热塑性弹性体是一种在常温为橡胶高弹性32页PPT
一、热塑性弹性体(Thermoplastic
一、热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer）热塑性弹性体也称热塑性橡胶（Thermop1astic，rubber），是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性，在常温显示橡胶高弹性，高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，简称TPE或TPR。
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。
硬段的链段间作用力足以形成物理“交联”，软段则是具有较大自由旋转能力的高弹性链段；而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。
硬段的这种物理交联是可逆的，即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈现塑性。
降至常温时，这些“交联”又恢复，而起类似硫化橡胶交联点的作用。
正是由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可逆性，因而热塑性弹性体一方面在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能，可替代一般硫化胶制造某些橡胶制品；另一方面，在高温下硬段会软化或熔化，在加压下呈现塑性流动，显现热塑性塑料的加工特性。
热塑性弹性体在加工应用上有以下特点：※可用标准的热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型，如挤出、注射、吹塑等。
※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，工艺简单、加工周期缩短，生产效率提高，加工费用低。
※边角废料可回收使用，节省资源，也对环境保护有利。
※由于在高温下易软化，所制产品的使用温度有一定限制。
热塑性弹性体最大的成功是它有一些明显的优点，能部分取代热固性橡胶。
这些优点如下：①加工较简单；②少或不需配料；③较短的加工时间；④较低的能量消耗；⑤废料边角料可再利用；⑥部件尺寸和整个质量的更严密控制；⑦更适于高速自动加工；⑧适于热顾性橡胶不可行的加工（比如吹塑）⑨热塑性弹性体的更低的密度，而使单位重量能得到更多的部件。
但热塑性弹性体也有某些缺点和不足：◇加工前干燥；◇要求成批生产；◇在给定温度下热塑性弹性体熔融，高于该温度时就不能使用，即使是短时间也不行。
热塑性弹性体
热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）是物理性能介于橡胶和塑料之间的一类高分子材料，它既具有橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。
这些特性早在1926年Waldo Semon研究PVC时就发现了。
随着共混技术以及嵌段、接枝等共聚技术的进展，世界各地的研究者和公司又相继开发成功了多类具有这种特性的高分子材料，如热塑性聚氨酯（TPU）、苯乙烯类TPE（SBC）、热塑性动态硫化胶（TPV）、聚酯型TPE（TPEE）、聚酰胺型TPE（TPAE）、离聚体型TPE等等。
各类TPE几乎都有一个共同的特点，那就是在分子的凝聚态结构中都存在微观相分离和热可逆的约束形式。
分离的两相称作弹性相和硬相，弹性相提供类似橡胶的弹性和柔软性，而硬相既提供刚性和强度，又提供热可逆的约束形式，这些约束形式在非动态硫化胶类TPE中还起到物理交联点的作用，使弹性相象硫化橡胶一样具有优良的弹性和强度。
至今人们在进行TPE的分子设计时所依赖的热可逆约束形式主要有三种，包括结晶相、冻结相和离子簇。
氢键也是热可逆的约束形式，但一般仅在上述三种形式中起辅助作用。
从各种商品化TPE的对比情况看来，它们在结构、特性与合成方法上都有许多差异（见表1-1）。
其中TPU、TPV、TPEE、TPAE相对于SBC、TPO、CPE来讲，综合性能更优异，可以认为是TPE中档次较高的品种。
TPE的应用领域涉及汽车、电子、电气、建筑、工程及日常生活用品等多方面，其使用的最终形态包括各种护套、管材、电线电缆、垫片、零配件、鞋件、密封条、输送带、涂料、油漆、粘合剂、热熔胶、纤维等。
可以说，TPE工业发展到现在，已经具有相当成熟的水平，其商业地位也日显重要了。
热塑性弹性体热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦称热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber-TPR 或Thermoplastic Vulcanizate-TPV)是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料。
SEBs热塑性弹性体
热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer 简称：TPE）[1]是一类在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，它是由塑料段（硬段）和橡胶段（弹性软段）相连组成的。
分子链间的硬段内聚能较大，通过范德华力等非共价作用相互缔合形成物理交联点，软段则是自由旋转能力较大的高弹性链段。
硬段聚集相分散在软段（橡胶段）形成的连续相基体之间，在形态上属微观多相结构。
在常温下，硬段不仅起到固定软段（弹性链段）的物理交联作用，同时还产生补强作用，而且，这种“物理”交联具有可逆性，即在高温下约束力丧失，呈塑性；温度降至常温时，交联又恢复，起类似硫化橡胶交联点的作用。
由于常温下显示橡胶弹性，而高温下又能塑化成型，故被称为“第三代橡胶”。
热塑性弹性体是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，不仅可以取代部分橡胶，还能使塑料得到改性。
热塑性弹性体所具有的橡胶与塑料的双重性能和宽广的特性，使之在橡胶工业中广泛用于制造胶鞋、胶布等日用品和胶管、胶带、胶条、胶板、胶件以及胶粘剂等各种工业用品。
同时，热塑性弹性体还可代替橡胶大量用在PVC、PE、PP、PS等通用热塑性树脂甚至PU、PA等工程塑料的改性上面，使塑料工业也出现了崭新的局面。
世界上已工业化生产的TPE有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。
它们都是在主链上通过形成硬链段的树脂相和软链段的橡胶相相互牢固组合在一起而成的。
热塑性塑料是在特定的温度范围内能反复加热熔融和冷却硬化的一类塑料。
如聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），聚碳酸酯（PC），聚酰胺（PA），聚甲醛（POM），ABS树脂等。
热塑性弹性体和热塑性塑料的共混性能良好，二者通过共混加工，可以得到性能更为优异的复合材料，成为目前材料科学研究的热点。
热塑性弹性体
热塑性弹性体的结构特征
在高温下，分散相或约束成分又会在热的作用下丧失能力，聚合物经融化或 熔融呈现塑性，这种化学或物理交联性质的可逆性：
• 即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈现塑性。 • 降至常温时，这些“交联”又恢复，而起类似硫化橡胶交联点的作用
由于这种聚合物链结构性没强度和形变特性等物理机械性能，可替 代一般硫化胶制造某些橡胶制品。
与传统化发泡法工艺相比（泡孔密度通常在10^4～10^6个/cm3，泡孔 直径在50～200mm），超临界流体发泡技术所得的微孔材料泡孔密度 一般为10^9～ 10^15个/cm3，泡孔直径小于10mm。
因此，对于密度相同的泡沫材料，基于超临界流体发泡技术所得的 微孔材料具有更高的泡孔密度以及更小的泡孔尺寸，并表现出更优 异的力学性能：泡孔的存在并不会降低材料的强度，相反，裂纹在应 力条件下扩展时，微孔能够使裂纹尖端钝化，阻止了裂纹的进一步扩 展，不但不会造成材料力学性能的损失，还可以改善材料的部分性能。
1.高耐磨性 2.硬度范围广：通过改变TPU各反应组分的配比，可以得到不同硬度的产品，而且随着 硬度的增加，其产品仍保持良好的弹性。 3.机械强度高：TPU制品的承载能力、抗冲击性及减震性能突出。 4.耐寒性突出：TPU的玻璃态转变温度比较低，在零下35度仍保持良好的弹性、柔顺性 和其他物理性能。 5.加工性能好：TPU可采用常见的热塑性材料的加工方法进行加工，如注射、挤出、压 延等等。 6.耐油、耐水、耐霉菌，再生利用性好。
苯乙烯类热塑性弹性体
常见的热塑性弹性体——聚氨酯类热塑性弹性体
TPU是由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI）等二异氰酸酯类分子和大分子 多元醇、低分子多元醇（扩链剂）共同反应聚合而成的高分子材料。
热塑性弹性体
(3)m-sPS PS有三种结构形式，即aPS、sPS、iPS。 aPS热变形温度低、 iPS脆性大； sPS中苯环交 替排列在分子链两侧。 sPS优点：产品熔点高，耐水、热、化学药品、 溶剂(有机溶剂除外)； 密度小、加工前无需干燥、抗水解能力强，成 型性好； 具有与PBT、PA、PPS类似的物理机械性能。 缺点：结晶速度慢、通过加入成核剂可以改进。
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(4)m-E/S共聚物 乙烯 / 苯乙烯相容性较差，使用传统的催化 剂和聚合工艺难于合成出苯乙烯含量超过5%的 性能优良的E/S共聚物。
采用茂金属催化体系合成的 m-E/S无规共聚 物，其 E/S 共聚物的性能可从半晶态类的橡胶类 过渡到非晶态的热塑性塑料。
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m-E/S共聚物应用 当苯乙烯含量小于50%时为半晶质，具有 合成橡胶的性能，优良的抗低温性（-40 度）、耐擦伤性和弹性，主要用于铺路、 房顶沥青的改性和PE及PS的改性剂。 当苯乙烯含量大于50%时为非晶质，用于 汽车密封垫圈和窗用封条，压延板、薄膜、 注塑和吹塑模塑件。
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Байду номын сангаас
m-PE应用
肉肠薄膜 洗洁精包装 洗发精用膜、洗衣粉包装用膜
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(2)m-PP 无规 PP一直被视为等规 PP的副产物，直到 1988 年用茂金属催化剂才制得了高收率的 m-PP 产品。 m-PP较普通齐格勒-纳塔催化剂聚合的PP流 动性好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低。
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家用器皿、薄壁食品包装容器(杯子、盖子)、 薄壁多媒体包装(CD/DVD盒)等。
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已成功地合成出了一系列新型材料 , 如 mLDPE 、 m-LLDPE 、 m-ULDPE 、 m-HDPE 、 m-HMHDPE 、 m-iPP 、 m-sPP 、 m-sPS 、 mCOC( 环烯烃）、茂金属 α- 烯烃共聚物和热塑 性聚烯烃弹性体等。
高分子物理习题参考答案1-6
《高分子物理》标准化作业本参考答案沈阳化工学院材料科学与工程学院《高分子物理》课程组2014.3第一章 高分子链的结构一、 概念1、构型：分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。
2、由于单键的内旋转而产生的分子中原子在空间位置上的变化叫构象。
3、均方末端距：高分子链的两个末端的直线距离的平方的平均值。
4、链段：链段是由若干个键组成的一段链作为一个独立动动的单元，是高分子链中能够独立运动的最小单位。
5、全同立构：取代基全部处于主链平面的一侧或者说高分子全部由一种旋光异构单元键接而成。
6、无规立构：当取代基在主链平面两侧作不规则分布或者说两种旋光异构体单元完全无规键接而成。
二、选择答案1、高分子科学诺贝尔奖获得者中，（ A ）首先把“高分子”这个概念引进科学领域。
A 、H. Staudinger,B 、K.Ziegler, G .Natta,C 、P. J. Flory,D 、H. Shirakawa2、下列聚合物中，（ A ）是聚异戊二烯(PI)。
A 、 CCH 2n CH CH 23B 、O C NH O C NH C 6H 4C 6H 4n C 、 CH Cl CH 2n D 、OC CH 2CH 2O O n O C3、下列聚合物中，不属于碳链高分子的是（ D ）。
A 、聚甲基丙烯酸甲酯，B 、聚氯乙烯，C 、聚乙烯，D 、聚酰胺4、下列四种聚合物中，不存在旋光异构和几何异构的为（ B ）。
A 、聚丙烯，B 、聚异丁烯，C 、聚丁二烯，D 、聚苯乙烯5、下列说法，表述正确的是（ A ）。
A 、工程塑料ABS 树脂大多数是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的三元接枝共聚物。
B 、ABS 树脂中丁二烯组分耐化学腐蚀，可提高制品拉伸强度和硬度。
C 、ABS 树脂中苯乙烯组分呈橡胶弹性，可改善冲击强度。
D 、ABS 树脂中丙烯腈组分利于高温流动性，便于加工。
6、下列四种聚合物中，链柔顺性最好的是（ C ）。
热塑性弹性体SBS结构性能特点及影响因素
热塑性弹性体SBS结构性能特点及影响因素(1) SBS是一种热塑性弹性体，在常温下显示橡胶的弹性，高温下又能够塑化成型，是以苯乙烯和丁二烯为原料，通过无终止阴离子方法聚合的三嵌段共聚物。
按其分子结构，可分为线性和星形两种，分子量一般在几万到几十万。
线形SBS分子内没有交联，星形SBS分子内一般通过四氯化硅偶联。
星形SBS由于其硬段形成的聚集态更密集有序，表现出更典型的热塑性弹性体的性质。
SBS结构如图1所示。
SBS高分子链具有串联结构的不同嵌段：塑性段(硬段)和橡胶段(软段)。
从聚集态结构来看，在室温下，聚苯乙烯和聚丁二烯之间热力学不相容而形成两相结构，形成类似合金的“金相组织”结构。
每个聚丁二烯链段(PB)的末端都连接一个聚苯乙烯链段(P)s，整个体系中聚丁二烯段聚集在一起形成软段，呈现橡胶的高弹性，聚苯乙烯段聚集在一起，形成硬段，呈塑料的高硬度。
随二者组成比率的不同，其两相结构发生从球状到层状变化甚至相反转。
当聚苯乙烯含量少于25%时，球状PS呈分散相；聚苯乙烯含量增加到25%一40%时，PS形态呈柱状；当聚苯乙烯含量进一步增加到40%~60%时，其形态变成PB和PS的交替层状结构，若苯乙烯含量再增加，则将发生相反转，聚苯乙烯为连续相，聚丁二烯为分散相。
在苯乙烯为28%~32%的比率范围内，由于嵌段弹性体中聚苯乙烯内聚能密度较大，故其两端分别与其它聚苯乙烯聚集在一起，形成相畴为10~30mn的球状物(称为微区)作为物理交联点分散在聚丁二烯的连续相中。
聚苯乙烯不仅起到固定弹性链段的物理交联作用，同时也产生一定的补强作用，阻止分子链的冷流，使SBS在常温下具有橡胶的特征。
这种橡胶和通常橡胶的不同之处在于其不需要硫化，而是通过物理交联作用形成网络结构来获得橡胶的高弹性。
SBS物理交联模型如图5.3所示。
图1 SBS结构图5.2 SBS物理交联模型SBS的两相分离结构决定了它具有两个玻璃化转变温度，Tg1为-80℃(聚丁二烯段)，Tg2为80℃(聚苯乙烯段)。
热塑性弹性体(SBS)的合成、改性和应用ppt课件
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• 若将上述得到的官能化聚合物与盐酸、梭 酸、磷酸等反应可将聚合物末端氨基进一
• 步按化。端基基团能有效提高丁苯嵌段聚 合物的粘合性及与金属表面的粘合性能。
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• 第二代SBS • 是在20世纪70年代为了改进线型 • 和星形SBS的耐热氧老化性 • 和耐候性 • 而开发的氢化SBS(SEBS)。
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• 。1980年以后， • 又开发了第三代即反应性SEBS， • 它是在SEBS上引进极性官能团， • 从而赋予其与各种工程塑料 • 良好的相容性和对金属的粘接性。
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复旦大学江明等人 采用乙酸磺酸酰酯将氢化SBS磺化 并分别以各种醋酸盐中和 制备了一系列SBS嵌段离聚物。 这类经化学改性引入少量离子基团的SBS 在水相中能生成尺寸均一的 不含表面活性剂的憎水微球，
有望在药物缓释和胶体科学中得到应用。
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(2)阴离子原位聚合法 采用阴离子原位聚合使丁苯嵌段共聚物 端基改性一直都是SBS改性的热点之一， 由于这种改性方法是在聚合过程中直接生 成的， 故具有很强的使用价值和研究意义。
用。
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• ③以丁基锂为引发剂合成SBS，在没有进 行终止时，可用氯代多元醇(如a－氯代甘 油)进行封端中止，进一步用TDI扩链，合 成含异氰酸酯的SBS，反应式如下：
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• 这种SBS-聚氨酯涂层可浇铸，可用作体育 跑道、防水防腐材料。
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热塑性弹性体
热塑性弹性体TPE/TPR，又称人造橡胶或合成橡胶。
其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油性各项优异性能，同时又具备普通塑料加工方更、加工方式广的特点。
可采用注塑、挤出、吹塑等加工方式生产，水口边角粉碎后100%直接二次使用。
既简化加工过程，又降低加工成本，因此热塑性弹性体TPE/TPR材料已成为取代传统橡胶的最新材料，其环保、无毒、手感舒适、外观精美，使产品更具创意。
因此也是一支更具人性化、高品位的新型合成材料，也是世界化标准性环保材料。
基本资料热塑性弹性体：常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的一类弹性体热塑型弹性体TPEE介绍以及SKYPEL的具体应用领域（参考）TPEE是通过对苯二甲酸1,4-丁二醇及聚丁醇共聚而成，其硬段比例增大可增强物理刚性和化学稳定性，软段比例增大可提高柔韧性和低温性能。
SKYPEL 是SK 化学公司为其工程热塑性弹性体所注册的商品名称。
它是一种酯体系热塑性弹性体(Thermoplastic elastomers)，其柔软性与弹性恢复力酷似橡胶，而机械性强度、耐热性及耐候性方面比橡胶优秀。
颜色有本色，透明，高透明。
不经过硫化工程，与普通热塑性树脂相同，以易于成型加工的树脂根据通常聚酯合成方法妥当调整软链段的共聚物量，从而形成适合各种用途的柔软性与机械性材质。
具有的特性⒈良好抗冲击和抗疲劳性能。
⒉高冲击强度和良好的低温柔韧性。
⒊温度上升时保持良好的性能。
⒋良好的对化学物质，油品，溶剂和天气的抵抗能力。
⒌高抗撕裂强度及高耐摩擦性能。
⒍易加工且具经济性。
⒎良好的可回收性。
常见牌号G130D具有与橡胶相似的挠性、弹性以及机械强度，但它的耐热性和耐候性比橡胶好。
所有等级的KEYFLEX BT都是嵌段共聚物，由聚丁烯—对苯二酸盐的硬（结晶体）段和基于长链的聚醚乙二醇软（非结晶的）段组成。
其属性由硬段到软段的比率来决定。
应用：软管套，以及液压软管带、管道、密封材料G140D具有与橡胶相似的挠性、弹性以及机械强度，但它的耐热性和耐候性比橡胶好。
SEBs热塑性弹性体
热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer 简称：TPE）[1]是一类在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，它是由塑料段（硬段）和橡胶段（弹性软段）相连组成的。
分子链间的硬段内聚能较大，通过范德华力等非共价作用相互缔合形成物理交联点，软段则是自由旋转能力较大的高弹性链段。
硬段聚集相分散在软段（橡胶段）形成的连续相基体之间，在形态上属微观多相结构。
在常温下，硬段不仅起到固定软段（弹性链段）的物理交联作用，同时还产生补强作用，而且，这种“物理”交联具有可逆性，即在高温下约束力丧失，呈塑性；温度降至常温时，交联又恢复，起类似硫化橡胶交联点的作用。
由于常温下显示橡胶弹性，而高温下又能塑化成型，故被称为“第三代橡胶”。
热塑性弹性体是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，不仅可以取代部分橡胶，还能使塑料得到改性。
热塑性弹性体所具有的橡胶与塑料的双重性能和宽广的特性，使之在橡胶工业中广泛用于制造胶鞋、胶布等日用品和胶管、胶带、胶条、胶板、胶件以及胶粘剂等各种工业用品。
同时，热塑性弹性体还可代替橡胶大量用在PVC、PE、PP、PS等通用热塑性树脂甚至PU、PA等工程塑料的改性上面，使塑料工业也出现了崭新的局面。
世界上已工业化生产的TPE有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。
它们都是在主链上通过形成硬链段的树脂相和软链段的橡胶相相互牢固组合在一起而成的。
热塑性塑料是在特定的温度范围内能反复加热熔融和冷却硬化的一类塑料。
如聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯乙烯（PS），聚碳酸酯（PC），聚酰胺（PA），聚甲醛（POM），ABS树脂等。
热塑性弹性体和热塑性塑料的共混性能良好，二者通过共混加工，可以得到性能更为优异的复合材料，成为目前材料科学研究的热点。
热塑性弹性体SBS的合成改性和应用
热塑性弹性体SBS的合成改性和应用热塑性弹性体是一种在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料。
其中，SBS（苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物）作为一种重要的热塑性弹性体，因其独特的性能和广泛的应用，在材料领域占据着重要的地位。
一、SBS 的合成SBS 的合成通常采用阴离子聚合的方法。
在这个过程中，丁二烯和苯乙烯单体在引发剂的作用下，按照特定的顺序进行聚合反应。
首先，引发剂与丁二烯单体反应，形成活性链。
然后，丁二烯进行聚合，形成聚丁二烯段。
接下来，再加入苯乙烯单体，继续聚合形成聚苯乙烯段。
通过控制反应条件和单体的加入量，可以调节 SBS 中苯乙烯和丁二烯的比例，从而影响其性能。
在合成过程中，反应温度、反应时间、引发剂的种类和用量等因素都会对最终产物的性能产生重要影响。
例如，较高的反应温度可能导致聚合反应速度加快，但也可能会引起副反应的发生，从而影响产物的质量和性能。
二、SBS 的改性为了进一步优化 SBS 的性能，满足不同领域的应用需求，对其进行改性是非常必要的。
（一）化学改性通过化学反应在 SBS 分子链上引入新的官能团，以改变其性能。
例如，进行加氢反应可以提高 SBS 的抗氧化性和耐热性。
（二）物理改性物理改性主要包括共混和填充。
将 SBS 与其他聚合物共混，可以综合两者的性能优势。
比如，与聚乙烯共混可以提高其刚性和耐化学腐蚀性。
填充改性则是在 SBS 中加入无机填料，如碳酸钙、滑石粉等，以增强其力学性能和降低成本。
（三）接枝改性通过在 SBS 分子链上接枝其他聚合物链段，赋予其新的性能。
比如接枝丙烯酸酯类聚合物，可以提高其对极性材料的粘结性能。
三、SBS 的应用（一）橡胶制品SBS 在橡胶制品领域有着广泛的应用，如制造轮胎、胶管、胶带等。
由于其具有良好的弹性和耐磨性，能够为这些产品提供优异的性能。
（二）塑料改性作为塑料改性剂，SBS 可以提高塑料的抗冲击性能和柔韧性。
例如，在聚苯乙烯中加入 SBS，可以显著改善其脆性。
TPE(热塑性弹性体)
TPE(热可塑性弹性体) 概論一、热塑性弹性体（TPE ）的定义 热塑性弹性体（t h e rmopl a sticel as to 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料中间的特征。
二、橡胶与塑料的基本性质 TPE 为同时具有橡胶（或弹性体）与塑料之性质的材料，故以下先对橡 胶、塑料的基本性质做一简介。
应 力应 变图 1-1 各种物体的应力—应变特性包括橡胶（或弹性体）及塑料的高分子材料，其代表性的物理性质，可由应力— 应变的特性看出。
图 1-1 为各种高分子材料的试片，在被拉伸时表现的应力— 应变行为。
图中箭头则表示试片受到拉伸及放松时，应力—应变的变化。
钢铁是伸长率（应变）很小的材料，其应力—应变性质如 1 所示，是可 恢復原狀的完全弹性体。
而粘土则是完全的塑性体，如2所示，为完全无法回復。
至于高分子物质则兼具弹性体与塑性体的性质，为粘弹性体3的行为，但橡胶（或弹性体）较塑料更接近于完全弹性体。
由于多數塑料为粘弹性体，要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容易，较大的差異为热塑性弹性体在常温下具有高伸长率、高回弹率、低压缩永久另一最大区别是分子结构的差異，由于TPE具必定由橡胶成分（即软质段，soft segment）与塑料成）所构成，软质段具有弹性，而硬质段则在常温时发。
但当温度上升时，硬质段的塑料成分会熔而成为可塑性变形，如同塑料般加工时成型。
，TPE含有硬质段及软质段，分類的方法通常是異來分几大類，再以软质段、硬质段之分子固定方式之不同细分。
可形成软质段的另一方面，形成硬质段的分子可使用以下塑料：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚異戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。
依TPE主链上分子构造的差異，可大分为如图1-2。
图 1-2. SBSSISTPS （苯乙烯系） SEBS（苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物，SBC ） SEPS 其它 TPO （单纯混掺型）聚烯系TPV （动态加硫型） TPERB （间规聚合 1.2BR ） 聚二烯系 TPI （反式聚異戊二烯）TPNR （PP/天然橡胶）氯系 TPVC （硬质：PVC ，软质：PVC 或 NBR ）TPU 系（热塑性聚氨酯）TPEE 系（聚醚酯弹性体） 工程塑料系 TPA 系（聚酰胺系）氟素系TPE 的另一种分類法，为依巨观构造的差異，分为纯 TPE 及混掺 TPE 。
热塑性弹性体(TPE)
热塑性弹性体（TPE）一、热塑性弹性体的基本概念热塑性弹性体是在高温下能塑化成型，而在常温下能显示硫化橡胶弹性的一类新型材料。
这类材料兼有热塑性塑料的加工成型性和硫化橡胶的高弹性性能。
热塑性弹性体有类似于硫化橡胶的物理机械性能，如较高的弹性、类似于硫化橡胶的强力、形变特性等。
在性能满足使用要求的条件下，热塑性弹性体可以代替一般硫化橡胶，制成各种具有实用价值的的弹性体制品。
另一方面，由于热塑性弹性体具有类似于热塑性塑料的加工特性，因而不需要使用传统的橡胶硫化加工的硫化设备，可以直接采用塑料加工工艺，如注射、挤出、吹塑等。
从而设备投资少、工艺操作简单、成型速度快、周期短、生产效高。
此外，由于热塑性弹性体的弹性和塑性两种物理状态之间的相互转变取决于温度变化，而且是可逆的，因而在加工生产中的边角料、废次品以及用过的废旧制品等，可以方便地重新加以利用。
热塑性弹性体优异的橡胶弹性和良好的热塑性相结合，使其得到了迅速发展。
它的兴起，使塑料与橡胶的界限变得更加模糊。
目前，热塑性弹性体的种类日趋增多，根据其化学组成，常用的有四大类。
1、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）。
按其合成所用的聚合物二醇又可分为聚醚型和聚酯型。
2、苯乙烯嵌段类热塑性弹性（TPS）。
典型品种为热塑性SBS弹性体（苯乙烯一丁二烯一苯乙烯三嵌段共聚物）和热塑性SIS弹性体（苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯三嵌段共聚物）。
此外，还有苯乙烯一丁二烯的星形嵌段共聚物。
3、热塑性聚酯弹性体（TPEE）。
该类弹性体通常是由二元羧酸及其衍生物（如对苯二甲酸二甲酯）、聚醚二醇（分子量600～6000）及低分子二醇的混合物通过熔融酯交换反应而得到的均聚无规嵌段共聚物。
4、热塑性聚烯烃弹性体（TPO）。
该类弹性体通常是通过共混法来制备。
如应用EP（D）M（即具有部分结晶性质的EPM或EPDM）与热塑性树脂（聚乙烯、聚丙烯等）共混，或在共混的同时采用动态硫化法使橡胶部分得到交联甚至在橡胶链上接枝聚乙烯或聚丙烯。
关于热塑性弹性体的介绍
热塑性弹性体（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）也称热塑性橡胶（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ ｒｕｂｂｅｒ），是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性，在常温显示橡胶高弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料。
也是继天然橡胶、合成橡胶之后的第三代橡胶，简称ＴＰＥ或ＴＰＲ。
热塑性弹性体聚合物链的结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段。
树脂段的链段间作用力足以形成物理“交联”，橡胶段则是具有较大自由旋转能力的高速性链段，而塑料和橡胶段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。
正是由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可逆性，导致热塑性弹性体一方面在常温下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能，可替代一般硫化胶来制造某些橡胶制品；另一方面，在高温下塑料段会软化或熔化，在加压下呈现塑性流动，呈现热塑性塑料的加工特性。
种类热塑性弹性体的种类很多，包括：苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、聚酰胺热塑性弹性体、乙烯共聚物热塑性弹性体等。
加工特点热塑性弹性体可用标准的热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型，如挤出、注射、吹塑等，不需硫化就可制造生产橡胶制品，节约投资，能耗低，工艺简单、加工周期缩短，生产效率高，加工费用低，边角废料可回收使用，节省资源，也对环境保护有利。
热塑性弹性体的缺点和不足包括：加工前需进行干燥，要求成批生产，特别是由于在高温下易软化，因此所制产品的使用温度有一定限制，而且低硬度热塑性弹性体品种数量有限。
热塑性弹性体的应用范围非常广泛，包括在胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管、涂料、挤出制品、掺合剂等等方面有大量使用，除了不适于制造充气轮胎外，轮胎橡胶制品很多已可用热塑性弹性体取代。
当然汽车零部件仍是热塑性弹性体，未来消费量将从２００１年的４４．５万吨提高到２００６年的６０．５万吨。
汽车工业用热塑性弹性体主要是聚烯烃热塑性弹性体，它在常温下呈现橡胶弹性，具有价格低、密度小、弯曲弹性模量高、低温抗冲击性能好、流动性好、易加工和可重复使用等特点。
《橡胶弹性理论》PPT课件_OK
• NR，加1~5% S 弹性体 • NR，加10~30% S 硬质橡胶
20
• 4.结晶度：愈少较好
• PE、PP结晶成塑料。
EPR无规共聚破坏结晶形成橡胶。
• 5.分子量
• 从热机械曲线可知，显示高弹态温度范围是在Tg~ Tf之间，而Tg~ Tf的温度范围随分子量的增加而逐 步加宽。因此需要一定的分子量。
线性增加。且具有不可逆性 (irreversibility)。
• 而高分子材料在外力作用下，和其
他材料相比，有着显著的粘弹性特
征。例如：当外力作用在交联橡胶
上时，普弹形变瞬时发生，高弹形
变缓慢发展，外力除去后，经过弹
性恢复还保留着随时间增加而逐渐
恢复的滞后形变。上述高弹形变及
滞后形变实际上包含着可逆的弹性
15
• 4.橡胶的弹性模量随温度的升高而增高，而一般固 体材料的模量是随温度的升高而下降（定拉伸比）。
• 橡胶在拉伸时，体积几乎不变 υ=0.5 • 先用分子热运动的观点，定性说明橡胶弹性特征。 • 具有橡胶弹性的高聚物，室温下已处于玻璃化温度
以上，加之分子链柔顺性好，自发处于卷曲状态， 在外力作用下，大分子线团容易伸展开来。
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共混型热塑性弹性体报告 ppt课件
LOGO
报告内容
研究背景 研究目的 实验方案 研究进度安排
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研究背景
热塑性弹性体 TPE
塑料的特点：高 温下，可塑化成 型
橡胶的特点：室 温下，具有高弹 性
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研究背景
➢ 橡胶：高的弹性及曲饶性能
➢ 塑料：高的撕裂强度、冲击强度以及一定的硬度 和定型性
➢ 有些使用场合要求同时具有这两种特性，如：运 动鞋的帮跟；机械密封件（圈）等
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研究背景
❖ TPE在制品成型加工方法上的优点：
非胎橡胶制品很多已用TPE取代
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研究背景
锦湖轮胎为降低成本，大量 使用废料返炼胶，使得整个 轮胎的性能衰减。。
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造成PP的降解 复合硫化体系：既有S-S键又有C-C键。同时，由于
DCP用量少，对PP的降解作用不明显，故性能最佳
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研究内容
➢ 1、研究体系：ENR/PP、ENR/PVC ➢ 2、研究内容：最佳硫化体系（硫磺、DCP、酚
醛树脂）及橡塑比，最佳增容体系（PP-g-MAH 、Ph-PP、PP-MMA）。
研究背景
动态硫化热塑性弹性体（TPV）
➢ 动态硫化：就是在热塑性树脂中混入橡胶，在熔融混合 的同时使橡胶高度交联，使交联的橡胶成微粒分散于树 脂基质中。
好的热塑性 要求
树脂相必须是连 续相
✓ 殷敬华等人对EPDM/PP动态硫化前后的形态结构进行了 研究：硫化前，橡塑比为60/40时就会发生相反转。硫 化后，当橡塑比为80/20时，橡胶仍为分散相。
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4.2.6微孔高分子材料
内部具有大量微小气孔的一类高分子材料称 为微孔高分子材料。
以树脂为基体的称泡沫塑料 以生胶或乳胶为基体的称为泡沫橡胶 微孔高分子材料具有质轻、绝热、吸音、防
震、耐潮湿、耐腐蚀等优良特性。主要用 作保温材料、隔音材料、防震材料以及坐 垫和床垫等。
4.3 纤维
凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条 状或丝状的高分子材料均称纤维。
4.2.5 热塑性弹体
热塑性弹性体是一种在常温为橡胶高弹性、高温下又能 塑化成型的高分子材料。它是不需要硫化的橡胶，被认 为橡胶界有史以来最大的革命。
热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料 的工艺加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热硫化， 因而使用简单的塑料加工机械即可很容易地制成最终产 品。
它可分为天然纤维（如羊毛、蚕丝、棉花、 麻等）和化学纤维。
化学纤维是人造纤维和合成纤维的总称
• 人造纤维：是以天然聚合物如纤维素和蛋白 质等改性而成，如粘胶纤维、醋酸纤维、蛋 白质纤维等；
• 合成纤维：是由合成的聚合物经纺丝而成， 如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（涤纶）、聚 酰胺（锦纶）、聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、 聚丙烯（丙纶）、聚丙烯腈（腈纶）、聚氯 乙稀（氯纶）、聚氨酯弹性体纤维（氨纶）、 芳香族聚酰胺纤维（Kevlar）等。
耐热性和耐碱性较差。
4.3.3.2 人造纤维
人造纤维是以天然聚合物为原料，经过化学 处理与机械加工而制得的化学纤维。
具有与天然纤维相似的性能，有良好的吸湿 性，透气性和染色性，手感柔软，富有光 泽。
人造纤维按化学组成可分为：再生纤维素纤 维，纤维素酯纤维，再生蛋白质纤维
1、黏胶纤维 粘胶纤维—以天然纤维如木质纤维、棉纤维、禾本
3、弹力丝加工 4、膨体纱加工 以腈纶为主，利用其热塑性制得的具有膨松性的纱线。
4.3.3 天然纤维和人造纤维 4.3.3.1天然纤维 植物纤维主要是棉纤维和麻纤维 动物纤维主要是羊毛和蚕丝 （1）棉纤维强度较低，延伸率较低，但湿强度较高。 （2）麻纤维组成与棉纤维相似，干、湿强度高，延伸率较
低，初始模量高；耐腐蚀性好 。 （3）毛纤维弹性好，吸湿率较高，耐酸性好。但强度低，
4.3.2纤维的制备工艺
生产工序 纺丝熔体或溶液的制备 纺丝 后加工
纺丝是纤维生产过程的核心工序，对纤维的结 构及性能有重要影响。
根据纺丝前原料的状态的不同，将纺丝分为熔 体纺丝和溶液纺丝。
溶液纺丝中，由于凝固机理不同，又分为湿法 纺丝和干法纺丝。
纤维的后处理
1、短纤维的后处理，包括集束、牵伸、水洗、 上 油、干燥、热定型、卷曲、切断、打包等。
科植物纤维（如甘蔗渣、芦苇、麦杆等）为原料， 经纤维素黄酸酯溶液以湿法纺丝制成的。
• 粘ห้องสมุดไป่ตู้纤维的性质与棉极为相似，吸湿、透气、易 染色、抗静电、易于纺织加工，制成的织物花色 鲜艳，穿着舒适。
• 但粘胶纤维的的湿态强度大大低于干态强度，且 缩水性较大，纤维吸水后膨化，织物在水中易变 硬。
• 粘胶纤维应用广泛，其长丝称为人造丝， 可织成各种平滑柔软的丝织品，毛型短纤 维俗称人造毛，是毛纺厂重要的原料，棉 型粘胶短纤维俗称人造棉，可织成各种色 彩绚丽的人造棉布。
4.3.4合成纤维
合成纤维具有优良的物理、机械性能和化学 性能，如强度高、密度小、弹性高、耐磨 性好、吸水性低、保暖性好、耐酸碱性好、 不会发霉或虫蛀等。某些特种合成纤维还 有耐高温、耐辐射、高弹力、高模量等特 殊性能。
• (3) 用途：产品主要形式为长丝，常用于制作高级 仿丝织品物。
4、再生蛋白质纤维
是以动物或植物蛋白质为原料制成。主要品种有酪 蛋白纤维、大豆蛋白质纤维、玉米蛋白质纤维、 花生蛋白质纤维等。其物理和化学性质与羊毛相 近似，染色性很好。但强度一般较低，湿态强度 更差，因而应用不广泛。通常切断成断纤维，可 在毛纺机上纯纺或与羊毛、粘胶短纤维和锦纶短 纤维等混纺。
• ①加工工艺简单，工序少，加工周期短，生产效率高，可 节省加工费用，降低最终产品的成本；
• ②加工助剂和配合剂较少，可节省产品质量控制和检测的 费用；
• ③材料可反复使用，可以说生产中无废料； • ④产品尺寸精度高，质量轻。
SBS树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯和 丁二烯的三嵌段共聚物。其分子链的中段 是聚丁二烯，两端是聚苯乙烯，SBS具有 两相结构，橡胶相PB连续相，PS形成微区 分散在橡胶相中，起物理交联作用。
2、醋酯纤维
• 以醋酸纤维素为原料经纺丝制得的人造纤 维。醋酯纤维分为二型醋酯纤维和三醋酯 纤维两类。通常醋酯纤维即指二型醋酯纤 维。
3、铜铵纤维
• (1) 制备：将纯净的纤维素溶于氢氧化铜的氨溶液 中，再经混纺而成。
• (2) 特性：颜色洁白，光泽悦目，手感柔软，丝质 感强，相对密度1.5，断裂强度1.59~2.39 cN/dtex 。伸长率（10%~17%）与蚕丝相仿，定 长纤维的伸长率30%~38%，优于羊毛。回潮率低 于粘胶纤维，弹性和耐皱性较好。以“铜氨丝” 等商品闻名。制造成本比粘胶纤维高些，但强度 胜过粘胶纤维，对节能和环保方面有利。
集束：将纺制出的若干丝束合并成一定粗细的大股丝束。 热定型：进一步调整已经牵伸纤维的内部结构。 上油：使纤维表面覆上一层油膜，赋予纤维平滑柔软的手感，
降低纤维间或纤维与金属间的摩擦，使加工过程顺利进行， 并使其湿度增加，改善纤维的抗静电性能。 切断：将纤维切割成规定长度的短段，以使合成纤维在纺丝 加工过程中适应混纺的棉、毛等天然纤维的长度和纺丝加 工设备的特殊需要。
热塑性弹性体结构特征
1、交联是可逆的 2、硬段和软段 3、微相分离结构
弹性相提供类似橡胶的弹性和柔软性，而硬相 既提供刚性和强度，又提供热可逆的约束形式， 这些约束形式在非动态硫化胶类TPE中还起到物理 交联点的作用，使弹性相象硫化橡胶一样具有优 良的弹性和强度。
与橡胶相比，这些材料的其他优势有：
2、长丝加工 长丝加工包括拉伸、加捻、复捻、热定型、络丝、分级、
包装等
• 加捻（长丝独有）的目的主要是使复丝中各根单纤维紧 密地抱合，避免在纺织加工时发生断头或紊乱现象，并 使纤维的断裂强度提高。
• 络丝：将经过压洗、定型后的纤维在络丝机上由有孔的 丝筒退绕至锥形筒管，形成双斜面宝塔形式，以便运输 和纺织加工。