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热塑性弹性体的“弹”和“塑”到底是什么?

塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer)是继天然橡胶和合成橡胶之后的第三代橡胶。其产品既具备传统交联硫化橡胶的高弹性、耐老化、耐油等性能,同时又具备塑料的可塑性,易于成型加工。因此热塑性弹性体材料已成为取代传统橡胶的最新材料。


注塑成型TPU手机保护套


那么,为什么这类材料会具有传统硫化橡胶的高弹性?但是又区别于传统橡胶的成型方式,可以像塑料一样进行成型和二次成型?


一、“弹”是什么弹



热塑性弹性体聚合物大分子链的结构特点是由化学组成不同的树脂段(硬段)橡胶段(软段)构成。硬段的链段间作用力足以形成物理“交联”,软段则是具有较大自由旋转能力的高弹性链段,软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。下图为SBS嵌段结构示意图



硬段的这种物理交联是可逆的,即在高温下失去约束大分子组成的能力,呈现塑性。降至常温时,这些“交联”又恢复,而起类似硫化橡胶交联点的作用。(下图为SBS硬段和软缎结构相区)



对比传统硫化橡胶,热塑性弹性体硬段就是橡胶中的硫化交联点。(下图为橡胶硫化示意图)



所以,正是由于这种聚合物链结构特点和交联状态,因而热塑性弹性体在常温下可以显示出硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能,可替代一般硫化胶制造某些橡胶制品。


二、“塑”是什么塑



除了具有橡胶的高弹性外,热塑性弹性体还具有一般塑料的可塑性。这是由于在高温下,分子结构中的硬段部分会软化或者熔化,变成融体。在施加外力时(如螺杆的剪切和挤压)会呈现塑性流动,这样就显现出热塑性塑料的加工特性,所以可以用一般塑料的成型方法进行加工。


吉力士热塑性弹性体在医疗器械上的应用


此外,热塑性弹性体还可进行二次成型,和热固性弹性体橡胶具有本质区别。


三、“弹”+“塑”应用加工特点




阿迪达斯采用模压成型的E-TPU中底


热塑性弹性体的加工特点:

1、可塑性:可用标准的热塑性塑料加工设备和工艺进行加工成型,如挤出、注射、吹塑等。

2、高弹性:不需硫化,可制备生产橡胶制品,减少硫化工序,节约投资,能耗低,工艺简单、加工周期缩短,生产效率提高,加工费用低。

3、热塑性:边角废料可回收使用,节省资源,也对环境保护有利。

4、硬段可逆性:由于在高温下易软化,所制产品的使用温度有一定限制。


艾邦总结

所以对于热塑性弹性体来说,“弹”是指在使用温度范围内材料可以表现出橡胶的高弹性,而“塑”则是指在加工条件下,可以像塑料一样进行塑化流动并且可以进行二次加工。


正是由于集高弹和可塑于一身,所以热塑性弹性体在运动、户外等领域被广泛应用。例如在鞋材领域,由于消费者需要舒适、耐用的轻级跑鞋;而厂商又更注重鞋材生产自动化,所以这种既有橡胶弹性又便于加工的热塑性弹性体备受青睐。


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