继橡胶塑料之后，作为第三聚合物材料出现的热塑性弹性体（TPE）正方兴未艾，备受瞩目，本文主要介绍了TPE的特点、配方设计诀窍、聚合物、配合剂的使用、聚合物共混增容工艺技巧、以及性能改善方法。话不多少，看干货才是正事。

概述

现今的弹性体，可以分为交联橡胶和热塑性弹性体两大类别。而TPE因具有：

①自补性；

②无需硫化；

③配方简单；

④兼具交联橡胶的力学性能和塑料的工艺加工性能；

⑤材料可回收循环利用等5大特点，近年来更以高出橡胶约1倍的速度迅猛向前发展。

我国TPE的发展速度已超出世界约1倍，最近10年更以年均两位数的速度快速增长。成为全球第一的TPE生产和消费大国。TPE之所以可以这样快速发展，主要基于以下几个原因：

第一：工艺简单，容易加工，节省能源，系节能型材料；

第二：能提升设备加工能力，提高生产和工作效率，属于有利于推动产品成本降低的经济型材料；

第三：对生产中产生的废次料可以直接再用，使用过的废旧品可以回收再利用，是资源能得到完全循环和有效利用的环保型材料。

尤其在当今纳米技术时代，TPE材料作为纳米复合体的发展前景更是引人关注，其配合设计技术已成为决定TPE应用发展的关键。然而，在这一方面几乎鲜为人知，文献很少报导，同橡胶相比处于如堕烟海的状态。

TPE配方设计技术诀窍

01.设计技术要点

在TPE配方中，材料的组成和配合是设计技术的核心。包括聚合物的种类，单一还是并用，添加剂、配合剂的组合选择和配料比例数量，以及它们的配合添加方法等等。配合的基本理念，首先应是能满足最终用途所必须的各种实用性能，并且还要注意协调好加工性能、力学性能与生产经济性三者之间的平衡关系，亦即要达到“物美价廉、经久耐用”的生产和使用目的。

然而，在实际生产中，要完全达到和满足上述所有性能的最高要求，几乎是不可能的，也是没有必要的。从技术的先进可靠性和经济的现实实用性的角度来权衡利弊，通常，只能根据实际生产情况和使用要求。

择其主要项目而优选之，达到实用的最终目的，这应是评价配方优劣的分水岭。在实际设计过程中，为达到最佳的力学性能，最先考虑的应是加工性。因为只有容易加工的材料配方，包括混合及其随后的挤出、压延、注射、吹塑等加工，才能制出真正达到本质强度的成型品，才有可能提高生产效率、降低产品制造成本。因此,如何正确选用聚合物的种类牌号，优选高效多能的配合剂和适宜的配合量,以及如何使用廉价而又可高填充的添加剂、副料等，实乃配合的技巧。

TPE的配合，除可省去交联体系以及与之相关的配合剂、硫化(交联)剂、硫化促进剂、硫化活性剂]之外，同交联橡胶的配合基本相近，作用也大体相同。在设计配方时需要遵循和注意的事项，归纳起来可以分为以下8个方面：

①配合材料能否充分满足成型品功能的各项要求；

②对制品的性能、耐久性以及经历时间变化等有无问题；

③制品在制造过程中的加工性能好不好；

④加工工艺设备能否满足材料和制品的标准(规格、尺寸、精度)的要求；

⑤在加工和使用过程中会否有碍环保和出现公害的悬念；

⑥配合材料的供应质量、数量、运输储存、供货时间以及价格等有无保证和稳定；

⑦制品有无存在质量功能过剩以及成本不合理之处；

⑧装配使用或同其他零部件接触使用时，对其他零部件会否产生不良影响等等；

此外，对一些有特殊要求的特殊制品，当然还有许多其他应该注意的地方。TPE标准配方以及一般工业用制品适于特殊用途的配合剂、添加剂，详见表1。

由上可见，聚合物的选择，包括TPE及其同橡胶、塑料的并用，和聚合物相溶化剂、配合剂和添加剂的选配，决定着成型品的力学性能。另外，在配合中对无机粉末填料和纤维填料的偶联剂处理也是十分重要的，它常常会起到加工助剂甚至交联剂的作用。而软化剂、增塑剂不仅能使填料分散有极大好处，同时对改善工艺加工、降低成本也有相当大的影响。

02.聚合物的选择

工业生产上，日前最常用的TPE有苯乙烯类(TPS)、烯烃类(TPO)、聚氯乙烯类(TPVC)、聚氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)和聚酰胺类(TPAE)六大品系。前面三种称为通用型热塑性弹性体，产量约占80%以上；后面三种及氟类TPE叫工程型热塑性弹性体，占不到20%。主要TPE的性能对比详见表2。

一般在制定配方前，可根据使用条件，从表2中进行选取，之后对照制品要求的性能，参考TPE生产厂家提供的技术资料选定TPE使用的具体商品牌号，并着手配方设计。在这里需特别提出的是，尽管是同一类型产品，甚至性能标准相同的品种，不同商品牌号在具体性能上也表现出相当大的差异，对配方的性能也会导致不同的结果。世界主要TPE生产厂家及商品牌号，详见表3~表5。其详细性能和应用配方以及具体加工技术，在各公司提供的商品技术资料中皆有介绍和推荐，使用单位可据此根据实际情况进行修改使用。

（1）苯乙烯类TPE

聚苯乙烯与聚丁二烯或聚异戊二烯的嵌段共聚物，简称SBS和SIS，系最接近硫化橡胶性能的TPE。SBS可用于橡胶工业非轮胎领域的几乎各种工业橡胶品，以之取代部分橡胶，主要是用在制鞋、屋顶、地下防水材料和道路铺装沥青改性等方面。SIS绝大部分供作粘着剂，尤其是热熔型粘合剂。两者皆为软质塑料的良好改性剂，广泛用于塑料改性，尤其在聚苯乙烯、环氧树脂中，可提高抗冲击性、透明性，已获得大量应用。

SEBS和SEPS为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚苯乙烯的嵌段共聚物和聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯的嵌段共聚物，系SBS和SIS中加氢的聚丁二烯、聚异戊二烯的改进品。耐热老化性、耐油性、耐天候性和耐磨耗性等方面都有相当提高，但弹性和抗压缩变形性有所下降。尤其是其软链节对脂肪族聚合物、硬链节对芳香族聚合物都能相溶，现已成为非相溶聚合物的相溶化剂。在工程塑料如尼龙、聚碳酸酯一类材料上得到了广泛应用。另外，在电子、医疗制品等方面也有很好的发展前景。

（2）烯烃类TPE

主要是烯烃类塑料(PP、PE)与双烯烃类橡胶(EPDM、IR、NBR)的嵌段共混物，代表性产品为聚丙烯乙丙橡胶合金(PPEPDM)，简称TPO。其突出特点是相对密度小(0.88)，耐热性好(100℃-120℃)，价格便宜，又有好的耐寒性、耐天候性和电绝缘性等。其缺点是力学强度低，压缩永久它们酚似硫化橡胶，故称之为热塑性动态硫化胶，其用途也扩展到轻型胶带，胶管以及工业用的胶板，密封条和胶件等各个方面。

日前，TPV从原来的 PP/EPDM-TPV已发展到PP/NBR-TPV、PP/NR-TPV，PP/IIR-TPV，PP/SBR-TPV PP/CSM-TPV。PP/ACM-TPY，PP/ECO-TPV等各类橡塑共混的动态胶。此外，还有PE、PA、PBT与EPDM、NBR、ACM等共混的各种TPV，PP与热塑性弹性体EVA、SBC、TPU共混的TPO和TPV，以及TPV与TPO之间的共混物等等。总计TPO材料共混的视野现已涵盖了9种树脂和11种橡胶之多。现今TPE在汽车上的用量已达10kg，约占汽车零部件的10%并且在建筑，食品，医疗领域的发展速度也高于SBC，成为TPE最具魅力的材料之一。

（3）氯乙烯类TPE

主要为聚氧乙烯的弹性化物(TPVC）分为以下四类:

①直线高聚合度聚氧乙烯(PvC)

②部分交联聚氯乙烯(Pvc)

③离子交联的PVC

④特殊共聚和接枝PVC

①多为加有增塑剂的TPVC，②为与NBR共混(干、湿法)和部分交联的TPVC，④为多同醋酸乙烯、EVA、聚氨酯共聚的TPVC，但其详细情况在商品牌号中多未注明。因此，也常与PVC混在一起，未单独列为TPE范畴。其主要被用在普适PC不能满足要求的耐热耐寒和抗压缩变形、带弹性的产品中。如汽车的内外装饰件、电线、家电零件。建筑用品和工业防水器材等。

TPVC虽有很好的耐候性、耐臭氧性、耐老化性和耐化学药晶性等。但弹力性，高温保形性以及抗压缩水久变形性仍是最突出的销点，因此对其改性工作始终未断:近些年来，在氯化聚乙烯基础上发展起来的热塑性氯化聚乙烯(TCPE)由于性能优越，已部分取代了TPVC。同时，还开发出氯化聚乙烯与PP热熔共混的TPO，还有PCUR共聚物PVC。EVA共聚物与乙烯及丙烯酸酯的枝物等，皆已相继上市，品种丰富多样。

（4）聚氨酯类TPE

系聚氨酯(硬链节)与聚醚或聚酯(软链节)的加成反应缩聚物，生产使用上分为耐油的聚酯型TPU和耐水的聚醚型TPU两大类别：性能上更以软链节成分的不同，细分成己二酸类、己内酰酸类和聚碳酸酯等多种，其耐水。耐油、耐寒性也不相同。总体来说，TPU在TPE中的耐磨耗性和耐挠性最好，力学强度和负荷也很大。并且具有一定的耐油性。但耐热和耐水解性很差，压缩水久变形也大，且加工性不好。日前约一半左右用于注射成型，其中的一半为制鞋,特别是滑雪鞋，登山靴，其余为机械零件。另1/3以上用途为高压胶管，传动苛，输送带，簿模和涂层等。

（5）聚酯类TPE

为以PBT(便链节)与 PTMEGT(软链节)为代表的聚醒酯嵌段共聚物，简称TPEE，视轼硬链节的材料和比率不同面有多种。主要特点是耐热性最好。力学强度，耐耗性、耐撕裂性仅次于TPU面高于硫化橡控，耐化学药晶性、耐油性也好，结品速度快，易加工。缺点是硬度大、欠柔软。压缩水久变形大，耐热水性和耐强酸性差。主要用途为汽车的各种内饰件、家电及工业零件和体育用昂等。

（6）聚酰胺类TPE

此系聚酰胺(硬链节)与聚醚聚酯(软节)的嵌段其取物。称TPAE。由于硬链节有尼龙6.66.11、12，软链节也有多种的案醚和聚酯，因面产品的性能也各有不同。总得说来，同TPU、TPEE类似,都属于工程型TPE。具体来讲，优点是相对密度小，硬度范围广，成型加工性好，耐热、耐油性亦好；缺点为热水和强酸强碱性差，价格也很高。主要用途有消音齿轮，内管、运动硅，电脑键盘，密封件等。

来源：世界橡胶工业，编辑：亨润石化