热塑性弹性体TPE.ppt
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1、热热塑性塑性弹弹性体性体TPETPE 前言前言热热热热塑性塑性塑性塑性弹弹弹弹性体,英文名称是性体,英文名称是性体,英文名称是性体,英文名称是Thermoplastic Thermoplastic Thermoplastic Thermoplastic ElastomerElastomerElastomerElastomer,所以通常,所以通常,所以通常,所以通常简简写成写成写成写成TPETPETPETPE,又称,又称,又称,又称为热为热塑性橡胶,英文名称是塑性橡胶,英文名称是塑性橡胶,英文名称是塑性橡胶,英文名称是Thermoplastic Thermoplastic Thermoplast
2、ic Thermoplastic RubberRubberRubberRubber,通常,通常,通常,通常简简写写写写为为TPRTPRTPRTPR,所以我,所以我,所以我,所以我们们通常在通常在通常在通常在广广广广义义上上上上认为认为TPETPETPETPE和和和和TPRTPRTPRTPR是没有区是没有区是没有区是没有区别别的,都是的,都是的,都是的,都是热热塑性塑性塑性塑性弹弹性体的性体的性体的性体的简简称。称。称。称。1 1.什么是什么是热热塑性塑性弹弹性体?性体?热热塑性塑性弹弹性体就是一种具有橡胶的高性体就是一种具有橡胶的高弹弹性,性,高高强强度,高回度,高回弹弹性,又具有可注塑加工的
3、性,又具有可注塑加工的特征的材料,又称特征的材料,又称为为人造橡胶或合成橡胶。人造橡胶或合成橡胶。热热塑性塑性弹弹性体既具有性体既具有热热塑性塑料的加工性塑性塑料的加工性能,又具有硫化橡胶的物理性能,可能,又具有硫化橡胶的物理性能,可谓谓是是塑料和橡胶塑料和橡胶优优点的点的优势组优势组合。合。2 2.热热塑性塑性弹弹性体性体TPETPE分分类 热热塑性塑性弹弹性体按其构成方式可分成两大性体按其构成方式可分成两大类类,即,即,嵌段共聚物嵌段共聚物类类(苯乙(苯乙烯烯系、共聚系、共聚酯酯、聚氨、聚氨酯酯、聚、聚酰酰胺)和胺)和热热塑性塑料塑性塑料/弹性体共混物和合金性体共混物和合金类(热塑性聚塑性
4、聚烯烃和和热塑性硫化物)。塑性硫化物)。这这两两类类TPETPE均均为两相体系,其中两相体系,其中热塑性塑料硬相通塑性塑料硬相通过化学或力学的方式与化学或力学的方式与弹性体性体软相相锁接在一起,接在一起,因此因此TPETPE具有两相的具有两相的综合性能。合性能。3 3.TPETPE系列系列产品品分分类TPETPE的种的种类类TPETPE合成型苯乙苯乙烯类烯类(SBC)(SBS(SBS、SIS、SEBS、SEPS)橡塑共混型烯烃类烯烃类(TPO)(TPO(TPO、TPV)(POE合成型合成型)合成型双双烯类烯类(TPB(TPB、TPI)合成型合成型氯氯乙乙烯类烯类(PVC)(TPVC(TPVC、
5、TCPE)合成型聚氨聚氨酯类酯类TPU)合成型聚聚酯类酯类(TPEE)合成型酰酰胺胺类类(TPAETPAE)合成型有机氟有机氟类类(TPF)合成型有机硅有机硅类类(TPE)合成型乙乙烯类烯类(TPE)4 4.一、苯乙一、苯乙烯类热塑性塑性弹性体性体(TPSTPS,SBCSBC,TPE-sTPE-s)苯乙苯乙烯类嵌段共聚物型嵌段共聚物型热塑性塑性弹性体是目前世界性体是目前世界上上产量最大、量最大、发展最快的一种展最快的一种热塑性塑性弹性体。从性体。从应用角度来看,用角度来看,苯乙苯乙烯类热塑性塑性弹性体最令人感性体最令人感兴趣的是室温下的性能与硫化橡胶相似,另外其趣的是室温下的性能与硫化橡胶相似
6、,另外其弹性模量异常高,并且不随相性模量异常高,并且不随相对分子分子质量量变化。化。苯乙苯乙烯类热塑性塑性弹性体凭借其性体凭借其强度高、柔度高、柔软、具、具有橡胶有橡胶弹性、永久性、永久变形小的特点形小的特点,在制鞋在制鞋业、塑、塑料改性、料改性、沥青改性、防水涂料、液封材料、青改性、防水涂料、液封材料、电线、电缆、汽、汽车部件、医部件、医疗器械部件、家用器械部件、家用电器、器、办公自公自动化和胶粘化和胶粘剂等方面具有广泛的等方面具有广泛的应用用。5 5.苯乙苯乙烯热塑性塑性弹性体性体(TPS)(TPS)种种类苯乙苯乙烯类烯类TPE(TPS)TPE(TPS)SBSSBS聚苯乙聚苯乙烯烯(PS)
7、(PS)BRBR化学化学聚合聚合通用通用SISSIS聚苯乙聚苯乙烯烯(PS)(PS)IRIR化学化学聚合聚合通用通用SEBSSEBS聚苯乙聚苯乙烯烯(PS)(PS)加加氢氢BRBR化学化学聚合聚合通用通用SEPSSEPS聚苯乙聚苯乙烯烯(PS)(PS)加加氢氢IRIR化学化学聚合聚合通用工程通用工程6 6.1 1.苯乙苯乙烯烯-丁二丁二烯-苯乙苯乙烯嵌段共聚嵌段共聚物(物(SBSSBS)SBSSBS苯乙苯乙烯类热塑性塑性弹性体是是性体是是SBCsSBCs中中产量最大量最大(占(占70%70%以上)、成本最低、以上)、成本最低、应用用较广的一个品种,广的一个品种,是以苯乙是以苯乙烯、丁二、丁二烯
8、为单体的三嵌段共聚物,兼体的三嵌段共聚物,兼有塑料和橡胶的特性,被称有塑料和橡胶的特性,被称为“第三代合成橡胶第三代合成橡胶”。热塑性塑性弹性体分子性体分子链的的结构特点是由化学构特点是由化学组成不同的成不同的树脂段脂段(硬段硬段)和橡胶段和橡胶段(软段段)构成。硬构成。硬段的段的链段段间作用力足以形成作用力足以形成“物理交物理交联”,软段段则是具有是具有较大自由内旋大自由内旋转能力的高能力的高弹性性链段;而段;而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接接起来起来。7 7.SBSSBS的合成的合成SBSSBS以苯乙以苯乙烯,丁二,丁二烯为单体原料,体原料,
9、环己己烷为溶溶剂、n-BuLin-BuLi为引引发剂、THFTHF为活化活化剂,无无终止阴离子聚合反止阴离子聚合反应,SiCl4SiCl4为偶偶联剂最最后加入适量,反后加入适量,反应终止加入防老止加入防老剂。产品品为白色半透明的白色半透明的弹性体性体。8 8.SBSSBS的特性的特性SBSSBS外外观为白色疏松柱状,相白色疏松柱状,相对密度密度0 092-092-09595。SBSSBS具有具有优良的拉伸良的拉伸强度、度、弹性和性和电性能永久性能永久变形小,屈形小,屈挠和回和回弹性好,表面摩擦大。耐臭氧、性好,表面摩擦大。耐臭氧、氧和紫外氧和紫外线照射性能与丁苯橡胶照射性能与丁苯橡胶类似。透气
10、性似。透气性优异。由于主异。由于主链含有双含有双键致使致使SBSSBS耐老化耐老化较差,在高差,在高温空气的氧化条件下,丁二温空气的氧化条件下,丁二烯嵌段会嵌段会发生交生交联,从而使便度和粘度增加。从而使便度和粘度增加。由于由于SBSSBS具有上述具有上述优良的物理机械性能,成良的物理机械性能,成为目前目前消消费量最大的量最大的热塑性塑性弹性体。性体。9 9.SBSSBS牌号分牌号分类:SBS SBS 牌号按分子牌号按分子结构形构形态可分可分为线型和星型型和星型两大两大类,从使用角度又分从使用角度又分为充油型和非充油型。根据其充油型和非充油型。根据其应用用领域的不同域的不同,按相按相对分子分子
11、质量大小、苯乙量大小、苯乙烯含含量和乙量和乙烯基含量的多少以及苯乙基含量的多少以及苯乙烯和丁二和丁二烯链段段之之间是否有是否有过渡的无渡的无规段段,又可分成众多牌号。又可分成众多牌号。分子分子结构:构:线型和星型型和星型使用角度:充油型和非充油型使用角度:充油型和非充油型1010.SBSSBS加工成型工加工成型工艺SBSSBS在加工在加工应用用拥有有热固性橡胶无法比固性橡胶无法比拟的的优势:(1 1)可用)可用热塑性塑料加工塑性塑料加工设备进行加工成型,如行加工成型,如挤压、注射、吹塑等,成型速度比、注射、吹塑等,成型速度比传统硫化橡胶工硫化橡胶工艺快;快;SBSSBS加工温度一般在加工温度一
12、般在150200150200之之间。(2 2)不需硫化,可省去一般)不需硫化,可省去一般热固性橡胶加工固性橡胶加工过程中程中的硫化工序,因而的硫化工序,因而设备投投资少,生少,生产能耗低、工能耗低、工艺简单,加工周期短,生,加工周期短,生产效率高,加工效率高,加工费用低;用低;(3 3)加角余料可多次回收利用,)加角余料可多次回收利用,节省省资源,有利于源,有利于环境保境保护。1111.SBSSBS注射工注射工艺不同配方不同配方SBSSBS注射工注射工艺不同硬度不同硬度SBSSBS注塑工注塑工艺螺杆型号:通用聚螺杆型号:通用聚烯烃螺杆,螺杆,长径比径比:L/D 20:1:L/D 20:1;压缩
13、比:比:2.5:12.5:1到到3 3:5:15:1干干燥:一般无需干燥;燥:一般无需干燥;SBSSBS材料硬度材料硬度,肖氏硬度肖氏硬度0025A0025A3045A3045A5055A5055A6065A6065A70A45D70A45D后部后部65656565808080808080中部中部165165170170170170175175180180前端前端170170175175185185180180190190喷喷嘴嘴175175180180180180190190195195注意:注意:这些温度的些温度的设定增加的幅度不能超定增加的幅度不能超过1010模具温度模具温度:1540C
14、(60100F):1540C(60100F)螺杆螺杆转速速:3050 rpm:3050 rpm背背压:35 bar(5075 psi):35 bar(5075 psi)1212.SBSSBS挤出工出工艺SBS SBS 嵌段共聚物的嵌段共聚物的挤出出:SBS:SBS共聚物以及胶料的加共聚物以及胶料的加工采用工采用挤出机的螺杆出机的螺杆长径比径比L/DL/D至少在至少在2020:1 1,最,最好是好是2424:1 1不同配方不同配方SBSSBS挤出工出工艺不同硬度不同硬度SBSSBS挤出工出工艺:螺杆型号:通用聚螺杆型号:通用聚烯烃螺杆,螺杆,长径比径比L/D 24:1L/D 24:1;压缩比:比
15、:2.5:12.5:1到到3.0:13.0:1;干燥:无需干燥;干燥:无需干燥1313.SBSSBS挤出工出工艺硬度与加工温硬度与加工温度SBSSBS材料硬度材料硬度,肖氏硬度肖氏硬度计计4555A4555A6065A6065A70A45D70A45D加料区加料区656565658080第一段160160165165170170第二段第二段165165170170175175第三段170170175175180180机机头头175175180180190190口模175175180180190190熔体熔体175175180180185185不同配方不同配方SBSSBS挤出出不同硬度不同硬度S
16、BSSBS挤出的温度出的温度设置置1414.SBSSBS应用与用与结构分子量的关系构分子量的关系一般通用一般通用SBSSBS牌号的苯乙牌号的苯乙烯质量分数量分数为30%30%45%,45%,相相对分子分子质量量为10 10 万万30 30 万。万。在制鞋在制鞋领域由于所要求的拉伸域由于所要求的拉伸强度不高度不高,一般一般选用苯乙用苯乙烯质量分数量分数为40%40%的星型和的星型和线型充油牌号;型充油牌号;在在沥青改性青改性领域域,为提高提高沥青青软化点化点,改善其低温屈改善其低温屈挠性和性和高温流高温流动性性,一般采用苯乙一般采用苯乙烯质量分数量分数为30%30%的高相的高相对分分子子质量的星
17、型牌号;量的星型牌号;在塑料改性方面在塑料改性方面,为提高相容性提高相容性,一般一般选用高苯乙用高苯乙烯含量和含量和与塑料分子量相匹配的牌号;与塑料分子量相匹配的牌号;在粘合在粘合剂方面方面,一般一般压敏型粘合敏型粘合剂选用苯乙含量低、相用苯乙含量低、相对分子分子质量相量相对高的高的线型牌号。型牌号。1515.SBSSBS的的应用用由于由于SBSSBS质轻、弹性好、美性好、美观、耐屈、耐屈桡、表面摩擦、表面摩擦大、耐寒、抗湿滑、着色性佳、透气性良好等大、耐寒、抗湿滑、着色性佳、透气性良好等优点,广汽点,广汽应用于鞋材,如皮鞋底(用于鞋材,如皮鞋底(绉片底)、休片底)、休闲鞋、便鞋、防寒鞋等,但
18、因其耐磨性和耐鞋、便鞋、防寒鞋等,但因其耐磨性和耐热性性较差,不宜作运差,不宜作运动鞋和登山鞋底用。鞋和登山鞋底用。1616.(1 1)SBSSBS共共混技混技术A A配方配方设计 (a a)SBSSBS SBS SBS牌号很多,可从各公司的牌号很多,可从各公司的样本根据需要本根据需要进行行选择。(b b)树脂脂通通过添加添加树脂(聚苯乙脂(聚苯乙烯、聚、聚甲基苯乙甲基苯乙烯、聚、聚乙乙烯、EVAEVA、聚丙、聚丙烯、古、古马隆、松香季戊四醇隆、松香季戊四醇酯,RX-80RX-80树脂等),可以脂等),可以调节SBSSBS的性能,例如硬度、的性能,例如硬度、强度、耐磨、度、耐磨、老化、流老化、
19、流动性、性、氢化、粘性等。聚苯乙化、粘性等。聚苯乙烯树脂(脂(PSPS)的)的综合性能最佳,是合性能最佳,是SBSSBS混合料中的重要添加混合料中的重要添加剂。常用流。常用流动性的性的PSPS,例如日本,例如日本Asahi DowAsahi Dow公司的公司的Styron 679.Styron 679.1717.A A配方配方设计(c c)软化化剂(加工油)(加工油)软化化剂是是SBSSBS费用不可的用不可的组分,其作用是分,其作用是调节硬度,硬度,流流动性,并降低成本,充油性,并降低成本,充油SBSSBS可使配可使配炼加工更容加工更容易。最常用的是易。最常用的是环烷油,芳油,芳烃成色深、有毒
20、、不成色深、有毒、不能使用,石蜡油不能改善物性,能使用,石蜡油不能改善物性,还会会导致致喷出。出。国国产克拉克拉玛依依KNKN系列系列环保型保型环烷油(例如油(例如KN4010KN4010等)等)质量上乘量上乘1818.A A配方配方设计(d d)填充)填充剂SBSSBS可以大量添加填充可以大量添加填充剂。因。因为,与,与传统橡胶不完全一橡胶不完全一样,首先不是首先不是为了了补胎,因胎,因为它的它的强度来自度来自PSPS嵌段末端的聚集,嵌段末端的聚集,使用填充使用填充剂的目的主要是降低成本和着色。的目的主要是降低成本和着色。炭黑炭黑对SBSSBS不不补强,碳酸,碳酸钙和陶土是两种最主要的填充和
21、陶土是两种最主要的填充剂。白炭黑适用于半透明(牛筋底)高档鞋。白炭黑适用于半透明(牛筋底)高档鞋。(e e)防)防护体系体系SBSSBS由于没有交由于没有交联而有大量双而有大量双键,光、臭氧、紫外,光、臭氧、紫外线、热对它的劣化作用特它的劣化作用特强,因此必,因此必须添加防老添加防老剂和紫外和紫外线稳定定剂。1919.A A配方配方设计(2 2)彩色(或本色)、鞋底料(直接注塑底)彩色(或本色)、鞋底料(直接注塑底)例例1 1美国美国ShellShell公司公司 Kraton D5119/Kraton D5122Kraton D5119/Kraton D5122混合料混合料配方:充油配方:充油
22、SBSSBS(Kraton D4122Kraton D4122)155/155155/155,PS PS 70/10070/100,环烷油油50/4550/45,轻质碳酸碳酸钙60/5560/55,钛白白粉粉5/55/5,抗氧,抗氧剂1010 0.5/0.51010 0.5/0.5性能:硬度(性能:硬度(A A)50/6550/65度,熔体流度,熔体流动速率(速率(E E条条件)件)22/25g22/25g(10min10min)-1-12020.A A配方配方设计(3 3)办透明高透明高级鞋底料(鞋底料(单片底)片底)例例1.1.美国美国ShellShell公司配方:公司配方:配方:配方:S
23、BSSBS(Kraton 1150Kraton 1150)7373,SBSSBS(Kraton Kraton 11841184)2727,环烷油油5858,白炭黑,抗氧,白炭黑,抗氧剂DLTP 0.5DLTP 0.5,抗氧,抗氧剂1010 0.51010 0.5,紫外,紫外线吸收吸收剂UV-P 0.5UV-P 0.5,硬,硬脂酸脂酸锌 0.5.0.5.性能:硬度(性能:硬度(A A)6060度,拉伸度,拉伸强度度 6.5MPa6.5MPa,300300定伸定伸应力力2.3MPa2.3MPa,拉伸,拉伸长率率700700,拉断永久,拉断永久变形形2424,撕裂,撕裂强度度23 KN23 KNm-
24、1m-1,回,回弹性性4545。2121.2.2.混混炼/造粒造粒目前,基本上商用高速捏合机或螺目前,基本上商用高速捏合机或螺带混合机混合机预混、混、双螺杆双螺杆挤出机出机挤出、出、热切造粒。粒子切造粒。粒子约为4X44X4圆柱形,直接用于注塑成型。柱形,直接用于注塑成型。例例1.1.某生某生产线使用的使用的设备a a螺螺带混合机:容量混合机:容量1200L1200L,转速速70RPM70RPM,生,生产能能力力600Kg 600Kg h-1h-1。b b双螺杆双螺杆挤出机:意大利出机:意大利MARLIS TM 150LMARLIS TM 150L,螺杆,螺杆直径直径150150,长泾比(比(
25、L/DL/D)32/132/1,螺杆,螺杆转速速8 880RPm80RPm,生,生产能力能力6000 Kg 6000 Kg h-1h-1。2222.2.2.混混炼/造粒造粒c c注注 塑:直接成型底是套帮直接注塑,塑:直接成型底是套帮直接注塑,单元底元底是先注塑出套底,然后与鞋帮冷粘合。是先注塑出套底,然后与鞋帮冷粘合。DesmaDesma等国等国外外进口的注塑机以及国口的注塑机以及国产多工位多工位圆盘注塑机都在注塑机都在国内广泛国内广泛应用。注塑工用。注塑工艺条件要根据条件要根据SBSSBS粒料的性粒料的性能以及注塑机的型号和鞋底尺寸而定。能以及注塑机的型号和鞋底尺寸而定。粘合:粘合:SBS
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