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TPE介绍 热可塑性弹性体 Thermoplastic Elastomer一、热塑性弹性体（TPE）的定义热塑性弹性体（thermoplastic Elastomer，简称：TPE）是指在常温下具有硫化橡胶的性质（即弹性体的性质），在高温下又可以塑化变形之高份子才料。它可以用塑胶的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、T-Die押出成型等, 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510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胶中间的特征。二、橡胶与塑胶的基本性质TPE为同时具有橡胶（或弹性体）与塑胶之性质的才料，故以下先对橡胶、塑胶的基本性质做一简介。包括橡胶（或弹性体）及塑胶的高份子才料，其代表性的物理性质，可由应力-应变的特性看出。钢铁是伸长率（应变）很小的才料，其应力-应变性质如1所示，是可恢复原状的完全弹性体。而粘土则是完全的塑性体，为完全无法回复。至于高份子物质则兼具弹性体与塑性体的性质，为粘弹性体的行为，但橡胶（或弹性体）较塑胶更接近于完全弹性体。由于多数塑胶为粘弹性体，要具体描述热塑性弹性体与一般塑胶的区别并不容易，较大的差异为热塑性弹性体在常温下具有高伸长率、高回弹率、低压缩永久变形率、及低脆化温度等特性。另一最大区别是份子结構的差异，由于TPE具有加硫橡胶的性质，表示TPE必定由橡胶成份（即软质段，soft segment）与塑胶成份（即硬质段，hard segment）所構成，软质段具有弹性，而硬质段则在常温时发挥架桥点一般的作用，可防止塑性变形。但当温度上升时，硬质段的塑胶成份会熔融，失去作为架桥点的作用，而成为可塑性变形，如同塑胶般加工时成型。三、 TPE才料的种类：TPE的种类很多。如上所述，TPE含有硬质段及软质段，份类的方法通常是以影响最大的主链份子構造的差异来份几大类，再以软质段、硬质段之份子固定方式之不同细份。可形成软质段的份子包括以下的橡胶：聚丁二烯（BR）、聚异戊二烯（IR）、天然橡胶（NR）、乙烯-丙烯橡胶（EPDM）、丁基橡胶（IIR）、聚异丁烯、聚乙烯-聚丁烯、非结晶性聚乙烯、聚醚、聚酯等。另一方面，形成硬质段的份子可使用以下塑胶：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚异戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。TPE的另一种份类法，为依巨观構造的差异，份为纯TPE及混掺TPE。纯TPE是指一个份子链中，既有软质段与硬质段的共价结合，在经聚合或缩聚合而成之高份子聚合物；混掺型TPE则是将作为软质段的橡胶成份，与作为硬质段的塑胶成份，二者混掺制成，以苯乙烯系及氯系TPE为主流，用途逐渐扩大。1.TPU（热塑性聚氨酯）TPU主要由(1)短链二醇与异氰酸酯反应所得PU作硬质段，长链二醇与异氰酸酯反应所得PU作软质段，二者構成直链状多嵌段的共聚物即为TPU。TPU主要依其软质段之聚醇份两大系列：聚醚系及聚酯系，然后可内细份为PTMG、PEG（polyoxyethylene glycol）、PPG（polyoxypropylene glycol）、ADP（Adipic ester系）、PCL（caprolacton系）、PC（polycarbonate系）等，TPU中软质段的差异，对物性所形成的影响如下： 抗拉强度 聚酯系 聚醚系撕裂强度 聚酯系 聚醚系耐磨耗性 聚酯系 聚醚系耐药品性 聚酯系 聚醚系 耐菌性 聚酯系 聚醚系密度 ADP PCL PCL ADP 反发挥性 PTMG PCL ADP 耐水解性 PC PTMG PCL ADP 耐热老化性 PC PCL ADP PTMG 耐油性 ADP PCL PTMG PU的硬质段所用的二异氰酸酯亦有许多种，但适于TPU的硬质段则很少。最重要的二异氰酸酯则为MDI与TDI。 TPU在性能及加工上有以下主要特点：优点： 耐磨耗性为各类TPE中最大的 具高强度、高韧性、高透明的特性 抗疲劳性、耐寒性、耐油性佳 环保无毒可回收，可用于医疗器才缺点： 耐热性一般 耐候（紫外线）性不足（可添加紫外线安定补强） 成品残留应力大、易粘模 2.TPO（聚烯系弹性体）TPO的硬质段为PP或PE等聚烯，软质为EPDM（三元乙丙胶）等橡胶，将两者良好的混掺即得TPO。由于TPO与软质或硬质聚烯的差异又是并不明显，故难以下正确定义。但通常以橡胶成份20上，且弯曲弹性率690MPa以下之聚烯才料，可称为TPO。TPO一般专指单纯将聚烯与橡胶进行物理性混掺，使橡胶以微细粒子形态份散于聚烯基才中而成。此时所用之橡胶粒子可以是未加硫或已部份加硫的。若是使用已部份加硫的橡胶，TPO的性质会较好，但若加硫程度太高，则在聚烯中的份散变劣，使TPO性质降低，故橡胶的加硫程度要谨慎控制。若于混掺过程，同时使橡胶起加硫反应而制成之TPO，则称为TPV（动态加硫型TPO）。另一类TPO，则于聚合反应器中，将硬质段部份与软质段部份直接以共价链聚合而得，此类TPO以Metallocene（茂金属）触媒聚合而成，另称为M-POE，因不需混掺的成本且易控制聚合度及接枝率，因此在性能及价格上应较传统TPO具竞争力。 TPO在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： 比重最小、价格低 耐寒/热型、耐酸/碱性佳（仅次于TPEE） 耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性佳 加工性佳、易成型大型制品缺点： 易受非极性溶剂，如汽油、芳香族溶剂侵蚀 抗拉强度低（可以填料补强） 压缩永久变形度大 耐磨性及拉伸回弹性差 3.TPV （动态加硫聚烯弹性体）TPV是用万马力机或塑练机等混合设备进行混合时，同时使橡胶加硫而制成的TPO，软质段的加硫橡胶粒子，可微细的份散于硬质段的聚烯基才中。 TPV可依硬质段与软质段之种类与组合之不同，而有许多种类规格，但最具代表性的则是PP-EPDM系，接着陆续有PP-NBR、PP-ACM、PP-NR、PP-IIR、PE-EPDM、PE-NR、PA-NBR、PA-ACM、PVC-NBR等系列TPV。 PP-EPDM系所用加硫剂为酚树脂系，促进剂为二氯化锡，也就是树脂架桥。形成直径为数m的架桥EPDM粒子（软质段），份散于PP基才（硬质段）中。橡胶粒径愈细，抗拉强度与断裂伸长率即愈大；PP量愈大，硬度、弹性率、伸长率亦随之增加。 TPV在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： 压缩永久变形量为TPE中最低 机械性质较TPO佳，且硬度较TPO低 耐油性、耐候性及耐热性佳 环保、无毒、可回收、可用于医疗器才缺点： 耐磨性较橡胶、TPU差 价格远较TPO高 加工性一般，表面有时易有流痕 无透明性 4.TPS（聚苯乙烯系弹性体）聚苯乙烯系弹性体可份为两大类：聚苯乙烯及橡胶（丁二烯、异戊二烯、丁烯/乙烯、丁烯/丙烯）之嵌段共聚物，及以此为基才与聚烯烃、可塑剂（油）物理共混制成之共混物。聚苯乙烯系共聚物中，份子的硬质段为PS，软质段为聚丁二烯或聚异戊二烯等聚二烯，代表性商品有SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）、SIS（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物）及将之氢化后而成之SEBS（苯乙烯-乙烯、丁烯-苯乙烯嵌段共聚物）与SEPS（苯乙烯-乙烯、丙烯-苯乙烯嵌段共聚物）。 TPS为世界上需求量最大之TPE，目前已超过60万吨，主要因其应力-应变性质与加硫橡胶非常接近，且加工性优异，价格低廉，逐渐取代PVC及传统橡胶在鞋才及其她领域的应用。 TPS的应用依其结構及物理性能而有区别，一般苯乙烯含量为：15-40性质会依苯乙烯含量，橡胶微相構造及组成、份子量、份子量份布及是否接官能基等因素之不同，而有很大的变化。SBS及SIS因份子中具有双键结合，易受氧、臭氧、紫外线之影响，SEBS及SEPS则无此顾虑，因此以SEBS/SEPS为基才之共混物，在工程才料上有许多应用，惟其耐油性不佳。 TPS在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：制成品的物性范围广，易加工 较其她TPE柔软易拉伸，接近橡胶及硅胶触感，硬度为TPE中最低 伸长率最高、回弹性最好 可充当许多工程塑料的相容剂及改性剂 环保、可回收、无毒、低价格（SBS系）缺点： SBS系列、耐热、耐候性能差 成品耐汙性、耐磨性、耐油性皆差 拉伸强度较PVC差、无法以高频波接着 低硬度成品有时易出油。 SEBS/SEPS系成品，不易印刷接着 5. TPEE（聚醚酯弹性体） TPEE份子中的硬质段为聚酯，软质段为Tg值低的聚醚或聚酯，为多嵌段共聚物。 TPEE依份子構造之不同可份为： 1) 聚酯、聚醚型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是聚醚 2) 聚酯、聚酯型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是脂肪族聚酯 3) 液晶型TPEE：硬质段是刚直的液晶份子，软质段为脂肪族聚酯。以上三种TPEE中，最常用且需求量最多的是聚酯、聚醚型TPEE，硬质段以PBT为代表，由丁二醇与酉夫酸二甲酯组成構成，软质段聚醚则以PTMG为代表。因PBT具耐热型，结晶速度大，而PTMG则具低玻璃移点Tg，故此种TPEE的成型性优，并有平衡的物性及高耐热性。作为热可塑弹性体，TPEE能发挥其机能的范围为高硬度范围。在低硬度范围，因链长数目小（3以下），硬质段会溶解在软质段中而存在中间层，因此微相份离不完全，也就无法具完全的弹性体机能，故TPEE之低硬度制品不易获得。 TPEE在性能及加工技术上有以下主要特点：优点： 耐热性最高、耐何重大、回弹性高 反覆疲劳特性优且性质强韧 低温挠曲性较TPU更佳 耐油/耐药品/耐化学溶剂性佳缺点： 不易获得低硬度制造 加工条件较窄，须较精密加工机器 价格昂贵 6. TPA（聚酰胺系弹性体）TPA是以聚酰胺为硬质段，Tg值低的聚醚或聚酯为软质段，所