TPEE摘要.doc

摘要：热塑性聚酯弹性体(TPEE)的性能优异，既有橡胶的弹性，又有塑料的可加工性，适合在大多数的条件下使用，在多个领域得到广泛应用。本文主要介绍了TPEE 的性能、应用、研究现状及发展趋势。关键词：热塑性聚酯弹性体;TPEE;弹性体1 热塑性聚酯弹性体的优异性能热塑性聚酯弹性体(TPEE)，它的主要成分是聚对苯二甲酸二醇脂(PBT)为硬段(结晶相)，聚醚或聚酯为软段的嵌段共聚物(非晶相)。比较硬段和软段，进行判断他们之间的硬度及物理的机械性能。硬段逐渐形成物理的连接点，其自身承受外界和内部的应力;软段是均匀分散的高弹性链段。当温度低于TPEE 熔点时，硬段发部分结晶，形成的连接点起到物理交联点的作用，保证TPEE 制品不会变形;而软段的玻璃化温度很低，和部分未结晶的硬段形成连续相。软段的玻璃化温度与硬段的结晶温度之间的范围很宽，在这个温度区间内，材料的塑性产生，可以采用比较简单的工艺进行加工。不过这种物理交联的性质不是很稳定，易受温度的影响，温度的降低硬段的束缚力就会上升，出现硫化橡胶的特点1。1.1 综合的力学性能较高TPEE 有非常大的硬度范围，在调节软硬段比例后，TPEE 的硬度可以从邵氏3082D，它的弹性要低于橡胶，高于塑料。同其他热塑性弹性体(TPE)相比较，在低应变的时候，其他的热塑性弹性体要比相同硬度的TPEE 模量要低。若以模量为重要的设计条件，制品的横截面积可以用TPEE 制作得较小，实验的样品壁厚也可以更薄一些，这样就可以很大程的减少材料的用量。TPEE 有着非常好的拉伸强度，韧性和回弹性都是极为优秀的。TPEE 拉伸模量和压缩模量要远远高于聚氨脂(TPU)，TPEE 和TPU 在进行制作相同制品时，一般情况下TPEE 的弯曲模量很高，而在温度较低的时候TPU 的硬度过高，基于以上的性能比较，TPEE 作为扭矩型部件和悬臂梁非常合适，尤其是在高温部件的制作上，更具有优势。TPEE 的柔顺性在低温时体现的更好，其冲击强度要远胜于其他TPE，具有TPU 相当的耐磨耗性1。TPEE 还有着非常好的耐疲劳性能，尤其是在低应变条件下，因为滞盾损失少，在与和高弹性进行结合后，它更加适合在多次循环负载的条件下使用，所以在齿轮、皮带、胶辊的制品中得到广泛的应用2。1.2 热性能尤为突出TPEE 的耐热性能非常好，硬度越高，耐热能力越强，这一特点极大地提高了其产品品质。TPEE 在持续受热后依然能够保持优秀的产品品质，有研究显示，在110140连续加热10h 不失重，在160和180分别加热10h，产品的失重只有0.05%。等速升温曲线显示，TPEE 在温度达到250的时候才失重，温度达到300累计失重5%，到400才会出现明显的失重情况。TPEE 的使用温度很高，尤其是在短期内使用的温度特别高，因此，在烘漆温度为150-160的汽车生产线上得到广泛应用。其主要的原因还有就是在高低温度的变化下，它的机械性能不会有较大的损失。若使用得环境温度在120以上，TPEE 的拉伸强度就会远胜于TPU。在低温情况下，TPEE 的柔性也极为突出，在温度下降至-70时，TPEE 仍然不会变脆，耐寒性非常好。因此，许多TPEE 产品都可以长期使用在-40的恶劣环境中12。1.3 很好的耐化学性能TPEE 耐化学腐蚀的性能极为优秀，耐油性也非常好，这也是聚酯弹性体两大优点。一般条件下，许多的化学物品对TPEE 不会产生任何腐蚀性，如酸、碱、胺及二醇类化合物等，TPEE 的耐化学品的性能会随着硬段含量的增加而提高。TPEE 对大多数有机溶剂、燃料和气体的抗溶胀性能和抗渗透性能非常好，而对燃油渗透性仅为氯丁胶、氯磺化聚乙烯、丁氰胶等耐油橡胶的1/31/300。TPEE 耐热水解性较差，添加聚碳酰亚胺稳定剂可以明显改善其抗水解性。据报道，在TPEE 分子中的PBT 硬段引进PEN 或PCT，可以获得耐水解和耐热性更好的TPEE2。1.4 耐候性优秀TPEE 的耐候性能优秀，在雨雪、水雾、臭氧、室外气候等多种野外条件下，性能稳定，连续使用10 年以上，其自身的拉伸强度变化不大。在海水中浸泡9 年以上的TPEE，拉伸强度也只降低了10%。2 TPEE 产业的发展现状上世纪80 年代左右我国才开始研究这方面的材料，例如中科院化学所等六家科研单位进行深入的研究和开发，目前的生产能力和产品规模达到了千万吨级的能力，许多产品相继问世。晨光化工研究院完成“九五”攻关专题500t/a 热塑性聚酯弹性体的研究和开发工作，已先后开发出高性能级、挤出级、吹塑级、共混改性级、阻燃级5 个系列30 余个牌号的产品。北京市化学工业研究所也利用自身的研发优势，建立了多条生产线，完成了千吨级TPEE 生产线。不过我国的产品种类还是较少，生产规模不大，产品质量和生产工艺都有待提高，并且产品在许多方面与外国的同类产品还有较大的差距和不足，在生产能力方面，还不能满足国内的生产需要2。3 TPEE 的应用及发展趋势进入新的世纪我国的经济迅猛发展，人民的生活水平越来越高，对于高品质的生活需求也随之增大，服装、日用品等相关产的耐久性和实用性要求很高。防水透气型TPEE 及其改良品种是功能型绿色材料，具有其它塑料和橡胶材料无法比拟的高强度、高韧性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化、可降解等优异特性，同时又具有高防水透湿性，防风、防寒、抗菌、抗紫外线等。当今，全世界对TPEE 的需求每年8%的速度增长，国内对于TPEE 的增长需求更是随之增长，每年增长10%以上，其主要的应用领域有以下几个层面3。3.1 高强度的复合产品TPEE 的贴合产物强度高，耐磨性和气密性好，大量用于箱包、救生制品、水上产品、户外用品、体育用品的防水防磨，尤其是我国的国防工业应用更为广泛，如野战睡袋、野战水袋、野战帐篷和野战服装等。3.2 服装领域TPEE 复合织物，广泛应用于休闲服，防寒服，防护服，特别是户外运动产品。户外运动对产品防水、防风、透气，温暖和耐磨性要求比较高，TPEE 复合织物产品由于其优异的产品性能，使其在服装领域占有了一定的市场。3.3 汽车配件TPEE 具有制作的汽车的各类弹性制品具有比橡胶制品更优秀的综合性能，特别是TPEE 的抗疲劳性是其他弹性体无法比拟的。使用TPEE 生产的汽车配件的主要产品有CVJ 防尘罩、安全囊壳体、轿车进气管、汽车线缆、汽车转向器等等。3.4 高分子改性剂聚酯弹性体作为特种橡胶又是一个很好的高分子材料改性剂，与PET 、PBT 共混，增韧、促进结晶、改善熔体流动性;与PC 共混，改善低温抗冲、应力开裂;与软质PVC 共混，提高室温柔顺性、改善低温性;与ABS 共混，增韧、改善耐侯性、耐油性;与PP 共混，增韧、改善表面极性，提高与涂料结合力等3。TPEE 的研究还在向更多方向发展，目前有利用辐射法制备更高性能TPEE 的研究报道。TPEE 作为新型特种橡胶，正在被越来越多的领域广泛应用。