即具有部分结晶性质的EPM或EPDM）与热塑性树脂（聚乙烯、聚丙烯等）共混，或在共混的同时采用动态硫化法使橡胶部分得到交联甚至在橡胶链上接枝聚乙烯或聚丙烯。
热塑性弹性体
区别？你所知道的哪些是热塑性塑料，哪些是热 固性塑料？
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考试复习题
• 聚甲基丙烯酸甲酯俗称什么？ • 玻璃化温度是非晶态高聚物作为塑料使用的最高
温度。 • 单体、结构单元、重复单元 • 加聚反应 • 缩聚反应 • 聚氯乙烯的热稳定性差，所以在加工成型过程中
EPDM/PP、NR/PE、NR/PP、IIR/PP、NBR/PP、丙烯 酸橡胶/PP等
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考试复习题
• 什么叫通用塑料和工程塑料？请分别列举五大通 用塑料和五大工程塑料。
• 比较LDPE和HDPE在聚合方法、支链数目、密度、 透明性、结晶度、拉伸强度和硬度等方面的差异， 并简述原因。
• 写出ABS结构式，并指出各组分起什么作用？ • 画出非晶聚合物的形变随温度变化曲线，并对曲
采用机械共混使橡胶与塑料在熔 融共混时形成两项结构
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5.5 热塑性弹性体
SBS弹性体
CH2 CH x CH2 CH CH CH2 y CH2 CH z
St和Bd的嵌段共聚型热塑性弹性体；
随着St含量增加，SBS的弹性减小，硬度增加，拉伸强
度增加，最终形成一种类似冲击改性聚苯乙烯材料；
具备自增强性，不需添加增强剂和硫化剂；
加工助剂和配合剂较少；
材料可以反复使用，有利于回收和保护环境；
产品尺寸精度高，质量轻。
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5.5 热塑性弹性体
根据制备方式分为共聚和共混两大类：
热塑性 弹性体
共聚型热塑性弹性体 共混型热塑性弹性体
苯乙烯嵌段共聚类（S-D-S） 聚氨酯类（TPU） 聚酯类（TPEE） 聚酰胺类 聚烯烃类
热塑性弹性体TPE
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苯乙烯类热塑性弹SIS
SIS（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯）是以苯乙 烯和异戊二烯为原料，通过阴离子聚合而 制得的线型和星型嵌段共聚物，一种热塑 性弹性体，较SBS性能更好。 SIS中异戊二烯含量较高，平均为8 0 % ， 是目前国内异戊二烯资源消耗的主要方向 。
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SIS的优点
①具有特殊的流变性能，溶液粘度只有SBS的2/3 ，流动性好，为提高生产效率提供了条件。
A．配方设计
（d）填充剂 SBS可以大量添加填充剂。因为，与传统橡胶不完全一样 ，首先不是为了补胎，因为它的强度来自PS嵌段末端的聚 集，使用填充剂的目的主要是降低成本和着色。 炭黑对SBS不补强，碳酸钙和陶土是两种最主要的填充剂 。白炭黑适用于半透明（牛筋底）高档鞋。 （e）防护体系 SBS由于没有交联而有大量双键，光、臭氧、紫外线、热 对它的劣化作用特强，因此必须添加防老剂和紫外线稳定 剂。
(SBS、SIS、SEBS、SEPS) (TPO、TPV)(POE合成型) (TPB、TPI) (TPVC、TCPE)
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一、苯乙烯类热塑性弹性体
（TPS，SBC，TPE-s）
苯乙烯类嵌段共聚物型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。从 应用角度来看， 苯乙烯类热塑性弹性体最令人感 兴趣的是室温下的性能与硫化橡胶相似，另外其 弹性模量异常高，并且不随相对分子质量变化。 苯乙烯类热塑性弹性体凭借其强度高、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。
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3·苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段 共聚物（SEBS）
热塑性弹性体简介演示
热塑性弹性体简介演示汇报人：2023-12-12•热塑性弹性体概述•热塑性弹性体的制备方法•热塑性弹性体的性能与影响因素目录•热塑性弹性体的市场与发展趋势•热塑性弹性体的生产工艺与设备•相关案例分析与应用目录01热塑性弹性体概述热塑性弹性体（TPE）是一种具有橡胶弹性和热塑性的高分子材料。
TPE具有柔软、弹性好、耐候、耐化学品等特点，同时具有加工成型方便、循环利用等优势。
定义与特性特性定义热塑性弹性体的种类与用途TPE包括苯乙烯类、聚烯烃类、聚氨酯类、聚酯类等。
用途TPE广泛应用于制造玩具、医疗器械、鞋底、密封件、电线电缆等。
电线电缆制造TPE可以用于制造电线电缆，具有耐高温、耐化学品等特点。
密封件制造TPE可以用于制造密封件，如O型圈、垫片等。
鞋底制造TPE可以用于制造鞋底，具有柔软、弹性好、耐磨损等特点。
玩具制造TPE主要用于制造玩具，如儿童玩具、智力玩具等。
医疗器械TPE可用于制造医疗器械，如手套、导管等。
热塑性弹性体的应用领域02热塑性弹性体的制备方法共混法是一种通过将两种或多种聚合物混合在一起，以获得所需性能和特性的热塑性弹性体制备方法。
定义在共混法中，通常将软聚合物（如橡胶）与硬聚合物（如树脂）混合在一起，以得到所需的弹性体。
过程共混法具有工艺简单、成本低、易于控制等优点。
优点然而，共混法有时可能会出现相分离、聚合物降解等问题。
缺点共混法化学合成法是一种通过化学反应直接合成热塑性弹性体的方法。
定义过程优点缺点在化学合成法中，通常使用单体或预聚体作为原料，通过聚合反应得到所需的弹性体。
化学合成法可以精确控制弹性体的分子量和化学结构。
该方法需要使用催化剂或引发剂，并需要严格控制反应条件。
化学合成法过程在热压法中，通常将软聚合物与硬聚合物分别加热至熔融状态，然后通过加压将其结合在一起。
缺点该方法需要使用高压设备，成本较高。
优点热压法可以制备出具有优异性能的复合材料。
定义热压法是一种通过加热和加压将两种或多种聚合物结合在一起的方法。
热塑性弹性体的“弹”和“塑”
热塑性弹性体的“弹”和“塑”热塑性弹性体，简称TPE，是一种具有弹性和可塑性的材料。
它可以像热塑性塑料一样在一定温度下流动成型，也可以像弹性体一样具有回弹性和柔韧性。
本文将详细介绍TPE的“弹”和“塑”。
“弹”TPE的弹性是其最显著的特点之一。
它的回弹性能比热塑性塑料强，但比传统的弹性体弱。
TPE的弹性可以通过调整其配方来控制，例如增加硬度、增加交联度等方式。
此外，TPE也可以通过合理设计形状和结构来实现弹性。
“塑”TPE的可塑性是其与传统弹性体最大的区别。
传统弹性体的形状基本上是由其化学结构决定的，而TPE可以被加工成任何形状，例如薄膜、片材、管、半固态等等。
与传统的热塑性塑料不同，TPE的加工温度比较低，通常在130-180℃之间。
此外，TPE还可以与其他材料如塑料、金属等复合使用，其可塑性也可以通过调整其硬度、交联度等方式来控制。
TPE的应用TPE具有广泛的应用领域，例如汽车、医疗、玩具和包装等。
其中，汽车行业是TPE应用最广泛的领域之一。
TPE可以用于汽车密封件、装饰件、地毯等。
TPE在医疗器械制造中也有着广泛的应用。
它可以用于制造医疗胶带、注射器、手套等。
此外，TPE对婴儿玩具的适用性也很好，它可以制造柔软和柔韧的玩具，符合婴儿的安全要求。
最后，TPE还可以用于包装行业中，例如制作啤酒瓶盖、封口算等。
结论总的来说，TPE是一种具有独特性质的材料，具有弹性和可塑性的特点。
它可以针对不同的应用需求进行调整，广泛应用于汽车、医疗、玩具和包装等领域中。
未来TPE的应用前景是广阔的，随着科学技术的不断发展，它将会得到更加深入的研究，以更好地满足我们的需求。
热塑性弹性体
热塑性弹性体的结构特征
在高温下，分散相或约束成分又会在热的作用下丧失能力，聚合物经融化或 熔融呈现塑性，这种化学或物理交联性质的可逆性：
• 即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈现塑性。 • 降至常温时，这些“交联”又恢复，而起类似硫化橡胶交联点的作用
由于这种聚合物链结构性没强度和形变特性等物理机械性能，可替 代一般硫化胶制造某些橡胶制品。
与传统化发泡法工艺相比（泡孔密度通常在10^4～10^6个/cm3，泡孔 直径在50～200mm），超临界流体发泡技术所得的微孔材料泡孔密度 一般为10^9～ 10^15个/cm3，泡孔直径小于10mm。
因此，对于密度相同的泡沫材料，基于超临界流体发泡技术所得的 微孔材料具有更高的泡孔密度以及更小的泡孔尺寸，并表现出更优 异的力学性能：泡孔的存在并不会降低材料的强度，相反，裂纹在应 力条件下扩展时，微孔能够使裂纹尖端钝化，阻止了裂纹的进一步扩 展，不但不会造成材料力学性能的损失，还可以改善材料的部分性能。
1.高耐磨性 2.硬度范围广：通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着 硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性。 3.机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。 4.耐寒性突出：TPU的玻璃态转变温度比较低，在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性 和其他物理性能。 5.加工性能好：TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注射、挤出、压 延等等。 6.耐油、耐水、耐霉菌，再生利用性好。
苯乙烯类热塑性弹性体
常见的热塑性弹性体——聚氨酯类热塑性弹性体
TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯类分子和大分子 多元醇、低分子多元醇（扩链剂）共同反应聚合而成的高分子材料。
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交联橡胶粒子内部成份复杂，包含交联剂、填料 、增塑剂、防老剂、偶联剂等
<二> 动态硫化技术平台与原理 聚合物共混相态行为——软包硬规律。 大量的橡胶（含有交联剂）与少量塑料机械混合，橡塑比可超过80：20。 刚开始时塑料为分散相，橡胶为连续相。 但在共混过程中，橡胶同时发生原位交联反应，黏度大增，在机械剪切力的作用下被破碎为
最早商业化的热塑性弹性体（TPE）是20世纪50年代开发出的聚氨酯热塑性弹性体； 20世纪70～90年代，是TPE迅速发展的阶段； TPE的发展受到热塑性树脂和弹性体材料两大领域的共同关注。
<二> 分类
按照 制备 方法 来分
类
共聚型TPE
聚氨酯类 苯乙烯类 聚烯烃类 聚酯类 聚酰胺类
共混型TPE
<四> TPV的应用 TPV具有良好的热塑性加工性——代替热交联橡胶制造形状复杂的弹性体制品，大大提高生产效
率。 1. 30％～40％用于替代EPDM制造汽车配件
2. 10～15％用于制造电子电气上的绝缘材料
3. 10％土木建筑业 公路隔离 带
集装箱密 封条
减震垫 伸缩缝
4. 其它各种形状复杂的弹性体制品。
微米级的颗粒。 同时发生相反转，塑料变为连续相，交联橡胶微粒变为分散相。 TPV是Thermoplastic Vulcanizate的缩写。 9种橡胶和11种塑料共混体系
相态反转
传统共混技术
大量橡胶相 少量塑料相
TPV结构
科学原理： “共混物粘度比可在一定程度上控制 其相形态”的流变学原则
PP组成
1. 结构
苯乙烯类嵌段共聚型热塑性弹性体的结构为S—D—S。S为聚苯乙烯硬段，其聚集微区为无 定形玻璃态——物理交联点；D为聚二烯烃或氢化聚丁二烯软段，在常温下处于高弹态—— 提供橡胶的弹性。
常见的三种苯乙烯类热塑性弹性体 SBS SIS
SEBS
2. 性能 苯乙烯的含量对SBS类的性能有最重要的影响。 随S段含量的提高：
聚酯型TPU具有更好的力学强度和耐磨性、耐非极性溶剂性； 聚醚型TPU具有更好的弹性、低温性能、热稳定性、耐水性和耐生物降解性。
3. 应用 TPU主要应用于耐磨制品——小型实心胎、鞋底等。 高强度耐油制品——输油软管。 高强高模量制品——汽车仪表盘。 但TPU的摩擦系数很低——牵引力低，不适合制造汽车轮胎。
起到了物理交联点的作用。
POE的分子量分布窄，分子量分布系数<2，力学性能较好。 一定量的辛烯长支链——加工性能良好。 2. 性能 POE的性能主要受辛烯含量和分子量的影响。
POE为全饱和分子链——耐天候老化、耐紫外线性能优异。 POE的力学性能良好。 POE主链的特性与PE类似——良好的绝缘性和耐化学介质性。 但耐热性低——永久变形大。 通过部分交联的方式可以改善。 3. 应用 替代EPDM制造防水卷材，耐候性更好。 微交联的POE——高耐候电缆料。 POE还可以用于PP的增韧改性剂，在提高韧性的同时，强度和加工性牺牲较小。
作业
与传统热固性橡胶相比，热塑性弹性体有何优点？ 试用示意图比较热固性橡胶、共聚型TPE与共混型TPE在微观结构上的区别？
硬度、SBR具有类似的力学性能 SBS上存在双键，耐热氧老化性不好。 氢化后得到的SEBS是饱和的，耐热氧老化性好。 SBS耐水和极性溶剂，不耐非极性溶剂。
SBS在使用温度超过70oC时，压缩永久变形就会明显增大。 3. 应用 苯乙烯类TPE是目前使用量最大的TPE，1999年时的使用量达660万吨。 苯乙烯类TPE主要应用于使用温度低于70oC且对耐油性无要求的场合。 目前苯乙烯类TPE的最主要用途是制作鞋底材料； 塑料和橡胶的改性；SBS沥青改性用于高等级的公路路面；密封剂和胶黏剂。
<三> TPV的结构与性能关系 交联的橡胶颗粒为分散相——高弹性、低压缩永久变形； 塑料薄层将交联的橡胶颗粒包裹起来，形成连续相——高弹性，低硬度。 TPV是性能最接近热固性橡胶的热塑性弹性体。 TPV具有优异的耐疲劳性能，远超过普通橡胶。 性能范围宽广。
高性能TPV的本质特征：高弹性、优良的热塑流动性和可反复加工及使用性能。
<四> 乙烯-α-辛烯共聚热塑性弹性体（POE） 1. 结构 该TPE是通过乙烯与α辛烯在茂金属催化剂的催化下定向共聚而成的具有特殊序列分布的聚烯烃共
聚物。POE是Poly Olefin Elastomer的缩写。 辛烯共聚单体在分子链上均匀分布，其质量含量>20%wt。 引入少量的辛烯破坏了与其相邻接碳的结晶，形成具有无定形结构的弹性区；剩余的PE微结晶区
简单共混型 热塑性硫化胶（TPV）
4.2 共聚型TPE
共聚TPE的结构特征 苯乙烯共聚TPE 聚氨酯共聚TPE 乙烯-辛烯共聚TPE
<一> 共聚型TPE的结构特征 共聚型TPE是采用嵌段共聚的方式将柔性链（软段）同刚性链（硬段）交替连接成大分子。
玻璃态或结晶态微区
<二> 苯乙烯共聚热塑性弹性体
第四章 橡胶与弹性体材料
第四节 热塑性弹性体 4.1 定义与分类 4.2 共聚型热塑性弹性体 4.3 热塑性硫化胶（TPV）
4.1 定义与分类
<一> 定义 热塑性弹性体是指在常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料。 热塑性弹性体可以采用类似热塑性树脂的加工工艺来反复加工和回收再利用。
4.3 热塑性硫化胶（TPV）
TPV的结构特征 动态硫化技术平台与原理 TPV的结构-性能关系 TPV的应用
<一> 结构特征
大量橡胶相 少量塑料相
少量塑料呈 大量橡胶粒子呈 交联剂、防老剂
连续相
分散相
填料、增塑剂等
SEM照片
大量高度交联的橡胶粒子呈分散相结构，粒径为1~2μm，赋予TPV具有硫化橡胶的高弹 性
<三> 聚氨酯共聚热塑性弹性体（TPU） 1. 结构 TPU由二异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇类扩链剂反应而的。
硬段
软段
氨基甲酸酯链段（硬段）间可形成氢键——硬段的聚集微区呈结晶态。
硬段
软段
2. 性能
由于物理交联点为结晶微区——TPU具有优异的力学性能（25～70MPa）、耐磨性、抗撕裂性能。 耐非极性溶剂、但不耐水和极性溶剂；最高使用温度为120oC——硬段结晶熔点。