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热塑性弹性体TPU/TPEE/PEBA的超临界片材发泡性能分析
超临界发泡成型是一种物理发泡成型技术,同时也是一种微孔发泡成型技术,将超临界状态的二氧化碳或氮气替代有机发泡剂,在一定压力、温度下进行发泡的工艺技术。这种工艺不存在甲酰胺的残留,无味无毒,对消费者和生产者都有长久的保护,没有使用交联剂,可以熔融回收,绿色环保。

前面我们整理过鞋材中底超临界发泡材料,包括EVA、TPU、TPE、PEBA等等,其中有的用模压超临界发泡成型,也有的用釜压超临界发泡成型。而今天我们所整理的是超临界片材发泡成型。


超临界流体片材发泡技术的特点有:


  • 充分利用了超临界二氧化碳在聚合物中的较快的扩散速率和较大的溶解度。

  • 发泡时聚合物处于半固态,熔融区使得泡孔可以生长,而未熔融区则提供了熔体强度,维持了泡孔结构。

  • 极快速泄压,诱导形成极高的成核速率,确保形成具有微纳米尺寸、高孔密度的泡孔结构。


苏州申赛研发经理余加保《三种高性能弹性体超临界发泡材料》演讲视频(点击播放):





下面是TPU、TPEE、PEBA的超临界片材发泡性能分析。

  1. TPU发泡




TPU(热塑性聚氨酯弹性体)由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料。

图 TPU分子链结构示意图

采用板材发泡,大小2*1.3米,密度在0.15左右,最大的特点是它的回弹性能,虽然没有PEBA亮眼,但是它的压缩性能十分优秀,带温测在30%以内,回弹性能稳定保持在65%以上。




图片来源:苏州申赛  TPU板材发泡材料性能




  1. TPEE发泡




TPEE是热塑性聚酯弹性体的英文简称,是一类含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。




图 TPEE分子结构式

发泡后板材密度普遍在0.11-0.3之间,本体母料的硬度在25D-50D内,不同的应用类型选择不同硬度的原料。TPEE的回弹比TPU的更高,在70%以上。

图片来源:苏州申赛  TPEE板材发泡材料性能

  1. PEBA发泡

热塑性聚酰胺弹性体,又叫尼龙弹性体,英文缩写是TPAE,其本质是由聚酰胺硬段和聚醚或聚酯软段组成的线性嵌段共聚物,具有拉伸强度高、弹性恢复性好、低温抗冲击强度高、耐低温性优异等特点。

根据硬段和软段组分的不同,TPAE有比较多的种类。目前市面上绝大部分的尼龙弹性体为聚醚酰胺嵌段共聚物,英文名为poly(ether-block-amide),英文缩写为PEBA。因此PEBA、尼龙弹性体是常见的叫法。
图:PEBA结构通式

PEBA最大的特点是又轻又弹,正常的密度是0.07-.08,也可以做成0.09-0.10.落球回弹性能十分优异,能达到73%-75%。

图片来源:苏州申赛 PEBA板材发泡材料性能

四、应用

TPU、TPEE、PEBA三种热塑性材料可以热塑加工,重复使用。应用于鞋材,为整鞋回收提供了可能性,绿色环保。采用板材物理发泡,而不是化学发泡,无毒、无味、止滑、耐磨、抗刮

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