热塑性弹性体TPE

本文格式为Word版，下载可任意编辑——热塑性弹性体TPE热塑性弹性体TPE/TPR配方组成

一个经典的热塑性弹性体TPE/TPR配方组成配方寻常包括以下物质：SBS/SEBS，油，（PP），（PS），硬脂酸锌，抗氧剂，（钙粉），TPU。括号中的物质可根据配方体系不同而选择是否添加。

（1）热塑性弹性体SBS和SEBS：配方中最重要的原材料选择，影响成本和材料性能的最重要因素，同种用途的配方，选择SEBS的每吨单价会比SBS配方的单价高3000RMB左右。热塑性弹性体SEBS做出的TPR有以下几点优势：a.充油量高，充油速度快

b.制品力学性能佳，弹性、拉伸强度、拉伸永久变形、压缩变形等指标都优于同分子量的SBSTPE/TPR配方TPR/TPE配方

c.耐候性、耐热性、抗氧性更佳TPE

d.制品表面爽滑、哑光，SBS做出的制品寻常偏亮（哑光又称亚光，各种颜色的涂料都有亚光和亮光之分，亚光的表面有点发毛，像毛玻璃的表面那样。反射光是“漫反射〞，没有眩光，不刺眼，给人以稳重素雅的感觉。亮光则表面光亮，反射光镜面反射，有眩光。给人以敞亮绮丽的感觉。）

（2）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中增塑剂—油：用来调理原料滚动性和降低成本。要生产环保的TPR，必需使用TPE/TPR环烷油和TPE/TPR石蜡油，并且严格控制芳烃（CA）值，某些油的技术参数中会有标注，厂家根据此份参数和经验选择不同牌号使用。正如大家查到的那样，TPE/TPR环烷油有着相对低廉的价格和与SBS/SEBS较好的相容性，充油量和充油速度都比较有优势，但是它往往使做出的TPR成品表面发粘，这也是它不能完全替代石蜡油的原因，因此我们会根据客户需要选择不同的种类使用。充油量可根据胶的牌号不同在120-160份之间。油的填充量增加，材料力学强度会下降，并且填充量应以不吐油为基本标准；粘度高的油对力学性能的损耗较低，但是制品表面爽滑度也降低。T(转载请注明出处）（3）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中塑料加强组分—PP：与SBS、SEBS相容性都比较好，可用来增加硬度。选择PP的重要指标是PP的MFR，融指太低会明显影响塑化，制品表面会出现不平整、有疙瘩等现象。从经验看来，粉料PP价格低于粒料的PP，并且分散性较好，因此是我公司主要使用原料。但是PP与SBS/SEBS混合后将大大降低SBS/SEBS原有的透明性，因此常用在透明性要求低的包PP和挤出料的配方体系中，若透明性要求高，则应选中择无规共聚的透明PP，但添加量不宜多。PP添加量在40-50份左右。PP不耐磨，所以不用于鞋材的配方中，当然在耐磨要求的配方中也应多加考虑。

（4）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中塑料加强组分—PS：与SBS相容性较好，常用在鞋底料和包ABS的配方体系中，用来增加耐磨性和与ABS的粘结性。若添加量太大，制品表面会有珠光色，增加配色难度。（5）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中内润滑剂—硬脂酸锌：内润滑剂，用来降低大分子熔融状态下分子间的摩擦力，一般添加量为2-3份。(转载请注明出处）

（6）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中抗氧剂：提高抗老化性能，防止在加工和使用的过程中氧化变黄，适量，一般添加量为0.4份左右。

（7）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中填充料——钙粉，用来做填充使用，降低成本。一般选择1000目以上的重钙粉，钙粉添加量很大程度的影响材料的比重（密度），添加量越大，比重越高。配方TPR/TPE配方

（8）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中TPU：TPU是用在ABS包胶配方中的一种重要极性原料，用来增加TPR与ABS的粘结性，同时还有一种伴随TPU同时参与的相容剂。（9）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中阻燃剂：磷、氮系等TPE（10）热塑性弹性体TPE/TPR的配方组成中抗紫外线老化剂：炭黑

TPE/TPR操作油种类、添加量对TPR加工、使用性能的影响

按矿物油本身分子结构、组成方面的差异不同，分为环烷基橡胶油、石蜡基橡胶油、芳香基橡胶油等；TPE/TPR芳烃油和高芳烃油的芳烃含量(CA)为40%左右，环烷油中的环烷烃含量(CN)为40%左右，石蜡基油中的石蜡烃含量(CP)为65%左右。其物理性能存在差异，与胶粘剂粘料之间的物理亲和性能也存在较大的差异。这种亲和能力是基于相像相容的原理，随着充油量的增加，SBS的扯断伸长率增大，熔体滚动指数(MI)提高，拉伸强度、300％定伸应力、邵尔A型硬度和永久变形下降。永久变形随充油量增加而下降主要是填充油使聚丁二烯链段分子间的作用力减弱，SBS软段的活动空间增大的起因。下面分述使用种类和添加量对TPR加工、使用性能的影响：

(a)TPE/TPR芳烃油

用途：TPE/TPR芳烃油的主要作用是改善橡胶的加工性能，帮助胶料中填充剂的混合和分散，降低胶料粘度和混炼能耗，调整硫化胶的物理机械性能。作为操作油，填充油广泛适用于以自然橡胶及合成橡胶为原料的橡胶制品。

TPE/TPR芳烃油与合成胶的相容性好，可提高轮胎抓着性和制动性，被广泛用于轮胎生产。芳香基油以苯环不饱和烃结构为主，与橡胶的相容性是最好的，有利于填充和降低炼胶温度，拉伸强度和撕裂强度高，，加工性能优于链烷烃。

但它的缺点是弹性较低，低温性能差，颜色很深，污染性强，而且含有大量多环芳烃，具有潜在的致癌危险。在高芳烃油中含有多种稠环芳烃油PAHs(又称PCA)，其中一些被归为二类致癌物质。因此，欧盟在2023/69/EC指令中对其中8种强致癌物PAHs进行了严格限制。

影响因素：TPE/TPR芳烃油的质量指标如比重、粘度、芳烃含量等项目，对胶料的物理性能有很大的影响。油的苯胺点越高，说明油的芳烃含量越高。芳烃含量影响胶料的硬度。芳烃含量高，可以改善橡胶的弹性及韧性。对于橡胶，高芳香烃含量有助于通过改善吸油的时间，加快混炼众而提高生产能力。高芳香烃含量同里也提供了更好的碳黑分散性能，有助于使产品性能在一般工艺条件控制下，达到更好的连续一致性。

(b)TPE/TPR石蜡油：

石蜡基橡胶专用油，石蜡油又称矿物油，是从原油分馏所得到的无色无味的混合物。具有石蜡烃含量高，芳烃含量低，闪点高，挥发小等特点。适用于乙丙橡胶、丁基橡胶等配方。石蜡基油的分子结构是以直链烃为主，相容性差一些，易渗出，低温时有析蜡现象。

石蜡基油能提高试样的滚动性、耐屈挠性和光稳定性，并且染色稳定性好，这是由于石蜡油中链烷烃质量分数高，芳烃质量分数很低。具有链状结构的烷烃油相对于环烷烃油和芳烃油更为柔顺，这有利于提高试样的耐屈挠性。但另一方面，由于SBS的网状结构中有好多开口，烷烃油较环烷烃油和芳烃油有更大的透过速度，从胶体中渗出的倾向更大，并且烷烃油的极性小，迁移时需要的能量小，因此更易从SBS中渗出。

(c)TPE/TPR环烷油

Naphthenicbasecrudeoil属橡胶操作油，(加工油、填充油)之类，是以环烷烃为主要成分的石油，主要是环戊烷、环己烷及其同系物。相对密度0.92～0．95，闪点＞160℃，酸值＜0．1mgKOH／g，苯胺点66～82，滚动点-40～-12℃。贮存于阴凉、通风的库房内，远离火种、热源。国内环烷基原油资源主要集中在辽河和克拉玛依两地。

闪点高的TPE/TPR环烷油产品，适用于乙丙橡胶、三元乙丙橡胶及热塑性弹性体SBS的充油及制鞋工业中的TPR粒料的生产和自然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶产品的加工。TPE/TPR环烷基油具有类似芳烃碳的环烷结构和类似直链碳的支链结构，比石蜡基油具有更好的橡胶相容性，同时以环型饱和烃结构为主，耐老化性能好，又战胜了芳香基油的污染性，具有良好的健康安全性，寻常可适合各种橡胶。

由于环烷油中环烷烃含量高，能与SBS中的PB段相容，使得PB段分子链更加温和，同时，TPE/TPR环烷油的参与使得分子间的作用减弱，分子链的活动性增加，从而导致共混物的可塑性增加，使得链段运动范围增大，拉伸时链段能够充分伸展，外力消除后又简单恢复，分子链柔顺性增加，因此SBS的扯断伸长率增大，熔体滚动指数(MI)提高、体系的硬度、300%定伸强度都有很大程度的下降。

随着TPE/TPR环烷油用量的增加，分子间作用力减弱，分子链在外力作用下易发生滑移、断裂，故而拉伸强度下降。断裂伸长率和冲击回弹性主要与体系的粘弹性质有关，环烷油的加人使分子链柔顺性提高，所以断裂伸长率和冲击回弹性增加。

TPR中SBS分子量大小决定了填充的多少，TPE/TPR环烷油闪点过低或者油分子量分布过宽都简单溢出。

充油橡胶对环烷油的质量指标要求中最为重要的一项为哪一项芳烃含量，它影响产品的黄变性，芳烃含量越低，产品变黄的速度越慢，产品品质越高。

(1)不能使用芳烃质量分数高的TPE/TPR环烷油。由于SBS的大分子是由聚苯乙烯(PS)树脂段与聚丁二烯橡胶段构成的，前者位于分子两端，PS链段间的作用力使其形成些物理交联点，聚集成物理交联区域，分散于聚丁二烯相中，呈微观相分开状态。而芳烃质量分数高的环烷油的溶度参数与PS的接近，芳烃分子集中在聚苯乙烯相中，减弱了交联点。PS微区软化后，橡胶强度损失十分大，而且芳烃质量分数越高，对SBS性能的影响就越大，所以应选择芳烃质量分数小于6％的油品。

(2)根据相像相容原理，TPE/TPR环烷油与SBS的相容性较石蜡油好，并且强度损失小，但试样的邵尔A型硬度相对较高，滚动性、耐屈挠性和光稳定性不如填充石蜡油的好。

(3)其他油品性能对SBS性能的影响

粘重常数：油品粘重常数(VGC)的增大，弹性体拉伸强度增大，邵尔A型硬度增加得此较明显，但当VGC太大，拉伸强度显著下降。这是由于VGC芳烃质量分数过高，SBS的强度损失十分大。

粘度：当油品中含有一定量极性较大的芳烃时，充油SBS的MI随着粘度的增加而降低，而邵尔A型硬度却随粘度的增加而增大。这是由于油品的粘度增加，相对分子质量也相应增大的起因。在拉伸强度相当的状况下，粘度低的油品有利于提高试样的滚动性，对后加工有利。

(4)环烷油与石蜡油的区别

当前大多数工厂都是使用环烷油和石蜡油，环烷油与SBS和SEBS的接合性比较好，但是就比较粘手，而石蜡油是直链烷烃，手感爽滑。

手感爽滑TPE/TPR如何生产？

TPE/TPR挤出材料制品表面哑光美观，手感爽滑，并且具有弹性好，密封性好，压缩永久变形小，机械强度高的特性。TPE/TPR挤出材料广泛应用于汽车密封条、装饰条、扩胸条、电线电缆、弹跳绳、胶管、供水软管等制品。TPE/TPR材料和其他材料一个重大区别就是手感爽滑，那么如何生产手感爽滑的TPE/TPR

呢？

1.调控TPE/TPR挤出工艺，以及温度；

2.控制油的数量和种类，既要满足工艺，又要符合环保；3.参与环保TPE/TPR手感爽滑助剂硅酮等。

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苯乙烯类热塑性弹性体SBCs的配方

和其他热塑性塑料不同的是，苯乙烯TPEs很少以纯组分单独使用。与传统的热固性（硫化）弹性体

一样，它们经常根据加工性能，物理机械性能的要求来调整配方。它们能够与其他树脂共混，包括传统的弹性体，也可以与填料、增塑剂（如油类）、加工助剂、树脂、色母粒以及其他组分共混。

以SBS和SEBS为基体的配方能够制备出硬度很宽范围的材料，软至5ShoreA，硬到55ShoreD。它们可以参与大量的共混组分，在有些场合下TPE的质量分数低至25%[65]。由于大量的共混组分几乎都很低廉，如填料和油，这样对TPE降低成本很有好处。常见的几种共混组分以及其对最终共混物性能的影响见表5.2。

表5.2苯乙烯热塑性弹性体的混配性能硬度加工性能抗臭氧性成本其他油降低改善不变PS增加改善微增PE增加不定加强降低亮光组分PP增加不定加强EVA微增不定加强填料微增不定不变降低降低抗UV性降低—降低降低降低提高耐高温性提到撕裂强度寻常提高外观能

5.2.5.1SBS嵌段共聚物的配方

PS对于SBS配方来说是一种很有价值的组分，由于它能够改善SBS的加工性能和提高材料刚性。油（增塑剂）也能够改善加工新跟那个，但是使制品变软。寻常选用环烷基油作为增塑剂，但是芳香化合物的含量应当尽量的低，由于它们会使苯乙烯相软化（塑化）。油类能够使材料在拉伸过程中具有抗裂纹发展性能。其他非油类的助剂（如树脂，加工助剂）能够充当增塑剂，特别是在温度升高时更能表达。结晶性聚合物（PE或者是EVA共聚物）能够提高耐溶剂和耐臭氧性能。

惰性的填料，如粘土，白垩、轻质碳酸钙和滑石粉都能够大量的填充，而不会对基体树脂产生不利影响，并且能够有效降低成本。补强性填料如高度加强的炭黑，二氧化硅或者硬的粘土很少用在配方中，由于它们使得材料变得很刚，手感变差[66]。然而它们也可以带来一些有利的影响，如提高撕裂强度，抗磨损性，以及提高折曲次数[67]。

5.2.5.2SEBS嵌段共聚物的配方

以SEBS共聚物为基体的配方和SBS很类似。最主要的区别就是寻常采用PP作为聚合物类型的添加组分。PP能够以下面两种不同的方式来提高配方的性能：

（1）它能够提高加工性能，特别是与加工操作油一起协同使用时。在这里寻常选用石蜡基的油类，由于它们与聚（乙烯-丁烯）中间嵌段的相容性比环烷基油类要好。出于以上同样的原因应当避免高芳烃化合物的油类。

（2）当共混物在高剪切下加工，然后迅速冷却的过程中（如注塑成型和挤出成型），PP和SEBS/油混合物能都形成两个连续相。PP相的结晶熔体温度相对比较高，（大约在165℃，原文中同时标出华氏温度，翻译时都省去了）并且是不溶的。因此，连续相的PP能够提高抗溶剂性，并能明显提高最高使用温度。

填充硅油的材料主要用在医疗制品上[68]。惰性填料的使用同SBS嵌段共聚物一样。POE3000可以提高TPE的撕裂性能。

在链段中间的假使含有双烯弹性体，即使在常规的使用和储存的过程中也会受到氧化。因此这些嵌段共聚物需要添加抗降解剂。寻常状况下，在共混的过程中不需要添加抗降解剂，但是在它们的使用过程中，必需防止氧化降解，有些时候还需要防止UV降解。受阻酚和协效剂硫代二丙酸二月桂酯并用是有效的抗氧化剂。苯并三唑和受阻胺并用是很好的UV稳定剂[66]。二氧化钛和炭黑也能够在不透明的材料中有效的抗UV辐射。而链段中间是饱和的聚合物，本身更稳定，一般不需要添加任何抗氧化剂。