热塑性弹性体

热塑性弹性体的研究进展

学号：1132401139 姓名：张鑫

摘要：热塑性弹性体(TPE)兼具塑料和橡胶的特性，是近年来发展较快的一种新型高分子材料。文章介绍了苯乙烯类、聚氨酯类和聚烯烃类3类消耗量最大的热塑性弹性体，并对聚烯烃类热塑性弹性体中采用动态硫化技术制备的热塾巨硫化橡胶的国内外研究进展进行了综述。

关键词：热塑性弹性体(TPE)，苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)，聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)，聚烯烃类热塑性弹性体(n)())，热塑性动态硫化橡胶(TPV)

Recent developments for thermoplastic elastomerLiuCongcong Wu Shemao Zhang Liqun (Center of Advanced Elastomer Materials，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029)Abstract Thermoplastic elastomers(TPEs)combine the elastic and mechanical properites of rubbers with the meltprocessability Of thermoplastic．A introduction will be given about the properities and applications of thermoplastic sty—rene，thermoplastic polyurethane and themoplastic polyolefin．A overreview will be given on the recent scientific of thermo—plastic vulcanisates．Key words thermoplastic elastomer(TPE)，thermoplastic styrene(TPS)，thermoplastic polyurethane(TPU)，the—moplastic polyolefin(TPO)，thermoplastic vulcanisate(TPV)

目前，热塑性弹性体工业发展迅速，新品种不断涌现，商业地位日益莺要。热塑性弹性体(TPE)主要为嵌段或接枝聚合物，其中一相为橡胶相，贡献弹性，另一相为树脂，使热塑性

弹性体具有强度，同时凭借链间作用力形成物理交联点，物理随温度的变化呈可逆变化，显示了热甥性弹性体的塑料加工特性。

据印度Bharat Book Bureau日前的分析，世界热塑性弹性体(TPE)年增长率需求为6．4％，2011年将增长至350万t。同期内，产值甚至将年增长7．8％，达到137亿美元。这是由

于TPE使用数量增长，以及能源价格的持续上升而提高了TPE生产成本。虽然美国仍是肚界上某些产品如烯烃类TPE最大的牛产国，但中国占世界市场的份额预计将于2011年增长到35％。到2011年，中国将发展成为世界最大数量的TPE生产国。在用TPE部件制造的许多关键产品生产方面，中国将快速扩大并使之多样化，尤其足较高性能的材料如

共聚酯弹性体(COPE)和热塑性硫化弹性体(TPV)。目前工业化生产的TPE按制备工艺，主要分为以下几类：

1苯乙烯类热塑性弹性体

苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体是最早研究的热翅性弹性体，主要包括SBS、氢化sBs(SEBs)、SIS和氢化SIS等，是目前世界上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体。从用角度来看，苯乙烯类热塑性弹性体最令人感兴趣的是室温下它的性能与硫化橡胶相似，另外它的弹性模量异常高，并且不随相对分子质量变化n]。苯乙烯类热塑性弹性体凭借

其强度高、柔软、具有橡胶弹性、永久变形小的特点，在制鞋业、塑料改性、沥青改性、防水涂料、液封材料、电线、电缆、汽车部件、医疗器械部件、家用电器、办公自动化和胶粘剂等方面具有广泛的应用。SBS和SIS的最大问题是不耐热，使用温度一般不超过

80"C。同时，其强伸性、耐候性、耐油性、耐磨性能等也都无法同橡胶相比。其改性后的氢化SBS(SEBS)和氧化SIS，在实际应用中的性能远远高于普通的线型和星型SBS，使用温度可

达130℃，尤其是具有优异的耐臭氧、耐氧化、耐紫外线和耐气候性能，在非动态用途方面可与乙丙橡胶媲美[2{]。巴陵石化作为我国最大的苯乙烯热塑性弹性体的生产基地，通过对SBS、SEBS极化改性，对SBS选择性加氢等技术，以达到提高产品性能，降低成本的目的[4]。关于SEBS的研究主要集中在两个方面：一方面SEBS自身作为相容剂和增韧剂，另一方面是SEBS作为基体参与材料的共混。为增加SEBS与聚合物的相容性，减小界面张力，通常采用溶液接枝改性和共混改性的方法[5]。最常见的SEBS改性方法是将其与马来酸酐接枝，作为尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)等工程塑料类“合金”的增容剂。热甥性握料如聚丙烯(PP)经常被用于改性SEllS弹性体。一方面，用热塑性塑料改性SEBS可以降低其熔融粘度，使SEBS易于加工：另一方面，热塑性塑料可有效地改善SEBS弹性体体系的力学性能；此外，热塑性塑料价格低廉，可降低SEBS弹性体材料的成本。

2聚氨酯类热塑性弹性体

聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)一般是由平均相对分子质量为600～4000的长链多元醇(聚醚或聚酯)和相对分子质量为61～400的扩链剂及多异氰酸酯加成聚合的线性高分子材料。TPU 大分子主链中长链多元醇(聚醚或聚酯)构成软段，主要控制其低温性能、耐溶剂性和耐候性，而扩链剂及多异氰酸酯构成硬段。由于硬、软段的配比可以在很大范围内调整，因此所得到的热塑性聚氨酯既可以是柔软的弹性体，又可以是脆性的高模虽塑料，也可制成薄膜、纤维，是目前TPE中唯一能够做到的品种[1]。TPU具有极好的耐磨性、耐油性和耐寒性，对氧、臭氧和辐射等都有足够的抵抗能力，同时作为弹性体具有很高的拉伸强度和断裂仲长率，还兼具压缩永久变形小、承载能力大等优良性能。近年TPU已在国民经济的许多领域如制鞋行业、医疗卫生、服装面料和国防用品等行业得到了广泛的应用。但其缺点是：耐老化性差、湿表面磨擦系数低、容易打滑，而且TPU具有强极性；在加工过程中，当剪切作用强烈时，内部易发热，从而发牛降解。其熔体黏度对温度依赖性强，较小的温度变化就能引起其黏度的急剧变化，因而加工温度范围窄，再加之成本较高，价格昂贵进一步限制了TPU的推广应用。近年来，国内外对TJ)U聚合物共混技术的研究比较活跃，通过相容共混技术，在TPU 中掺杂廉价聚合物，如TPU与PVC共混，从而达到降低成本、改善某些特殊性能的目的嘲；或者将TPu作为一些聚合物的改性剂，适宜的TPU种

类和CPE制成的二元TPu／CPE合金能明显改善TPU的加工性能，并基本保持TPU优良的耐油性和耐寒性；TPU与ABS可以任意比共混，TPU与ABS共混时产生协同作用，得

到相应各组分的性能满足不同用途的需要。在ABS中添加TPU，材料的耐磨性、韧性、低温性能提高，同时材料的涂饰性能、耐化学性能及耐油性能有明显的改善；在TPU中添加ABS，材料的密度、断裂伸长率下降、撕裂强度、模量增加、成本下降，而耐臭氧及加工性能有所改善[7{]。

3聚烯烃类热塑性弹性体

聚烯烃类热塑性弹性体(硼叼)主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3种类型，其中采用茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性体乙烯一辛烯共聚物(POE)和动态硫化法制备的热塑性动态硫化胶是两种主要的聚烯烃类热翅性弹性体。3．1 茂金属聚烯烃弹性体乙烯一辛烯共聚物茂金属催化剂与一般传统的Ziegler-Natta催化剂相比，具有理想的单一活性中心，因mi能精密控制相对分子质量分布、共聚单体含量及其在主链上的分布和结晶结构。合成的聚合物是高立构规整聚合物，相对分子质量分布很窄，从而能准确控制聚合物的物理机械性能和加工性能。采用茂金属催化剂合成的聚烯烃热塑性弹性体乙烯一辛烯共聚物(POE)--方面它有很窄的分子量分布和短支链分布，因而具有优异的物理机械性能(高弹性、高强度、高伸长率)和良好的低温性能，又由于其分子链是饱和的，所含叔碳原子相对较少．因而具