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热塑性弹性体综述 - 无图版

ztc2119 --- 2007-07-14 11:19:32

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供应各种热塑性弹性体-张庭超 13265818686

 

热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能,又具有硫化橡胶的物理性能,可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。热塑性弹性体正在大肆占领原本只属于硫化橡胶的领地。近十余年来,电子电器、通讯与汽车行业的快速发展带动了热塑性弹性体巿场的高速发展。  
热塑性弹性体(TPE)具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能。由于不需经过热硫化,使用通用的塑料加工设备即可完成产品生产。这一特点使橡胶工业生产流程缩短了1/4,节约能耗25%~40%,提高效率10倍~20倍,堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。 

TPE简介 
    热塑性弹性体(TPE)可概括为通用TPE和工程TPE两个类型,目前已发展到10大类30多个品种。 
    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)、 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。 
    现在,TPE以苯乙烯类(TPS)和乙烯类为中心,在世界各地获得迅速发展,两者的消耗量已占到全部TPE巿场的80%左右。双烯类TPE和氯乙烯类TPE也成为通用TPE的重要品种。TPU、TPEE、TPAE、TPF等则转向以工程应用为主。  
TPE的优点主要表现在如下几个方面: 
1. 可用一般的热塑性塑料成型机加工,不需要特殊的加工设备。 
2. 生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫化,时间由原来的20min左右,缩短到1min以内;由于需要的硫化时间很短,因此已可用挤出机直接硫化,生产效率大幅提高。 
3. 易于回收利用,降低成本。生产过程中产生的废料(逸出毛边、挤出废胶)和最终出现的废品,可以直接返回再利用;用过的TPE旧品可以简单再生之后回收利用,减少环境污染,扩大再生资源来源。 
4. 节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短,可以有效节约能源。以高压软管生产能耗为例:橡胶为188MJ/kg,TPE为144MJ/kg,可节能达25%以上。 
5. 应用领域更广。由于TPE兼具橡胶和塑料的优点,为橡胶工业开辟了新的应用领域。 
6. 可用于塑料的增强、增韧改性。自补强性大,配方简化,配合剂对聚合物的影响制约小,质量性能更易掌握。 
但TPE的耐热性不如橡胶,随着温度上升而物性下降幅度较大,因而适用范围受到限制。同时 
,压缩变形、弹性回复、耐久性等同橡胶相比较差,价格上也往往高于同类橡胶。尽管如此,TPE的优点仍十分突出,各种新型的TPE产品也不断开发出来。作为一种节能环保的橡胶新型原料,发展前景十分看好。 

TPE技术新进展 
    新型TPE技术的开发与TPE性能的改善一直是全球研发的重点。除茂金属催化的TPO、加氢的SBS和SIS、环氧化TPE等已经产业化之外,离聚体TPE、液晶性TPE等也已进入工业化实用阶段,砜化TPE、含三嗪TPE等现已取得重大进展。DDE与PolyOne公司正在研发以茂金属为基础的烯烃新材料,Zeon与AES公司合作开发耐高温TPX,苏威工程聚合物与TRS公司一起提供更适于汽车用的TPV,GLS与BASF公司研制开发软触摸应用的TPE及与其结合的硬基材。近年来,生物分解性TPE已成为攻关的热门话题,世界各国几乎每年都有新的报道。 

    从国内企业来看,尽管中国TPE技术从整体来看还远落后于世界发达国家,但是近年来也有不同企业开发出了各种新型TPE产品。如山东道恩化学集团有限公司实现TPV(热塑性硫化橡胶)工业化生产,形成年产3000吨规模;上海联海橡塑科技有限公司的微发泡热塑性弹性体片材产品成功实现产业化,已经开发出聚酯醚(TPEE)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚烯烃弹性体PP/EPDM交联三种微发泡片材;中国石化巴陵石化公司合成橡胶厂自主研制开发出年产300吨SEBS技术,通过了中国石化集团公司的技术鉴定等。这些新技术的成功开发与投产,将有效缓解高端产品完全依赖国际巿场的状况。 

    专家分析,今后TPE技术的开发将注重以下领域:1.茂金属催化的新TPE;2.电子射线、放射线后交联的高性能TPE;3.异种材料复合成型以及发泡成型技术;4. TPE混合物的再生活化技术;5.配方设计技术;6.用TPE作增溶剂制出新的聚合物混合体——现代炼金术(Alchemy)等。归根结底,这些高新技术要能生产出高新技术材料和产品,才具有强大的生命力和广阔的发展前途。 

TPE市场趋势  
    TPE在1970年~1990年之间,以年均10%以上的速度飞速发展,1990年~2000年增速稍缓,为6%。作为一种新型的弹性体材料,TPE具有橡胶塑料双重性格,在取代部分橡胶的同时也用于塑料改性。 
    而今,TPE的发展已极大拓宽了橡胶工业的应用领域,同塑料展开了竞争。其应用已从制鞋、汽车、建筑、工业产品,进一步扩大到电子通讯、医疗卫生以及高新技术等方面。TPE巿场表现出许多新的特点。 

汽车和日用品是最大的拉动因素 
    汽车和日用品消费是拉动热塑性弹性体消费增长的主要因素。仅以TPO为例,专家预测,未来5年,TPO在汽车内装饰件上应用消费增长率将达两位数。2001年,全球汽车内、外装饰件TPE消费占TPE总量的7%,2005年将提高至15%。预计2006年TPE在汽车上的用量可达60万吨。 
用途也在不断扩大。SBS还大量用作PS塑料的抗冲击改性剂,也是沥青路面耐磨、防裂、防软和抗滑的优异改性剂;更以防水卷材进一步推广到屋顶、地铁、隧道、沟槽等的防水、防潮上面。SBS与S-SBR、NR橡胶并用制造的海绵,比PVC、EVA塑料海绵更富橡胶触感,且比硫化橡胶要轻,颜色鲜艳,花纹清晰。因而,SBS不仅适用于制造胶鞋中底的海绵,也是旅游鞋、运动鞋、时装鞋等一次性大底的理想材料。 
    近年来,异戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物(SIS)发展的速度很快,其产量已占TPS产量的1/3左右,约90%用作粘合剂。用SIS制成的热熔胶不仅粘性优越,而且耐热性好,现已成为美欧日各国热熔胶的主要材料。 

TPV增速最快 
瑞士咨询公司Maack业务服务(MBS)公司认为,硫化热塑性弹性体(TPV)是增长最快的TPE,欧洲消费年均增长7.5%,而在汽车上应用年均增长接近15%。作为一种新产品和新技术,TPV在耐候密封应用方面有着巨大增长潜力,可有效克服传统产品抗蠕变性差和压缩变形大的缺点。硫化热塑性弹性体质量轻、设计自由度大、成本低,这些是大型汽车原始设备制造商愿意采用TPV的主要原因。硫化热塑性弹性体耐候密封料将替代EPDM橡胶,年需求量增长率将在10%以上。2002年硫化热塑性弹性体占北美汽车密封产品巿场不到5%,但到2010年,占有份额将会超过40%。随着耐高温处理TPV技术的推出,TPV在汽车机罩上的应用也会扩大。 

    由于其加工方法和性能最贴近硫化橡胶,国外汽车密封条、护套、衬垫、包皮等大量向TPV转移,全球TPO—TPV的消耗量已达36万吨。 

TPCE将逐步取代TPVC 
    TPCE和TPVC是氯乙烯类TPE的两个主要品种。TPVC由于价格低廉,具有良好的耐气候性、耐臭氧性、耐老化性、耐化学药品性等,因此迅速发展成为通用的TPE。TPVC目前主要用于制造胶管、胶板、胶布及部分胶件,70%以上消耗在汽车领域,如汽车的方向盘、雨刷条等等。近年来,又开始扩展到家电、园艺、工业以及日用作业雨衣等方面。然而,由于TPVC的弹性、压缩永久变形以及高温时的形状保持性等都很差,同橡胶无法相比,加之TPVC逸出的酸气等始终难以彻底解决,近来在世界上的增长幅度有所下降,使用范围受到很大影响。 

    TPCE主要用于树脂改性,也用以制造电线电缆、汽车部件和建筑防水材料。从性能、环保等角度综合考虑更优于TPVC,因而巿场增长很快。 

TPB和TPI具有更好的适用性 
    TPB和TPI同其它TPE的最大不同点在于可以进行硫化,解决了一般TPE不能用硫磺、过氧化物硫化,而必须采用电子波、放射线等特殊装置才能实现性能改善的问题,从而改进了TPE的耐热性、耐油性和耐久性不佳等缺点。TPB可在75°C~110°C的熔点范围之内任意加工,既可用以生产非硫化注射成型的拖鞋、便鞋,也可以利用硫化发泡制造运动鞋、旅游鞋等的中底。TPB制造的薄膜,具有良好的透气性、防水性和透明度,易于光分解,十分安全,特别适用于家庭及蔬菜、水果保鲜包装之用。目前TPB年需求量已超过2.7万t。TPI最初主要用于代替天然产品,在整形外科器具、石膏代替物和运动保护器材等领域获得成功应用。近年来,利用TPI优异的结晶性和温度的敏感性,又成功地开发出形状记忆橡胶材料,倍受人们青睐。 

工程TPE快速发展 
    TPEE是工程类TPE中最有代表性的产品,经过不断的技术改进,目前仍是工程TPE最重要的品种之一。因其优异的机械强度、耐热性、耐油性和耐久性,且易于加工成型,因此在世界各地发展较快,需求量已达10万吨以上。 
    目前,大约有35% TPEE用于工业橡胶制品,例如胶管、胶带;20%为汽车配件方面,其余为家电使用,如消音齿轮、电话编码器卡等。随着汽车工业的飞速发展,用于汽车的外板以及外装饰部件的新型超耐热和耐天候TPEE等也不断开发出来,代替金属以及其它传统材料的应用。 

中国将成为最大的TPU巿场 
    TPU具有优异的机械强度、耐磨性、耐油性和耐屈挠性,特别是耐磨性最为突出。目前在欧美等国主要用来制造滑雪靴、登山靴等体育用品以及各种运动鞋、旅游鞋,消耗量甚多。TPU还可通过注塑和挤出等成型方式生产汽车、机械以及钟表等零件,并大量用于高压胶管(外胶)、纯胶管、薄片、传动带、输送带、电线电缆、胶布等产品。 

制鞋业、合成革业和汽车业是TPU应用增长的头号巿场,涂料和粘合剂行业也大有可为。在这些领域,中国独具巿场优势。未来几年,上海、南京等世界级16万吨以上大型聚氨酯生产基地建成之后,TPU的产量必将成倍增长,届时中国将以全球最大的TPU鞋底制造业和快速发展的汽车零部件业为中心,构成丰富多彩的TPU世界。 

TPE发展存在隐忧 
    尽管TPE发展形势一片大好,但也存在着令人担心、值得重视的隐忧。虽然世界各大生产厂家都在谋求大量增加设备,大幅度扩大生产能力,但TPE专家已开始忧虑,认为2006年之后的TPE增长速度可能要放慢步伐,回落到4%~5%以下。 

现有TPE的生产基数已经很大,而新的通用型TPE,迄今未见有新的突破。TPE的耐热性、压缩永久变形等致命弱点,虽经共混、接枝改性有所提高,但仍难同橡胶抗衡。TPE的价格也很难再有大幅度下降空间,现行TPE的材料成本大都要超过同类硫化橡胶的总成本,不具备强劲的竞争能力。再生利用作为TPE最大的优越性,在实际操作中面临着巨大的困难。由于主要对象是工业制品和日用胶鞋等,无法像轮胎那样做到大量回收,在社会上并未取得实际效果。如何克服TPE的现存缺点,更好地发挥TPE的特性优点,将是今后TPE发展的关键 

limingxing --- 2007-07-14 11:22:55

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为什么电缆行业没有普遍应用TPE呢?
zhangyunlong --- 2007-07-14 20:24:06

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好帖子

cuijiude --- 2007-07-16 08:54:12

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limingxing:
为什么电缆行业没有普遍应用TPE呢?

价格太贵啊,每公斤30多块,用惯了PVC,接受不了这个价格啊,而且阻燃效果不好

 

冰剑 --- 2007-07-16 23:15:37

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这些材料的价格是太贵了

一般都用不起啊,期待价格降下来

ztc2119 --- 2007-07-18 10:29:19

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价格太贵啊,每公斤30多块,用惯了PVC,接受不了这个价格啊,而且阻燃效果不好

说的有道理!

 

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