熱塑性彈性體TPV TPE TPR TPU的區(qū)分方法簡介
東莞寶菱峰塑膠原料有限公司為你講解 熱塑性彈性體TPV TPE TPR TPU的區(qū)分方法簡介
摘要：從熱塑性彈性體的原料、特性、成本上對(duì)TPV、TPR、TPU、TPO、TPE進(jìn)行區(qū)別。
關(guān)鍵詞：熱塑性；彈性體；TPV ；TPE；TPR；TPU；
1.序言
熱塑性彈性體（英文為Thermoplastic Elastomer）是一種具有橡膠的特性（高彈性、壓縮變形等），又具有塑料的加工特征（工藝簡單）的環(huán)保低碳性復(fù)合材料。（大眾化口語：熱塑性彈性體是一種具有橡膠的高彈性，高回彈性，又具有可注塑加工的特征，具有環(huán)保無毒安全，硬度范圍廣，有優(yōu)良的著色性，觸感柔軟，耐候性，抗疲勞性和耐溫性，加工性能優(yōu)越，無須硫化，可以循環(huán)使用降低成本，既可以二次注塑成型，與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨(dú)成型。）
因歷史和使用習(xí)慣等問題，目前國內(nèi)外熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一命名，大部分地區(qū)習(xí)慣以英文縮寫字母TPE統(tǒng)稱熱塑性彈性體。
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T:THERMO=為熱塑性,在加熱的情況下,可用塑料的加工方法,如注塑,擠出,壓延,模塑等；P:PLASTIC=塑性,在加工溫度下具有流動(dòng)性,加工為一定的形狀,冷卻后保留形狀；E:ELASTIC=彈性體:在常溫下具有高彈態(tài)性能。 |
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簡寫 |
英文識(shí)別字母及翻譯 |
中文翻譯 |
地區(qū)的稱呼 |
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TPE |
E:ELASTIC（彈性體） |
熱塑性彈性體 |
乙烯類彈性體（中國地區(qū)統(tǒng)稱） |
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TPR |
熱塑性橡膠 |
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TPU |
聚氨酯類彈性體 |
國際通用 |
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TPO |
烯烴類彈性體 |
日本地區(qū) |
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TPV |
V:VULCANIZATE（硫化橡膠） |
熱塑性動(dòng)態(tài)硫化橡膠 |
除日本外國際通用 |
TPE具有環(huán)保無毒安全等性能，且有優(yōu)良的著色性，觸感柔軟，耐候性，抗疲勞性和耐溫性，加工性能優(yōu)越，可以循環(huán)使用降低成本，既可以二次注塑成型，與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨(dú)成型。上已工業(yè)化生產(chǎn)的TPE（熱塑性彈性體）有：乙烯類（SBS、SIS、SEBS、SEPS）、烯烴類（TP0、TPV）、雙烯類（TPB、TPI）、氯乙烯類（TPVC、TCPE）、氨酯類（TPU）、酯類（TPEE）、酰胺類（TPAE）、有機(jī)氟類（TPF）、有機(jī)硅類和乙烯類等，幾乎涵蓋了現(xiàn)在合成橡膠與合成樹脂的所有領(lǐng)域。
2.熱塑性彈性體的分類：
2.1 TPV-熱塑性彈性體動(dòng)態(tài)硫化橡膠Thermoplastic Vulcanizate；
動(dòng)態(tài)全硫化：是指在熱塑性樹脂與橡膠熔融共混時(shí)，橡膠相在交聯(lián)劑作用下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，并借助強(qiáng)烈的機(jī)械剪切作用，被剪切破碎成大量微米級(jí)交聯(lián)橡膠顆粒，分散在熱塑性樹脂連續(xù)相中的過程。
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以PP為硬鏈段、EPDM為軟鏈段進(jìn)行熔融共混時(shí)，加入使其硫化的交聯(lián)劑，利用密煉機(jī)、螺桿機(jī)等機(jī)械高度剪切的力量，使完全硫化的EPDM交聯(lián)橡膠的粒子，以微米級(jí)尺寸（低于1微米）充分分散在PP基體之中。 |
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★★TPV具有硫化橡膠的耐熱性能和低壓縮變形性能； ★優(yōu)良的加工性能：可用注射、 擠出等熱塑性塑料的加工方法加工，高效、簡單易行，無需增添設(shè)備，流動(dòng)性高、收縮率小。 ★TPV不需硫化的易加工共性 能，使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了l/4，節(jié)約能耗25%～40%，提高效率10～20倍，堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。 ★比重輕（0.90—0.97），外觀質(zhì)量均勻，表面檔次高，手感好。 |
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熱塑性動(dòng)態(tài)硫化橡膠（TPV）的性能特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面（該數(shù)據(jù)參考道恩北化TPV所提供的11-64A“對(duì)應(yīng)santoprene 101-64”質(zhì)檢表）：
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★TPV在－60℃～+135℃可正常使用；不承受負(fù)荷時(shí)，耐高溫能達(dá)到+150℃。 ★ 軟硬度應(yīng)用范圍廣， 25A—70D； ★ 易染色的優(yōu)點(diǎn)大大提高 了制品設(shè)計(jì)的自由度。
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★綠色環(huán)保，可回收使用，且反復(fù)使用六次性能無明顯下降 ★TPV具有極優(yōu)的耐臭氧及耐侯性； ★TPV具有抗動(dòng)態(tài)疲勞性、極好的耐候性、良好的耐磨性； ★良好的彈性和耐壓縮變形性，耐環(huán)境、耐老化性相當(dāng)于三元乙丙橡膠；
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★TPV對(duì)水基酸堿液體、極性油品具有出色的抗侵蝕能力 ★TPV耐油耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下。 ★TPV具有優(yōu)良的耐酸堿性能，對(duì)酸堿類清潔劑均有很強(qiáng)抵抗力，在酸堿環(huán)境下長時(shí)間使用后仍能保持原有特性。 |
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此外，由道恩北化TPV所提供的阻燃級(jí)TPV（型號(hào)12-64A）、抗紫外級(jí)（13-64A）、高流動(dòng)級(jí)（14-64A）、耐高溫級(jí)（732-64A）、食品級(jí)（F621-64A）等相關(guān)的UL認(rèn)證書、FDA證書、SGS、MSDS可以看出，TPV在線材阻燃（Vo、V1、V2、HB）、紫外線抗老化、熱空氣老化（1000C、720h）、氙燈老化（1000h 650C 8KJ/m-2*h ）、抗高溫（–60—150℃）、耐臭氧（230C、100ppm、48h）、耐油性（1250C、72h@3#oil）方面的性能是非常有優(yōu)勢(shì)的。 （以上數(shù)據(jù)已經(jīng)第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)檢測(cè)，歡迎各方面朋友監(jiān)督檢查）
2.2. TPO-聚烯烴熱塑性彈性體ThermoplasticPolyolefin；以PP和EPDM的簡單物理共混物（部分硫化），簡稱TPO。
在日本，除了TPU，其他熱塑性彈性體類材料習(xí)慣上統(tǒng)稱為TPO，即日本人說的TPO=TPE=TPV=TPR；但目前的TPO基本上都改進(jìn)為高度硫化橡膠（近似于TPV），但又添加部分SEBS進(jìn)行改性，所以碰到日本客戶時(shí)需要多多詢問。
日本三菱化學(xué)在1984年又以SEBS、SEPS為基料制成了性能更好的混合料，并將此飽和型TPS命名為“Rubberron”上市。因此，SEBS 和SEPS不僅是通用，與PP塑料熔融共混，形成IPN型TPS（所謂IPN，實(shí)際是兩種網(wǎng)絡(luò)互相貫穿在一起的聚合物，故又稱之為互穿網(wǎng)絡(luò)化合物；它們大多數(shù)屬于熱固性樹脂類，但也有不少像TPE的以交叉連續(xù)相形態(tài)表現(xiàn)出來的熱塑性彈性體）。用SBS 或SE8S 為基材與其他工程塑料形成的IPN—TPS，可以不用預(yù)處理而直接涂裝；涂層不易刮傷，并且具有一定的耐油性，彈性系數(shù)在低溫較寬的溫度范圍內(nèi)沒有什么變化，大大提高了工程塑料的耐寒和耐熱性能。乙烯類化合物與橡膠接技共聚也能成為具有熱塑性的TPE，已開發(fā)的有EPDM／乙烯、BR／乙烯、CI—IIR／乙烯、NR／乙烯等。
總結(jié)：
a、TPO和TPV都屬于聚烯烴類熱塑性彈性體，為了區(qū)別TPV論壇上習(xí)慣簡稱其為聚烯烴類熱塑性彈性體（也可稱為：熱塑性彈性體部分硫化橡膠）；
b、TPO（以TPO為品牌名稱的基本都是日本企業(yè)，如理研TPO）近似于國內(nèi)的TPV體系，價(jià)格在45左右，且產(chǎn)能相當(dāng)緊張（日本汽車行業(yè)消耗）。
2.3 熱塑性彈性體TPE
國內(nèi)一般叫“TPE”材料，基本上屬于乙烯類熱塑性彈性體。
乙烯類TPE（國外稱TPS），為丁二烯或異戊二烯與乙烯嵌段型的共聚物，性能接近SBR橡膠。
優(yōu)點(diǎn)：具有橡膠的高彈性，又具有可注塑加工的特征；環(huán)保無毒安全，有優(yōu)良的著色性，觸感柔軟，耐候性，抗疲勞性和耐溫性，加工性能優(yōu)越，無須硫化，可以循環(huán)使用降低成本，既可以二次注塑成型，與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨(dú)成型。
缺點(diǎn)：SBS 和SIS的大問題是耐熱性差，使用溫度一般不能超過80℃。同時(shí)，其強(qiáng)伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都無法同橡膠相比。
近年來美歐等國對(duì)它進(jìn)行了一系列性能改進(jìn)，先后出現(xiàn)了SBS和SIS 經(jīng)飽和加氫的SEBS 和SEPS。SEBS(以BR加氫作軟鏈段)和SEPS(以IR加氫作軟鏈段)可使抗沖強(qiáng)度大幅度提高，耐天侯性和耐熱老化性也好。
乙烯類熱塑性彈性體種類與組成
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乙烯 類TPE |
結(jié)構(gòu)組成 |
成型模式 |
使用 上限 |
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硬鏈段 |
軟鏈段 |
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SBS |
聚乙烯(PS) |
BR |
乙烯—丁二烯—乙烯嵌段共聚 |
80℃ |
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SIS |
聚乙烯(PS) |
IR |
乙烯—異戊二烯—乙烯嵌段共聚 |
80℃ |
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SEBS |
聚乙烯(PS) |
加氫BR |
乙烯—丁二烯(以BR加氫作軟鏈段)—乙烯嵌段共聚 |
110℃ |
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SEPS |
聚乙烯(PS) |
加氫IR |
乙烯—異戊二烯(以IR加氫作軟鏈段)—乙烯嵌段共聚 |
110℃ |
改性TPE（SEBS/ SEPS）的特點(diǎn)：
改性后的TPE耐溫可以到110℃，Vo阻燃、無鹵阻燃系列的SEBS/ SEPS改性TPE因其拉伸效好、表面光滑，目前在蘋果耳機(jī)線等應(yīng)用上較為常見，主要生產(chǎn)廠家來自臺(tái)灣地區(qū)，但價(jià)格昂貴。
2.4. 乙烯類彈性體TPR：熱塑性橡膠（英文為Thermoplastic Rubber-TPR）；
TPR初是美國人首先起出來的，當(dāng)時(shí)熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一的命名，習(xí)慣以英文字母縮寫語TPR表示熱塑性橡膠，TPE表示熱塑性彈性體（兩者在有關(guān)資料著作中均有使用）；并應(yīng)用在PP和EPDM的簡單共混物上的，后來AES公司的PP/EPDM型TPV(初期叫TPR后來改稱TPV)也沿用了這一名稱，再后來這一名稱可能是臺(tái)灣人叫開了，并在大陸流行。
不管國外怎么稱呼，目前中國國內(nèi)TPR與乙烯類TPE屬于同一個(gè)概念，表示熱塑性乙烯-丁二烯-乙烯嵌段共聚物，習(xí)慣稱為熱塑性丁橡膠，即在國內(nèi)TPE=乙烯類TPE。
但是，因?yàn)闅v史和翻譯問題，TPV（熱塑性動(dòng)態(tài)硫化橡膠）的中文簡稱為熱塑性橡膠（英文Thermoplastic Rubber），即TPR。這也就是我們不和客戶說我們的材料PP/EPDM型TPV叫TPR，因?yàn)檫@樣一說有的客戶以為是乙烯類彈性體，那如果是SBS基料的，價(jià)格比TPV低的多了。
2.5．聚氨酯類熱塑性彈性體(簡稱TPU)
聚氨酯類TPE系由與異氰酸酯反應(yīng)的氨酯硬鏈段與聚酯或聚醚軟鏈段相互嵌段結(jié)合的熱塑性聚氨酯橡膠，簡稱TPU。
優(yōu)點(diǎn)：TPU具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐油性和耐屈撓性，特別是耐磨性為突出；耐溫：-30-120℃。
缺點(diǎn)：耐熱性、耐熱水性、耐壓縮性較差，外觀易變黃，易粘模具，加工工藝要求精準(zhǔn)，加工成本高。
3.結(jié)論
目前，熱塑性彈性體尚無統(tǒng)一的命名，習(xí)慣以英文字母縮寫語，為統(tǒng)一起見，都以TPE或熱塑性彈性體稱之。
（1）TPE=TPR，是所有熱塑性彈性體和熱塑性橡膠的總稱，在中國代表乙烯類彈性體；
（2）美國、中國臺(tái)灣等地區(qū)的對(duì)乙烯類彈性體TPE(SBS、SEBS、SIS基體)和動(dòng)態(tài)硫化橡膠TPV（EPDM+PP-X）不分類，統(tǒng)稱TPR。
（3）EPDM+PP的彈性體屬于聚烯烴彈性體，即TPV和TPO是同樣的概念；
（4）聚烯烴彈性體TPV/TPO區(qū)別：a、共同點(diǎn)：TPO、TPV都是由EPDM（聚烯烴彈性體）+PP。b、不同點(diǎn)：TPO-聚烯烴熱塑性彈性體；TPV-動(dòng)態(tài)硫化熱塑性彈性體橡膠; TPO屬于簡單物理共混物（部分硫化，交聯(lián)程度低），TPV是完全硫化（動(dòng)態(tài)微米級(jí)別的鑲段式完全硫化，交聯(lián)程度非常高）。
（5）TPU：耐磨，拉伸大；彈性差，不耐酸堿、油。 TPV：耐酸堿、油、耐氣候、耐高溫，抗紫外、彈性好；拉伸差。 TPE/TPR：各種性能都很平庸，單價(jià)價(jià)格便宜。
熱塑性彈性體性能比較
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性能 |
EPDM+PP-X |
乙烯類 TPE/TPR |
TPU |
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|
TPV |
TPO |
SBS |
SEBS |
||
|
拉伸強(qiáng)度 |
△ |
○ |
○ |
○ |
◎ |
|
壓縮變形（100℃，168h） |
◎ |
○ |
△ |
△ |
△ |
|
使用溫度(℃) |
-60-135 |
-40-125 |
-20-80 |
-30-110 |
-30-120 |
|
熱空氣老化(100℃、720h) |
◎ |
○ |
X |
△ |
X |
|
耐油性 (125℃@70h@3#oil） |
◎ |
△ |
X |
△ |
△ |
|
耐酸堿性 |
◎ |
△ |
X |
△ |
△ |
|
加工工藝 |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
X |
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◎ : 優(yōu)異 ○ : 良好 △ : 一般 X : 較差 |
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聲明：以上所有定量物性指標(biāo)均出自北京化工大學(xué)熱塑性彈性體實(shí)驗(yàn)室關(guān)聯(lián)公司的產(chǎn)品（道恩TPV）的性能指標(biāo)。
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