复制热塑性聚酯弹性体(TPEE)

浏览: 时间:2022-10-30
TPEE- 热塑性聚酯弹性体是thermoplastic polyester elastomer的简写,热塑性聚酯弹性体TPEE是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物;其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相,聚酯硬段部分结晶形成结晶微区,起物理交联点的作用。热塑性聚酯弹性体具有橡胶的弹性和工程塑料的强度,软段赋予它弹性,使它像橡胶;硬段赋予它加工性能,使它像塑料。与橡胶相比,它具有更好的加工性能和更长的使用寿命;与工程塑料相比,它同样具有强度高的特点,而柔韧性和动态力学性能更好。 TPEE具有高强度、高弹性、耐油、耐酸碱、耐高温、耐辐射,动态力学性能特优等特性;使用温度范围为-55℃~+150℃,硬度范围30-75D。

TPEE- 热塑性聚酯弹性体是thermoplastic polyester elastomer的简写,热塑性聚酯弹性体TPEE是含有聚酯硬段和聚醚软段的嵌段共聚物;其中聚醚软段和未结晶的聚酯形成无定形相,聚酯硬段部分结晶形成结晶微区,起物理交联点的作用。热塑性聚酯弹性体具有橡胶的弹性和工程塑料的强度,软段赋予它弹性,使它像橡胶;硬段赋予它加工性能,使它像塑料。与橡胶相比,它具有更好的加工性能和更长的使用寿命;与工程塑料相比,它同样具有强度高的特点,而柔韧性和动态力学性能更好。 TPEE具有高强度、高弹性、耐油、耐酸碱、耐高温、耐辐射,动态力学性能特优等特性;使用温度范围为-55℃~+150℃,硬度范围30-75D。

一、热塑性聚酯弹性体TPEE的发展

      1926年,B.F.Goodrich公司的WaldoSemon发现了增塑PVC具有与橡胶或皮革相似的柔韧性;从此开始了热塑性弹性体的研究。

      1949年,Coleman为改善PET纤维的着色能力,研究了对乙二醇、对苯二甲酸二甲酯以及聚环氧乙烷二元醇的嵌段共聚物。从此关于聚酯弹性纤维的研究开始展开。五六十年代,关于聚酯弹性纤维的研究日渐全面,1967年开始了以聚对苯二甲酸丁二醇酯为硬段的聚酯弹性纤维的研究。

    1968年,Witsiepe开始就聚酯弹性体(由对苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇和聚四氢呋喃醚二元醇制得)研究。1972年杜邦(Dupont)以商品名Hytrel将此类聚酯弹性体商业化。此后,Toyobo、DSM、LGCHEM、GE、HechstCelanese、Goodyear、Montedison、Eastman化学和四川晨光科新塑胶有限责任公司等先后将聚酯弹性体商业化。

可以看出,最初的研究开发TPEE的目的是为纺织工业制备高弹性纤维。今天,TPEE已成为不可替代的高性能工程级热塑性弹性体新型材料。为适应市场需求,国外大公司现已开发耐热、阻燃、高熔体强度等多种特殊品级,使TPEE应用领域大大扩展。

      国内研究和开发TPEE的时间较晚,20世纪80年代中国科学院化学所曾对TPEE进行了研究,但其结构中硬段为PET,因为种种原因,未能实现产业化。1989年中蓝晨光化工研究院开始对TPEE材料进行系统研究,1999年成功建立了实验装置,对TPEE的合成方法、性能特性及加工方法进行了深入细致的研究,填补了国内空白。

     2002年,四川晨光科新塑胶有限责任公司正式成立,专业从事高性能工程级热塑性弹性体的生产和研发,现已商品化TPEE高性能级(注塑)、挤出级、吹塑级、改性级、玻纤增强级和阻燃级(环保,UL94-V0级)等,硬度范围从30shoreD 到75shore D。

以杜邦公司Hytrel为代表的TPEE具有以下特点:

 1. 特点:

·       A、硬度比较高,感觉像塑料。邵尔D型硬度30~82.

·       B、机械强度高,最高可达48MPa

·       C、耐热、耐寒性好,使用温度上限140℃,脆性强度<-70℃

·       D、抗冲击(低温冲击)、耐疲劳。罗斯缺口屈挠个口增长性能可达1×106 次

·       E、抗撕裂:ASTMD1004的C型撕裂强度51×253KM.m-1 (硬度由35D~82D)

·       F、弹性高:回弹性60~70%

·       G、耐蠕变

·       H、耐油、燃料和多种其他化学药品

  2.应用

     虽然Hytrel在1972年就已工业化,但其应用的发展势头远远不如TPV。由于价格高,也限制它在一般用途的使用,大多用于要求苛刻的高端制品。

·       A、汽车安全气囊展开门。国内外已确认Hytrel市目前最佳的材料。

·       B、液压软管。内外层都用Hytrel,挤出机螺杆是渐变变流螺杆(Gradual transition screw),等螺距、高压缩比(2.7/1~4/1)。

·       C、工业车轮。耐磨、质量轻。

·       D、挠性连轴节:耐磨、高载荷和高扭矩下生热小。

·       E、消防胶管内层胶:耐水解、耐霉菌、抗疲劳性都优良。

·       F、越野滑雪靴底:低温屈挠性好、抗疲劳性佳。

·       G、汽车防尘罩

二、TPEE的物理化学性能 

●力学性能 

     通过对软硬段比例的调节,TPEE的硬度可以从邵氏D32到D80变化,其弹性和强度介于橡胶和塑料之间。与其他热塑性弹性体(TPE)相比,在低应变条件下,TPEE模量比相同硬度的其他TPE高。当以模量为重要的设计条件时,用TPEE可缩小制品的横截面积,减少材料用量。

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●拉伸强度  

    与聚氨酯弹性体(TPU)相比,TPEE压缩模量与拉伸模量要高得多,用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件,前者可以承受更大的负载。在室温以上,TPEE弯曲模量很高,适宜制作悬臂梁或扭矩型部件,特别适合制作高温部件。TPEE低温柔顺性好,低温缺口冲击强度优于其他TPE,耐磨耗性与TPU相当。TPEE具有优异的耐疲劳性能,与高弹性特点相结合,使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料,适宜制作齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带等。  ●耐热性能 TPEE具有优异的耐热性能,硬度越高,耐热性越好。TPEE的使用温度非常高,能适应汽车生产线上的烘漆温度(150-160℃),并且它在高温下机械性能损失小。在120℃以上使用,TPEE拉伸强度远远高于TPU。此外,TPEE还具有出色的耐低温性能。TPEE脆点低于-70℃,并且硬度越低,耐寒性越好,大部分TPEE可在-40℃下长期使用。由于在高、低温时表现出的均衡性能,TPEE的工作温度范围非常宽,可在-70-200℃使用。 

●耐化学介质性 

    TPEE具有极好的耐油性,在室温下能耐大多数极性液体化学介质(如酸、碱、胺及二醇类化合物),其耐化学品的能力随其硬度的提高而提高。TPEE对大多数有机溶剂、燃料及气体的抗溶胀性能和抗渗透性能较好,对燃油渗透性仅为氯丁胶、氯磺化聚乙烯、丁腈胶等耐油橡胶的1/3-1/300。

●耐候性、耐老化性 

    TPEE在水雾、臭氧、室外大气等各种外界条件下,化学稳定性优良。象大多数热塑性弹性体(TPE)一样,在紫外光作用下会发生降解(310nm以下的紫外光是降解的一个主要因素),因此对于室外应用或制品受阳光照射的条件,配方中应添加紫外光防护助剂,其中包括炭黑和各种颜料或其他屏蔽材料,酚类防老剂和苯并三唑型紫外光屏蔽剂并用,能够有效地起到防紫外光老化。  ●高回弹性 将TPEE材料应用到弹簧中,可使弹簧具有很长的使用寿命,能够帮助火车很平稳地启动、加速、减速以及停止等。和金属弹簧所不同的是,它不会生锈、也不会在自然环境条件下发生恶化、或者造成弹性破裂和损失等。而与橡胶材料相比,具有更大的重复使用性,还能保持很好的弹性。  

●加工成型性 

     TPEE具有优良的熔融稳定性和充分的热塑性,故而具有良好的加工性,可采用各种热塑性加工工艺进行加工,如挤出、注射、吹塑、旋转模塑及熔融浇铸成型等。在低剪切速率下,TPEE熔体粘度对剪切速率不敏感,而在高剪切速率下,熔体粘度随剪切速率升高而下降。由于TPEE熔体对温度十分敏感,在10℃变化范围内,其熔融粘度变化几倍至几十倍,因此成型时应严格控制温度。