TPE调研(终稿).ppt

1、,热塑性弹性体(TPE)的调研,调研的内容,Thermoplastic Elastomer又称TPR(Thermoplastic Rubber)，指兼具橡胶和热塑性塑料特性，常温下表现为橡胶高弹态、高温下又能塑化成型的高分子材料，是继天然橡胶、合成橡胶之后的所谓“第三代橡胶”。,一、TPE的定义和结构特点,几乎所有的TPE都有一个共同的特点，即为相分离体系，在室温下其中一相为塑料相(硬段)，而另一相为橡胶相(软段) ，对于大多数热塑性弹性体而言，两相间通过嵌段或接枝共聚物以化学键相连(如POE)，但也有热塑性弹性体只需一种聚合物在另外一种聚合物中形成很细小的分散相就足够了(如:TPV)。,TP

2、E定义,TPE的结构特点,不同TPE的结构组成与制备法,优缺点,优点,缺点,压缩变形、弹性回复、耐久性等均逊于 橡胶，还不能作车辆轮胎，汽车悬置减 震件，要求高的动静态、密封件、桥梁/ 建筑支座等高性能橡胶制品;,TPE的耐热性不如橡胶，随着温度上升而物性的下降幅度较大，因而适用范围受到限制;,价格上也往往高于同类型橡胶。,加工较简单，可用标准的热塑性塑料加工 设备和工艺进行加工成型;,不需硫化，可制备生产橡胶制品，减少 硫化工序，节约投资，能耗低;,废料边角料可再利用，节省资源，也对环 境保护有利;,不需硫化，可制备生产橡胶制品，减少 硫化工序，节约投资，能耗低。,热塑性弹性体具有更低的密度

3、，而使单位 重能得到更多的部件。产品部件尺寸和可 对整个质量合格率进行更严密的控制;,可用于塑料的增强、增韧改性。自补强性 大，配方简化，配合剂对聚合物的影响制 约小，质量性能更易掌握;,耐油性、耐磨、耐刮擦性能较差;,一、TPE的定义和结构特点,2.1 常用TPE分类,1,2,3,4,5,6,7,8,苯乙烯类热塑性弹性体(SBC),聚氨酯类热塑性弹性体 (TPU),共聚酯类热塑性弹性体 (TPEE),共聚酰胺类热塑性弹性体 (TPAE),聚氯乙烯类热塑性弹性体(TPVC),聚烯烃类热塑性弹性体 (TPO),二、TPE的类别及其应用,二、TPE的类别及其应用,2.2 热塑性弹性体的发展历史,2

4、.3 不同TPE的市场占有率,SBC占 44%,其他,TPU占 9.5%,TPO占,世界TPE的具体品种用量，目前仍以SBC为主体，大约占TPE总量的一半左右，TPO发展上升到31%，其余TPU占9.5%，其他15%左右。,二、TPE的类别及其应用,2.4 不同TPE的应用领域及用途,三、TPE的制备方法,3.1 聚合 （1）阴离子聚合 将苯乙烯与二烯烃（丁二烯或异戊二烯）在烃类溶剂中以RLi（烷基锂）为催化剂进行聚合制造SBS和SIS等。 （2）配位阴离子聚合 1,2聚丁二烯和反式聚异戊二烯是以VOCl4/R3Al或Co(ph)2/R3Al等催化剂，在烃类溶剂中将烯烃或二烯烃聚合而得。 （3

5、）自由基聚合 由于分子设计困难，采用自由基聚合制造的TPE很少，目前只有乳液聚合的热塑性氟弹性体。 3.2 缩聚 如：在有溶剂中或无溶剂状态下，将二元醇与二元羧酸等进行热缩聚或界面缩聚而得的TPEE（聚酯热塑性弹性体）和TPAE（聚酰胺热塑性弹性体）。 3.3 加成聚合 如：热塑性聚氨酯弹性体（TPU）是在有机溶剂中或无溶剂的状态下，由二异氰酸与二元醇进行加成聚合反应而得。,3.4 聚合物共混 （1） 共混型或部分交联共混型热塑性弹性体。 （a）TPO，它包括以聚丙烯（PP）为硬段、乙丙橡胶（EPDM或EPR）为软段通过简单共混或动态硫化形成部分交联的热塑性弹性体。 （b）TPVC， 它由软质

6、PVC与部分交联（凝胶）PVC或高聚合度PVC或部分交联NBR共混而成。 （2） 全动态硫化共混型热塑性弹性体 将橡胶（EPDM、IIR、NBR、NR等）和聚烯烃（一般是PP，也有PE/PA）与交联剂和/或其他助剂在高温和高剪切下在共混的同时进行交联而形成的TPE，又称TPV。TPV的岛相是高度交联的极微细的（2m）的橡胶粒子，海相是塑料PP。(附讲TPV的制备设备与工艺),化学法,物理法,四、TPE的性能测试及性能比较,4.1 测试项目及测试方法,4.2 各类TPE产品的物性对比,5.1 改性原理与目的,用化学或物理的方法改变大分子链结构及其分布、结合或聚集状态，从而使聚合物显示新的性能。,

7、TPE改性的基本原理,除了传统的化学和物理改性技术外，活性离子聚合物、链端结构的调控、大分子单体、接枝与嵌段共聚、动态硫化、合成离 聚体以及互穿聚合物网络(IPN )等新颖技术的开发应用， 不仅进一步提高了弹性材料的品质， 拓宽了它的应用范围， 而且也大大推进了弹性体科学与工程的发展。,TPE改性的目的,五、TPE改性技术,a.化学法：采用自由基型、阳离子型、阴离子型等引发剂(或催化剂)，在含有接枝改性剂的弹性体溶液中，引发弹性体或改性剂，使改性剂接枝于弹性体上。 b.辐射接枝法：利用高能射线产生的自由基进行接枝。 c.机械法：弹性体在机械剪切力作用下，大分子断裂产生新的自由基。当接枝单体存在

8、时， 即可发生接枝反应。,1 .化学改性 弹性体的化学改性方法一般包括：氢化、卤化， 磺化、环化、环氧化、含硫化合物及碳烯(两价碳的化合物)对弹性体的改性等。 2 .接校改性 接枝共聚改性是高聚物重要的改性方法之一。通常采用各种化学和物理方法在一种高聚物分子链上接上另一种高聚物支链。一般有以下三种方法：,5.2 改性技术方法,五、TPE改性技术,3. 共混改性 掺合共混，动态部分硫化和动态全硫化法三种。,4. 特种改性 4.1 离聚体 离聚体是指含有10 (mo1)以下的离子基团的弹性体。这些基团形成的离子簇在常温下构成交联网络，使高聚物显示弹性， 而在升高温度时发生解离， 恢复高聚物的熔融流

9、动行为， 从而构成热塑性弹性体。其制备方法有共聚法和高聚物化学改性法两种。,五、TPE改性技术,5.2 改性技术方法（续）,4.2. IPN法 IPN 的制备方法接近于接枝共聚， 但其结构又近似于机械 共混物， 是一种特殊的改性方法。一般制备方法有： a分步IPN法，是使网络聚合物在含交联剂及催化剂的另一种单体或液态低聚物体系内溶胀，再使该单体或低聚物聚合，并交联成网络。 b同步IPN法，系将各种单体及与其相匹配的交联剂、引发剂等混合均匀后，在一定反应条件下，按各单体的聚合机理各自聚合，同步交联成互相贯穿的三维网络。 c胶乳IPN法， 系将两种长链线形聚合物胶乳、交联剂、催化剂等混合均匀， 再

10、使其各自进行交联而生成互锁网络共聚物。,五、TPE改性技术,5.2 改性技术方法（续）,五、TPE改性技术,5.3 TPE的改性方向,1.茂金属催化的新TPE,2.电子射线、放射线后交联的高性能TPE,3.异种材料复合成型以及发泡成型技术,6.用TPE作增溶剂制出新的聚合物混合体,5.配方设计技术,4.TPE混合物的再生活化技术,高新技术要能生产出高新技术材料和产品， TPE才具有强大的生命力和广阔的发展前途。,六、TPE中SBC类的配色问题,1）以SBS为基体的TPE，最好采用聚苯乙烯或EVA类载色剂。 2）以SEBS为基体的较硬的TPE，最好采用聚丙烯载色剂。 3）以SEBS为基体的较软的

11、TPE，最好采用低密度聚乙烯或乙烯醋酸乙烯共聚物而不推荐采用聚丙烯载色剂，以避免复合材料的硬度受到聚丙烯载色剂影响。 4）SBS、SEBS均不可以采用PVC为底色的色母料。 5）对于某些包胶注塑TPE的应用，应避免使用聚乙烯载色剂，因聚乙烯载色剂可能会对TPE与基体的粘接力产生不利的影响。,大部分TPE是透明、半透明、本白色的，是很容易着色的，应选择合适的色粉或色母着色。以SBC为基础的TPE材料只需要较少量的色母料即可达到所需要的颜色效果，而且配好的颜色比其它类型TPE更为纯净、鲜艳。,载色剂和色母选用原则,7.1 未来我国TPE发展方向,1.开发茂金属催化剂合成的新型TPE,2.加快动态硫

12、化技术 和纳米复合材料技术 产业化和推广应用,3.从再利用、轻量化和高性能的角度考虑,4.未来最大市场是汽车材料,要推进汽车工业需要的TPE国产化进程,5.加大TPE改性和与其他树脂并用技术开发,提升其性能,6.研究新型TPE配方,加工助剂使用、加工设备和加工工艺,19,七、国内TPE发展方向及前景,7.2 TPE的发展前景,据最新的一项市场调查显示，预计到2015 年，全球对热塑性弹性 体的年需求将攀升6. 3达到560 万吨。到2015 年，亚太地区仍将 是规模最大、发展最快的TPE 市场，届时将占到全球总需求的将近 一半。中国的TPE 年均增幅将为8，比20052010 年间的 13. 1有所放慢。,我国是TPE 重要的消费市场,其中主要