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电线电缆中应用的几种 TPE 性能介绍

 

热塑性弹性体(TPE ) 是一种具有橡胶的高弹性,高强度,高回弹性,又具有可注塑加工的特征,具有环保无毒安全,硬度范围广,有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。由于热塑性弹性体 (TPE )具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能 。由于不需经过热硫化,使用通用的塑料加工设备即可完成产品生产。这一特点使橡胶工业生产流程缩短了1/4,节约能耗 25%~ 40%,提高效率l0 倍~20 倍,堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命 。

TPE 的优点:

1.可用一般的热塑性塑料成型机加工,不需要特殊的加工设备,例如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型、递模成型等。

2.生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫化,时间由原来的20min 左右 ,缩短到lmin 以内;由于需要的硫化时间很短,因此已可用挤出机直接硫化,生产效率大幅提高。

3.易于回收利用,降低成本。生产过程中产生的废料 (逸出毛边、挤出废胶 )和最终出现的废品,可以直接返回再利用;用过的TPE 旧品可以简单再生之后回收利用,减少环境污染 ,扩大再生资源来源。

4.节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短,可以有效节约能源。以高压软管生产能耗为例:橡胶为188MJ/kg ,TPE为 144MJ/kg,可节能达 25%以上 。

5.应用领域更广。由于TPE兼具橡胶和塑料的优点,为橡胶工业开辟了新的应用领域。

6.可用于塑料的增强、增韧改性。自补强性大,配方简化,配合剂对聚合物的影响制约小,质量性能更易掌握 。

TPE 的缺点:

TPE 的耐热性不如橡胶,随着温度上升而物性下降幅度较大,因而适用范围受到限制。同时,压缩变形、弹性回复、耐久性等 同橡胶相比较差,价格上也往往高于 同类橡胶。尽管如此,TPE 的优点仍十分突出,各种新型的TPE产品也不断开发出来。作为一种节能环保的橡胶新型原料,发展前景十分看好。TPE 良好的性能使其广泛应用于器具、电线与电缆、汽车产品、电气与电子产品、医用产品、玩具、书写工具、房屋与建筑、鞋类与足部保健 、口腔保健、轮子与轮脚以及其它众多的日常和工业应用。TPE 粒料种类繁多,现就广泛应用于电线电缆的种类进行简单介绍。

一、TPO

聚烯烃类热塑性弹性体 (TPO) 由橡胶和聚烯烃构成,通常橡胶组分为三元乙丙橡胶 (EPDM)、丁腈橡胶 (NBR) 和丁基橡胶;聚烯烃组分主要为聚丙烯 (PP ) 和聚乙烯 (PE )。T PO生产工艺开发最早的技术是机械掺混法。随着美国高级弹性体系统 (AES )公司成功开发完全动态硫化工艺制备的聚烯烃热塑性弹性体(TPV ),使其性能大为改观,耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等有明显改善,成为目前TPO市场上的主流产品。动态硫化工艺成为TPO合成工艺技术主要发展方向。目前全球TPO消费量约为 580kt,未来几年增长速度将高于TPE平均增长速度达到7.5%左右。由于TPO比其它 TPE 的比重轻 (仅为0.88 左右 ),耐热性高达100℃,耐气候性和耐臭氧性也好,因而成为TPE中发展很快的品种。

TPV 的性能优良,具有如下优良性能:

1.兼具热塑性塑料加工便利性和热固性橡胶的高弹性:

2. 宽广的使用温度,一65℃~l35℃:

3.较低的密度;

4.优良的耐汕/耐热/耐臭氧/耐化学/耐脆性;

5.硬度范围25A ~ 50D ;

6.良好的高温物理性能;

7.良好的外观手感和气味。电线电缆业是TPO消费的重要领域。随着我国通讯事业迅速发展,对电线电缆质量和数量提出更高要求,原有的电线电缆生产工艺逐步淘汰。目前国内电线电缆企业众多,假设电缆采用TPO,用挤塑工艺生产,不但生产效率提高,而且产品质量也随着提高,同时可以简化生产工序,废旧制品及边角余料也可以回收利用,产品成本可以降低20%~50%。挤出吹塑成型:螺杆长径比最好为24 :l,料筒温度应比产品熔程高5~l0 ℃。

二 、TPVC

PVC热塑性弹性体fTPVC )以其较优异的综合性能和低廉的价格而备受人们的亲睐。TPVC通常是以高聚合度 PVC或称高分子量 PVC(HMW-PVC )、化学交联PVC、离子交联PVC和PVC橡胶共混物作为基体树脂,适量添加增塑剂后加工成型而成。其结构可分为以下几种:高聚合度

聚氯乙烯类热塑性弹性体、化学交联类聚氯乙烯类热塑性弹性体、离子交联类聚氯乙烯类热塑性弹性体、共混类聚氯乙烯类热塑性弹性体 。

TPVC 具有如下性能特点:

1.硬度及硬度温度的关系

其硬度可根据增塑剂用量的不同在40~95 的范围内任意调整。硬度随温度变化比橡胶大,但比软质PVC有了很大改进 。

2 .压缩永久形变

通常软质PVC的永久形变在 65%以上,而TPVC在 35%~60%之问,甚至更低 ,与橡胶接近。

3 .耐热变形

作为在热条件下使用的重要指标其比TPVC的挤出成型通常采用螺杆长径通常软质 PVC有了很大改进,与橡胶接近。例如住友的2701A和2701B热变形率分别为2%和4%,而通常为10%,因此更适合于制造耐热电缆等 。

4.耐热冲击性良好

5.耐老化性

耐老化性与橡胶相比很优异,比一般软质PVC也有了很大提高。特别是它配合高分子增塑剂后这一性能更加优异 。

6 .耐寒性

耐寒性至少不低于软质PVC,当采用耐寒增塑剂后.45℃仍保持良好的弹性 。

7 .耐磨性、消光性、着色性等

其耐磨性比软质PVC和橡胶高两倍。消光性、着色性等良好。

8.加工性能

与橡胶相比,成型加工方便,能耗低,可以再生利用。现在其应用已十分广泛 ,新的领域的研究与开发工作也十分活跃。除了以代替橡胶为目的的应用继续发展外,其他用途也在广泛开拓之中。代替橡胶的主要着眼点在降低成本的总构成和改进加工方法、着色性、耐候性等性能。代替软质PVC主要是提高其物理性能,改善制品的手感与外观等。可广泛应用于制造耐热电缆、移动电缆、耐低温电缆、以及高级电器电线等。作为在热条件下使用的重要指标其比TPVC的挤出成型通常采用螺杆长径通常软质PVC有了很大改进,与橡胶接近。例如住友的2701A和2701B 热变形率分别为2%和4%,而通常为10%,因此更适合于制造耐热电缆等。

TPVC的挤出成型通常采用螺杆长径比大于22的挤出机,以24左右为好。螺杆采用缓慢压缩型,压缩比为3.5左右,以浅槽为好。压缩段大于l2个螺距,由于受压力越大,混炼效果越好,因此采用过滤板和过滤网。模具和成型条件也要使反压力l大些为好。

三 、 TPU

TPu聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU,是一种(AB)n 型嵌段线性聚合物,A为高分子量0ooo.6000)的聚酯或聚醚,B为含2.12 直链碳原子的:醇,AB链段问化学结构是用二异氰酸酯,通常是MD连接。一般的结构式为见图。热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链问轻度交联,随着温度的升高或降低,这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱,而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起,恢复原有固体的性能。聚氨酯热塑性弹性体有聚酯型和聚醚型两类,呈白色无规则球状或柱状颗粒,相对密度1.10.1.25,聚醚型相对密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化温度为100.6.106.1℃,聚酯型玻璃化温度 108.9.122.8℃。

聚醚型和聚酯型的脆性温度低于.62℃,硬醚型耐低温性忧于聚酯型。聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温,有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能,在潮湿环境中聚醚型酯水解稳定性远超过聚酯型。聚氨酯热塑性弹性体无毒、无味,可溶 于甲乙酮、环己酮 、四氢呋喃、I氧六环、二甲基甲酰胺等溶剂,也能溶于甲苯、醋酸乙酯、丁酮、丙酮以适当比例组成的混合溶剂中,呈现无色透明状态,有较好的贮存稳定性。

四、丁腈一聚氯乙烯弹性体

丁腈一聚氯乙烯弹性体是一种以特殊方式改性的NBR/PVC为主体,引入离子交换技术而得到的高分子材料。其代表性的产品是日本的Elaster,其特点是具有橡胶的弹性、热塑加工、无需硫化,着色性好、高温变形小、具有良好的耐油性 。

五、含氟热塑性弹性体

含氟热塑性弹性体是以四氟乙烯一乙烯共聚物或偏氟乙烯均聚物为硬段,以偏氟乙烯、六氟丙烯及四氟乙烯三聚物为软段。其特点是耐化学性好、透明度、可重复使用、可辐照交联。由于热塑性弹性体集橡胶和塑料的特性于一体,加工方便,使用灵活,所以特别适用于小批量的特殊规格线缆,它能有效的帮助厂家扩展品种,使之更好的适应市场的需求。二十一世纪是环保世纪,是资源再生利用的时代。作为最具环保型的TPE来说,客观上已迎来了大发展的新纪元。由于TPE的生产再利用和使用后的资源再生性都强,而且又节能,作为一种新材料已成为社会各界关注的焦点。事实上,大部分橡胶制品,都有可能逐步为TPE所取代,应用前途非常广阔。


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