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TPE和TPU材料的区别及应用解析

从广义上来说,TPE是指所有热塑性弹性体的总称,包括:SBS,SEBS,SIS,SEPS,TPO,TPV,TPU,TPVC,TPEE,TPA等等。


但是!国内叫“TPE”的材料,基本上属于苯乙烯类热塑性弹性体。故下文中所提到的与TPU相区分的TPE都是苯乙烯类热塑性弹性体。


TPE和TPU虽然有一个字母不一样,但是外观和性能甚至用途都比较相似,都具有一定柔软度和橡胶弹性,都是可以用在鞋材、智能音箱、智能手环、手机保护套等方面的材料。


图 TPE 和 TPU粒子


所以,为了让大家对这两款材料有一个比较全面的认识,下面将从分子结构、合成方法、控制硬度的手段、区别方法等方面进行分析比较,以更好地进行区分两者。




分子结构



TPE是苯乙烯类热塑性弹性体,为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段聚合的共聚物。而TPU是聚氨酯热塑性弹性体,是由二异氰酸酯类分子和多元醇、扩链剂共同反应聚合而成的嵌段共聚物。


他们都是嵌段共聚物,但他们的软硬链段组成不一样。TPE的硬链段是聚苯乙烯,软链段是丁二烯或加氢丁二烯。TPU的硬链段是二异氰酸酯和扩链剂,软链段是低聚物多元醇长链。

图 TPE 和 TPU 结构式比较




合成方法



TPE的合成一般是通过先反应一等份苯乙烯,再加入丁二烯反应掉,最后加第二等份的苯乙烯进行阴离子顺序聚合得到。而TPU一般是二异氰酸酯和多元醇通过本体熔融缩聚或溶液缩聚得到。


从聚合机理上来说,TPE的合成属于阴离子聚合机理,TPU属于缩聚聚合机理。




硬度控制



TPE和TPU都可以调节硬度,都有一定的硬度范围,像TPE的硬度可以在0A-100A范围变动,而TPU硬度范围则通常是在60A~70D。


TPE除了可以调节苯乙烯的含量来控制硬度,还可以通过乙烯基的加成程度控制硬度。乙烯基少就软,可以软到像PE塑胶袋那种程度,多就硬,因为Tg 高嘛。


但值得注意的是TPE基本不单独使用,而常常与多种材料混合使用,像典型的鞋材用TPE就由30%TPE、30%油类、15%聚苯乙烯、25%的滑石粉或碳酸钙组成。这就使得其硬度调节手段比较多样。


TPU则主要通过调整二异氰酸酯和多元醇的比例来调节硬度,通常是单独使用,或搭配少量的助剂使用。


图 上海恒安TPU材料




区分方法



TPE和TPU的性能颇为相似,仅仅靠肉眼是没法区分的,但通过一些简单的方法可以加以区分。


1

 用手捏一捏


用手捏,主要看看弹性恢复能力。TPE弹性恢复比较慢,TPU弹性恢复比较快,因为TPU的材料结构为聚合物均相结构,属于聚合物树脂类。而TPE则是多组分共混而成的多相结构聚集的合金材料。高硬度的TPE加工容易发生制品变形,而在所有硬度区间范围内,TPU均表现出优良的弹性,并且制品不易变形。


如果用手不好操作,可以用夹子,夹住24个小时,就更容易看出恢复的难易程度。


2

 用手摸一摸


就手感来说,TPE手感比较细腻一点,TPU摸起来粗糙一点。从它们的硬度可以大概反映一点区别,TPE属于中低硬度,在触感的舒适度方面更为卓越,TPU属于中高硬度,更多在弹性和强度上表现优异。


3

 用火烧一烧


TPE燃烧时火焰上黄下蓝,火焰底部有轻微的气泡,气味为特殊芳香味附带石油气味(石油味为PP组分燃烧气味)。TPU燃烧时火焰基本是黄色,火焰底部发泡厉害,有兹兹的轻微爆炸声,带有一定的刺激性异味。


4

 仔细瞧一瞧


虽然TPE和TPU大多数产品是黑色的,但也有透明的产品。对于透明的产品,TPU的透明性优于TPE,同时它也没有透明TPE那么容易沾粘。

以上就是鉴别TPE和TPU的4个简单方法,仅供参考。正所谓实践出真知,只有实践得多了,才能对其中细微的区别有更深刻的理解。


学会区分它们,更有助于我们为产品选择更好的更适合的材料。下面继续从一些应用的角度来说一说两者在选用时候的一些考虑。


双色注塑成型软胶



硬胶和软胶是双色注塑加工中常见的复合类型,其中软胶就有TPE和TPU两种。


一般来说,选用TPE还是TPU是有一些大致的原则的,比如说硬度要求低一点,TPE更合适一些;要手感柔软舒适一些,TPE比TPU更适合;如果要求耐磨性、弹性更好,则TPU更适合一些。

图 双色注塑软胶选择,源自网络




手机保护套材质



TPE材质手机保护套价格会比较便宜,会有比较舒适的软触感,并且可以跟PC、ABS等包胶成型,生产复合材质手机保护套,赋予产品特殊的软硬兼具的触感。


TPU材质手机保护套最大的特点就是高透明和高耐磨性,承载能力、抗冲击性及减震性能突出。


图 透明的是TPU,白色是TPE,东莞和鑫产品图




手表表带材质



在日常穿戴产品中,手表有用到TPE或TPU材质。两者都属于环保无毒材料,都可通过对人体无过敏要求测试,在舒适感、加工性、抗菌性、耐黄变性等方面,TPE比TPU更适合一些;如果要求耐用耐磨,则TPU好一些。


图 北京燕阳TPU表带


以上就是对TPE和TPU材料的区别及应用解析,你有学到了吗?


END


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