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第三代橡胶——热塑性弹性体(TPE)材料

发布时间: 2019-03-07 14:13:32   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer,TPE),是指常温下呈现橡胶状弹性、高温下塑化成型的一类新型高分子材料。TPE又被称为第三代橡胶,它不仅具有橡胶的弹性,还具有塑料的易加工性。

1958 年拜耳公司率先制备出热塑性聚氨酯,其后热塑性弹性体迅速发展,尤其是1963 年性能接近橡胶的苯乙烯类热塑性弹性体问世以后,逐渐占据传统硫化橡胶市场。其后热塑性弹性体研究和开发不断技术更新,主要规格产品苯乙烯类(SBC)、聚氨酯类(TPU)、烯烃类(TPO)、聚酰胺类(TPAE) 、 聚酯类(TPEE)等热塑性弹性体也逐渐实现工业化,热塑性弹性体应用领域进一步扩大。当前热塑性弹性体被广泛应用于电线电缆、橡胶鞋底、食品包装、运动器械、家庭用具、医用胶塞等领域,还可以用于塑料的改性剂。热塑性弹性体每年以8%的速度增长,其产销量早已超越第二代橡胶,成为当今橡胶工业的最核心新材料。权威机构Markets and Markets预测,到2020年,热塑性弹性体的市场规模将达到278亿美元。

为什么热塑性弹性市场如此看好?这是由于热塑性弹性体的性能优异、工艺简单、绿色环保。与传统硫化橡胶相比,TPE制造工艺简单、不需要硫化,生产流程缩短了1/4,能耗减少25%~40%,生产效率提高了10倍以上,堪称颠覆橡胶工业的技术革命。

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热塑性弹性体的生产工艺流程

热塑性弹性体不仅兼具橡胶和塑料的双重特性,还具有硬度范围广的优势,可以根据市场和产品需求进行定制不同硬度的热塑性弹性体。此外,TPE的耐候性、耐温性、耐化学性、抗UV性能都非常出色,且电绝缘性能极佳。以制作电信电缆为例,热塑性弹性体的性能使之可以适用于多种复杂的环境中,且由于TPE着色性良好,制成的线材色彩分明,对于每种电线都能作出很好的分辨。

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热塑性弹性体制作电线电缆

热塑性弹性体还有一个非常重要的优势,就是它是一种可以循环利用的材料,不管是生产中出现的残次品或者是使用后回收废品,都可以简单处理后再次利用,TPE的回收利用不仅避免污染环境,而且节省资源,扩大原材料的来源,有利于缓解未来石油短缺的能源危机。TPE与PVC等通用塑料相比,加工过程中不添加任何有毒增塑剂DOP,燃烧不产生二恶英等有毒物质,对人体和环境都非常友好。因此热塑性弹性体能够满足各国日益严格的环保要求,是一种绿色、节能、环保型的材料。

热塑性弹性体如此之多的优点,当然促进了全球对TPE材料的功能性研究持续活跃,市场应用范围自然也持续扩大。除了在前文中电线电缆、橡胶鞋底、食品包装、运动器械、家庭用具、医用胶塞等领域,在很多高端或新型领域,TPE材料也成为了技术关键。如汽车零部件制造,当前汽车轻量化已成为世界汽车技术发展的优势,热塑性弹性体可以替代橡胶用于轮胎、座椅、地垫、头枕、门板、气囊、轴套、密封条、装饰条、手柄、空气导管、电气接线套、燃料管防护罩等汽车部件,应用之后汽车重量将大幅度减轻,TPE已成为汽车轻量化最关键的核心材料。在3D打印技术领域,由于热塑性弹性体具有橡胶的弹性特征和塑料的硬度特征,使其特别适用于复杂几何形状的增材制造应用,目前也成为国内外关注的热点,包括美国杜邦、CRP Technology、深圳中塑科技等公司均有报道已开发出适用于3D打印的热塑性弹性体。

无论是性能优势,还是环保政策要求,热塑性弹性体替代传统橡胶、软质PVC等材料,已成为必然趋势。市场的不断发展和扩大,对热塑性弹性体的要求也日益提升,围绕TPE材料的功能化、高性能化的研究日益增长,可以预计伴随着技术进步,热塑性弹性体材料及其产业化发展将会越来越光明。