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TPV是Thermoplastic Vulcanizate的简称,中文名称为热塑性三元乙丙动态硫化弹性体或热塑性三元乙丙动态硫化橡胶,是高度硫化的三元乙丙橡胶EPDM微粒分散在连续聚丙烯PP相中组成的高分子弹性体材料。今天,小编就从产业链的角度来为大家讲解一下——TPV。让大家对这个材料有一个清晰的认识。


   什么是TPV?

塑料相和橡胶相在熔融共混过程中,将橡胶进行硫化,得到的粒状硫化橡胶相以微区相态稳定地存在于塑料相中,这种方法制得的原料材料称为动态硫化型热塑性弹性体,热塑性硫化橡胶(英文为ThermoplasticVulcanizate),简称为TPV。

图 TPV结构(源于 北化工王立群教授演讲报告)

注:橡胶相从连续相变成分散相,细小颗粒均匀分散到塑料相中,具有“海——岛”结构,当然,岛的数量比太平洋上的岛分布要更多,更密;而一切工艺的基础,就是为了实现相反转的过程。设备,工艺,硫化剂含量,第三单体多少,塑料含量多少都是由此决定。

1.TPV的分类

TPV根据组成主要可以分为六类:

类别

硬度

软段(硫化剂)

TPV-PP/EPDM

PP

EPDM+硫化剂

TPV-PP/NBR

PP

NBR+硫化剂

TPV-PP/NR

PP

NR+硫化剂

TPV-PP/IIR

PP

IIR+硫化剂

生物基TPV

PLLA

ACMMVQ+硫化剂

STPV|TPSiV

TPU

硅橡胶+硫化剂

2.TPV的基本配方构成(解析各组分影响)

制备TPV 的基本配方:PP 30 份,充油EPDM (环烷油等)70 份,过氧化二丙苯(DCP ) 适量,超细滑石粉适量,其它助剂适量。

(1)环烷油用量对性能的影响分析

EPDM的分散程度和界面层结构是影响EPDM/ PP -TPV 性能的内在因素,PP 与EPDM 的表面张力和溶解度参数都很相近,而在PP熔融温度下,由于EPDM 粘度远大于PP 粘度,与PP不具备粘度相近的共混原则;但EPDM 的粘度随充油量的增加而明显下降,且当充油质量分数在20%和30%时,粘度随温度变化明显。因此,合适的充油比对EPDM与PP的相容性与分散性非常重要。

(2)PP种类与用量(流动性)对性能的影响分析

高MFR的PP 能在较低温度下与充油EPDM 熔融共混,其相同粘度共混温度的范围更宽,这有利于EPDM 充分分散到PP中;此外,粉状PP的力学性能虽然比粒状PP差,但二者生产的TPV性能相近,且粉状PP充油时更均匀,有利于EPDM与PP共混均匀。

(3)橡塑组分的选择对性能的影响分析

当EPDM的用量超过30份时,共混物的冲击强度呈现下降的趋势。随着橡塑比的降低,EPDM/PP共混物的模量、拉伸强度、压缩永久变形、100%定伸应力和硬度均有所增大,扯断伸长率是先增大后减小,耐溶剂性和加工流动性提高。

(4)DCP用量对性能的影响分析

据实验数据表明,当DCP 质量分数为1. 5 %时EPDM/ PP 已完全动态硫化。

3.TPV生产工艺

最先是1973年由美国的Uniroyal公司开发,制得部分硫化的热塑性弹性体,但是性能较差。20世纪70年代末期,美国Monsanto公司Coran等人对热塑性塑料和弹性体的动态全硫化共混物进行了系统的研究,开发了一种动态全硫化生产技术,生产出了EPDM/PP等热塑性弹性体(商品牌号为“Santoprene”),成功地把硫化橡胶的一些特性(如耐热性能和低压缩变形性能)与热塑性塑料的易加工特性结合在一起,使热塑性弹性体真正地走向市场。

目前,除了动态硫化法制备TPV,还有物理共混法;但国内TPV厂家,大部分都是采用Monsanto生产TPV的技术。


图 TPV宏观生产工艺


图 TPV微观生产工艺

   EPDM生产企业

三元乙丙橡胶(ethylene-Propylene terpolymer)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物,简称:EPDM,1963年开始商业化生产,是TPV的主要原料之一。据中国石油吉化研究院高级工程师关颖介绍,全球乙丙橡胶生产能力仍主要集中在北美、西欧、亚洲等地区,基本形成北美(48.5万吨/年)、西欧(40万吨/年)和亚洲(38.9万吨/年)三足鼎立的格局。

近年来,全球乙丙橡胶产能呈缓慢增长态势,亚洲成为乙丙橡胶产业发展的支柱区域,产能扩增较快。随着亚洲产能的逐渐释放,2016年全球乙丙橡胶产能将有一个较大增量,预计产能超过165万吨。

据了解,目前EPDM的供应商主要为外资企业,分别是:陶氏化学、朗盛化学、三井化学、中国石油吉化、Sabic(年底建设完毕)、SK、美国狮子、意大利埃尼、埃克森美孚化工、韩国锦湖、日本JSR等。


图 三元乙丙橡胶(源于网络)

   TPV的生产企业

纵观国内外TPV生产企业,能做特别大的并不多。大多数的TPV的生产企业,技术以Monsanto为主。

国外的TPV生产企业主要有:艾佩斯、、美国AES(埃克森美孚全资子公司)、日本三井、美国Zeon Chemicals、DowCorning 公司(TPSiV)、韩国SK 公司、土耳其英菲力Elastron等;

国内的TPV生产企业主要有:山东道恩、台湾李长荣、安徽雄亚、南京金陵奥普特、宝瑞龙、浙江万马、顶塑实业、张家港美特高分子、张家港新亚高分子、宁波巨特曼高分子、四川晨光科新、捷科(上海)高分子、河北科恩特、大连科盟、南通江洲工程、南京锦天、武汉固德威科技、中广核三角洲集团等。


图 TPV应用于汽车密封件(图片源于网络)

   TPV的应用

TPV主要应用于汽车部件、建筑交通、电子电器、日用消费品及其它。但随着汽车用来的增长,未来TPV的产业链将从蓝色海进入红海,值得我们期待。

1.汽车领域

汽车各类密封条/密封件系列材料、高压点火线、防尘罩、进气管、通风管、缓冲器、方向盘包皮、档泥板等。


图 TPV应用于汽车零部件(源于橡塑展道恩展台)


图 汽车密封条(源于橡塑展道恩展台)


图 安全气囊(源于橡塑展道恩展台)

2.建筑交通

动力部件密封条; 建筑、  道路、桥梁伸缩缝;供排水管密封件、水灌系统控制阀等。国际航运集装箱密封条、 道路安全隔离设施、缓冲防撞部件。


图 TPV应用于轨道交通的缘缓冲垫板

3.电子电器

电池壳、无线电话机外壳及变压器外壳护套;耳机线外皮,耳机线接头等;电源插座、插头、护套等。


图 TPV应用于电子电器各部件

4.日用消费或其它

家用电器内部使用的橡胶垫片或零件、卫浴管材等。


图 TPV应用于卫浴管材(源于橡塑展道恩官网)

总结

随着EPDM产量不断扩大,朗盛,Sabic,中石化三井等产能释放,国内工程塑料改性知名企业纷纷表示将通过汽车塑料的渠道进入TPV市场,TPV材料在汽车应用中逐步渗透。所以,从整个产业链的角度去了解TPV是比较有意思的一件事。

文章图片部分源于道恩官网、部分源于北化工教授、部分为艾邦所拍摄,部分源于网络,内容源于艾邦高分子整理编辑,如需转载请联系我们!

当然,除了整体为大家介绍TPV,之后的文章我们将从企业的角度为大家一一剖析TPV产业链,敬请期待!

此外,我们目前也建立了一个“艾邦高分子TPV产业链交流群”,如果您也是出于这个产业链的朋友,不管是:原料、改性企业、设备企业、助剂企业、成型企业或者终端企业。都可以加入到我们产业链来,共同交流,实现资源信息畅通。申请加入,请加小编微信:15118070935


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