TPE类型介绍

TPE介绍

热可塑性弹性体Thermoplastic Elastomer

一、热塑性弹性体（TPE）的定义

热塑性弹性体（thermoplastic Elastomer，简称：TPE）是指在常温下具有硫化橡胶的性质（即弹性体的性质），在高温下又可以塑化变形之高份子才料。它可以用塑胶的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、T-Die押出成型等, 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胶中间的特征。

二、橡胶与塑胶的基本性质

TPE为同时具有橡胶（或弹性体）与塑胶之性质的才料，故以下先对橡胶、塑胶的基本性质做一简介。包括橡胶（或弹性体）及塑胶的高份子才料，其代表性的物理性质，可由应力-应变的特性看出。钢铁是伸长率（应变）很小的才料，其应力-应变性质如1所示，是可恢复原状的完全弹性体。而粘土则是完全的塑性体，为完全无法回复。至于高份子物质则兼具弹性体与塑性体的性质，为粘弹性体的行为，但橡胶（或弹性体）较塑胶更接近于完全弹性体。由于多数塑胶为粘弹性体，要具体描述热塑性弹性体与一般塑胶的区别并不容易，较大的差异为热塑性弹性体在常温下具有高伸长率、高回弹率、低压缩永久变形率、及低脆化温度等特性。另一最大区别是份子结構的差异，由于TPE具有加硫橡胶的性质，表示TPE必定由橡胶成份（即软质段，soft segment）与塑胶成份（即硬质段，hard segment）所構成，软质段具有弹性，而硬质段则在常温时发挥架桥点一般的作用，可防止塑性变形。但当温度上升时，硬质段的塑胶成份会熔融，失去作为架桥点的作用，而成为可塑性变形，如同塑胶般加工时成型。

三、TPE才料的种类：

TPE的种类很多。如上所述，TPE含有硬质段及软质段，份类的方法通常是以影响最大的主链份子構造的差异来份几大类，再以软质段、硬质段之份子固定方式之不同细份。可形成软质段的份子包括以下的橡胶：聚丁二烯（BR）、聚异戊二烯（IR）、天然橡胶（NR）、乙烯-丙烯橡胶（EPDM）、丁基橡胶（IIR）、聚异丁烯、聚乙烯-聚丁烯、非结晶性聚乙烯、聚醚、聚酯等。

另一方面，形成硬质段的份子可使用以下塑胶：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚异戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。

TPE的另一种份类法，为依巨观構造的差异，份为纯TPE及混掺TPE。纯TPE是指一个份子链中，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份子聚合物；混掺型TPE则是将作为软质段的橡胶成份，

与作为硬质段的塑胶成份，二者混掺制成，以苯乙烯系及氯系TPE为主流，用途逐渐扩大。

1.TPU（热塑性聚氨酯）

TPU主要由(1)短链二醇与异氰酸酯反应所得PU作硬质段，长链二醇与异氰酸酯反应所得PU作软质段，二者構成直链状多嵌段的共聚物即为TPU。TPU主要依其软质段之聚醇份两大系列：聚醚系及聚酯系，然后可内细份为PTMG、PEG（polyoxyethylene glycol）、PPG（polyoxypropylene glycol）、ADP（Adipic ester系）、PCL（caprolacton系）、PC（polycarbonate系）等，TPU中软质段的差异，对物性所形成

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 < PCL < PTMG

低温特性PTMG > PCL > ADP

反发挥性PTMG > PCL > ADP

耐水解性PC > PTMG > PCL > ADP

耐热老化性PC > PCL > ADP > PTMG

耐油性ADP > PCL > PTMG

PU的硬质段所用的二异氰酸酯亦有许多种，但适于TPU的硬质段则很少。最重要的二异氰酸酯则为MDI与TDI。

TPU在性能及加工上有以下主要特点：

优点：

＊耐磨耗性为各类TPE中最大的

＊具高强度、高韧性、高透明的特性

＊抗疲劳性、耐寒性、耐油性佳

＊环保无毒可回收，可用于医疗器才

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

2.TPO（聚烯系弹性体）

TPO的硬质段为PP或PE等聚烯，软质为EPDM（三元乙丙胶）等橡胶，将两者良好的混掺即得TPO。由于TPO与软质或硬质聚烯的差异又是并不明显，故难以下正确定义。但通常以橡胶成份20»¥上，且弯曲弹性率690MPa以下之聚烯才料，可称为TPO。TPO一般专指单纯将聚烯与橡胶进行物理性混掺，使橡胶以微细粒子形态份散于聚烯基才中而成。此时所用之橡胶粒子可以是未加硫或已部份加硫的。若是使用已部份加硫的橡胶，TPO的性质会较好，但若加硫程度太高，则在聚烯中的份散变劣，使TPO 性质降低，故橡胶的加硫程度要谨慎控制。若于混掺过程，同时使橡胶起加硫反应而制成之TPO，则称为TPV（动态加硫型TPO）。另一类TPO，则于聚合反应器中，将硬质段部份与软质段部份直接以共价链聚合而得，此类TPO以Metallocene（茂金属）触媒聚合而成，另称为M-POE，因不需混掺的成本且易控制聚合度及接枝率，因此在性能及价格上应较传统TPO具竞争力。

TPO在性能及加工工艺上有以下主要特点：

优点：

＊比重最小、价格低

＊耐寒/热型、耐酸/碱性佳（仅次于TPEE）

＊耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性佳

＊加工性佳、易成型大型制品

缺点：

☆易受非极性溶剂，如汽油、芳香族溶剂侵蚀

☆抗拉强度低（可以填料补强）

☆压缩永久变形度大

☆耐磨性及拉伸回弹性差