热塑性弹性体

热塑弹性体

邢晓晨 Pb03206202

一、热塑性弹性体的概况

热塑性弹性体(Tempatclsoe)简称TE也称为热塑性橡胶是最近几十年继天然橡胶、合成橡胶之后发展起来的高分子材料，即所谓第三代橡胶。它既具有热塑性塑料在高温时的可加工性，如注射、挤出、吹塑、发泡等，又具有类似橡胶在常温或低In时的弹性。它是高分子材料领域的一项新进展。

自第一个品种热塑性聚氨酯问世以来，TPE经历了4代发展过程。每个时代都有代表性的制造技术和产品: 苯乙烯类线型和星型SBS，TPU热塑性弹性体，将SBS中的C=C不饱和双键以加氢的方式达到饱和化的SEBS，合成橡胶的JSR，聚酞胺系热塑性弹性体，共聚酞胶以及氟弹性体等。TPE将继续进入传统上由热固性橡胶控制的市场，而且已进入到诸如塑料、玻璃等以前为各种材料所占领的众多领域。

基本TPE的开发年代和制造方法

二、热塑性弹体的特性

TPE兼具橡胶和热塑性塑料特性。在常温显示橡胶高弹性，常温下又能塑化成型的高分子材料，也是继天然橡胶、合成橡胶之后的所谓第三代橡胶。

热塑性弹性体聚合物链的结构特点是由化学组成不同的树脂段(硬段)和橡胶段(软段)构成。硬段链段间的作用力足以形成物理“交联”，硬段的这种物理交联是可逆的，软段则以适当的次序排列并以适当的方式联接起来从而足具有较大自山旋转能力的高弹性。

聚苯乙烯(PS)-聚丁二烯(PB)-聚苯乙烯(PS)三嵌段共聚物(SBS)是第一代热塑性弹性体中典型代表至今为止SBS是产量最大应用最广的一种热塑性弹性体但由于其软段聚丁二烯嵌段部分中双键的化学性质活泼对氧臭氧热光等的耐老化性能较差限制了它们在某些特定环境下的应用对SBS 进行选择性加氢使其中丁二烯嵌段部分的双键饱和便可解决其稳定性问题氢化丁苯嵌段共聚物(SEBS) 是其中唯一成功地商品化产品由于其优异的性能自80年代初正式工业化以来一直是国际上公认的用途广泛的新型材料。

三、热塑性弹性体的分类

热塑弹性体按其构成方式可分成两大类，即：嵌段共聚物类(苯乙烯系、共聚酷,聚氦酷,聚酞胺)和热塑性塑料/弹性体共混物合金类(热塑性聚烯烃和热塑性硫化物)。这两类TPE均为两相体系，其中热塑性塑料硬相通过化学或力学的方式与弹性体软相锁接在一起，因此TPE具有两相的综合性能。

TPE具体可分为：

笨乙烯热塑弹性体(Styrenic thermoplastic elastomer)

聚烯烃类热塑弹性体 (Polyolefin thermoplastic elastomer)

聚氨酯类热塑弹性体 (Thermoplastic Polyurethane elastomer)

聚酯类热塑弹性体 (Thermoplastic polyester elastomer)

聚酰胺热塑弹性体(polyamide thermoplastic elastomer)

乙烯共聚物热塑弹性体(Ethylene copolymer thermoplastic elastomer)

1,2聚丁二烯热塑性弹性体（Thermoplastic 1,2-poly-butadiene elastomer）

反式聚异戊二烯热塑性弹性体 (Thermoplastic trans-polyisoprene elastomer)

热塑性天然橡胶(Thermoplastic natural rubber)

聚氯乙烯热塑性弹性体(Polyvinyl chioride thermoplastic elastomer)

氯化聚乙稀热塑性弹性体(Chlorinated polyethylene thermoplastic elastomer)

聚硅氧烷类热塑性弹性体(Polysiloxane based thermoplastic elastomer)

热塑性含氟弹性体 (Thermoplastic fluoro elastomer)

离子型热塑性弹性体（Ionic thermoplastic elastomer）

熔融加工型热塑性弹性体(Melt Processible thermoplastic elastomer)

等等

另外，TPE按其交联性质的不同可分为两大类：

四、各类热塑弹性体的现状与发展

1、苯乙烯共聚物

苯乙烯共聚物是最低价的热塑性弹性体并且是应用最广泛的。它们是嵌段共聚物，由硬聚苯乙烯链段制成，与矩阵柔性链段（如聚丁二烯、聚异戊二烯、乙丙胶或苯乙烯）互相联接。这些材料的抗拉强度很低，但是伸长强度高于丁苯橡胶或天然橡胶。苯乙烯弹性体可防水、酒精并稀释碱和酸。此类共聚物的主要品种为SBS，目前全球TPS生产能力约为1100 kt/a，年产量在800 kt 以上。我国SBS生产能力约为200 kt/a，主要生产企业为巴陵石化、燕山石化和茂名石化，年产量约为170 kt。SBS具有良好拉伸强度和弹性，耐摩擦和疲劳性能优异，且价廉物美，主要用于胶鞋、改性沥青、合成树脂改性剂和粘合剂等，其中80%左右消费量用于制鞋业。目前我国已经成为全球鞋类主要生产国与出口国。

发达国家和地区的异戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物（SIS）发展很快，其产量已占TPS

产量的30%左右，约90%用于粘合剂领域，采用SIS制备的热熔胶不仅粘接性能优越，而且耐热性好，已成为欧美日各国热熔胶的主要材料。我国自20世纪90年代中期开始SIS研究开发，至今还没有实现工业化。近年来我国热熔胶市场一直保持快速增长势头，2003年热熔胶消费量达到102 kt，其中热熔压敏胶带达到48 kt/a，消耗SIS 15 kt左右，从国外进口10 kt SIS以满足国内市场需求。随着我国大型乙烯装置的建设速度加快，C5资源综合利用将加快实施，为我国加快发展SIS 提供了原料保障。

由于SBS存在的最大问题是不耐热，为此欧美等国对其进行了一系列性能改进，其中利用SBS 经饱和加氢得到SEBS，可使抗冲强度大幅度提高，耐候性和耐热老化性明显提高。SEBS不仅可以替代SBS应用，还是工程塑料类如聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）合金的增容剂。SBS或SEBS 与聚丙烯（PP）熔融共聚形成互穿网络化合物（IPN），SBS或SEBS为基材与其他工程塑料形成IPN-TPS，大大提高了工程塑料的耐寒和耐热性能。

表2 加H度对SEBS性能的影响