TPE(热可塑性弹性体)

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（thermoplastic elastomer ，简记：TPE ）是指在常温下具 有加硫橡胶的性质（即弹性体的性质），在高温下又可以塑化变形之高分子 材料。它可以用塑料的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成 型、T-Die 流延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5~10 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

，要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容

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的种類很多。如上所述，TPE含有硬质段及软质段，分類的方法通常是

以影响最大的主链分子构造的差異來分几大類，再以软质段、硬质段之分子固定

方式之不同细分。可形成软质段的分子包括以下的橡胶：聚丁二烯（BR）、聚異戊二

、丁基橡胶（IIR）、聚異丁烯、、天然橡胶（NR）、乙烯—丙烯橡胶（EPDM）

烯（IR）

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.SBS

SIS

TPS（苯乙烯系）SE BS

（苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物，SBC）SE PS

其它

TPO（单纯混掺型）

聚烯系TPV（动态加硫型）

TPE RB（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。

纯TPE是指一个分子链中，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分子聚合物；混掺型TPE则是将作为软质段的橡胶成分，与为硬质段的塑料成分，二者混掺制成，以苯乙烯系及氯系TPE 为主流，用途逐渐扩大。

四、TPE的性能比较

表1为主要TPE之各种性能比较。兹再将工业上常用之TPE主要特性作一概括性說明：

1.TPU（热塑性聚氨酯）：

TPU主要由(1)短链二醇与異氰酸酯反应所得PU作硬质段，

（2）长链二醇与

異氰酸酯反应所得PU作软质段，二者构成直链狀多嵌段的共聚物即为TPU。TPU

主要依其软质段之聚醇分兩大系列：聚醚系及聚酯系，然后可内细分为PTMG、PEG（polyoxyethylene glycol）、PPG（polyoxypropylene glycol）、AD P（Adipic ester 系）、PC L（caprolacton 系）、P C（polycarbonate 系）等，TPU中软质段的差異，对物

性所形成的影响如下：

优—性能—劣

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

低温特性PTMG>PCL>ADP

反发挥性PTMG>PCL>ADP

耐水性PC>PTMG>PCL>ADP

耐热老化性PC>PCL>ADP>PTMG

耐油性ADP>PCL>PTMG

PU的硬质段所用的二異氰酸酯亦有许多种，但适于TPU的硬质段则很少。最重要的二異氰酸酯则为MDI与TDI。

TPU在性能及加工工艺上有以下主要特点：

优点：

耐磨耗性为各類TPE中最大的

具高强度、高韧性、高透明的特性

抗疲勞性、耐寒性、耐油性佳

环保无毒可回收，可用于医療器材

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