热塑性弹性体TPE

塑性弹性体(TPE)的加工性能类似热塑性塑料,而性能和触感则类似热固性橡胶,良好的综合性能使其在过去的10年里始终是塑料界的“明星”。更快速的加工速度和更低的废料率,使得TPE在消费品、医疗和汽车等领域的应用得到了迅速扩张。现在,实现硬质/软质的包覆成型已经不再是什么难事了,从牙刷到电动工具,TPE的身影可谓是无处不在。
TPE是材料领域最有活力和应用前景最好的产品之一。Freedonia集团2007年的一项市场调查预测,TPE的全球需求量将以每年6.3%的速度递增,到2011年,其总需求量将达到36.7亿kg。据Robert Eller Associates公司的总裁Robert Eller先生估计,汽车将是TPE在全球最大的消费市场,约占总需求量的40%~50%。
然而,在发达国家,那些易于取代热固性橡胶的领域已经逐渐完成了更新换代,而且需求也正逐渐减缓。相比之下,消费品市场和建筑领域对TPE产品的需求已经初现苗头,并大有增长之势,TPE产品市场也随之向中国转移。目前,中国许多制造商都开始采用TPE来制造产品,包括鞋类、家用器具、消费品、电气用具、五金制具及运动/休闲产品等。
针对市场的应用需求,TPE供应商推出了很多高性能的TPE材料,并逐渐拓展了材料的功能。“直到现在,TPE仍被认为是辅助材料,只能提供视觉、触觉和感觉方面的需求。” 吉
力士公司(被普立万公司收购)市场部副总裁Walt Ripple说,“现在,这些材料已经具备了全新的性能。”
关注环保、更加高端
现在,TPE已经开始广泛应用于高端市场,例如,苯乙烯类弹性体,如SEBS与TPO配合使用能够取代共聚聚酯弹性体(COPE),以作为高性能工程材料用于制造安全气囊的外皮。同样的,苯乙烯类TPE也正逐步取代价格昂贵的TPU而被用作抗摩擦材料。特种品级的TPE还具有更高的透明性、更低的硬度、更好的耐化学腐蚀性和抗刮擦性能。
绿塑料,即生物基塑料和可再生塑料逐渐走入人们的视野,更高性能的耐热性材料开始应用于特殊的包装中,如电缆电线和汽车领域等。塑料与其他的热塑性塑料、织物和金属等材料的包覆粘接仍然是研究的焦点。为了更有效地满足市场需求,新型的无卤阻燃材料和低挥发性材料也逐渐成为材料供应商开发的重点。

图2 Elastocon TPE Technologies公司的新型SEBS级产品线能够与PCABS、PC/ABS、尼龙HIPS和共聚酯进行包覆成型。硬度为50~70 Shore A的该树脂可用于生产刀具、五金制品、家庭用品、个人护理用品和玩具等
生物基TPE浮出水面
井水空调TPE供应商相信,生物基TPE材料将在材料选择领域扮演越来越重要的角,这也可以从K2007展会中展出的几种新型TPE材料看出。它们的化学结构来自于生物或者植物,而非石化类碳氢化合物。
西班牙的Merquinsa公司推出了世界上第一种生物基TPU材料,即Pearlthane Eco和Pearlbond Eco,它们是由从植物油和脂肪酸中提取的多元醇制得的。其位于巴塞罗那的新工厂将用于生产一种硬度为95 Shore A的商用型注射级产品。据介绍,该公司随后还将继续推出4种硬度范围为70 Shore A~65 Shore D的注射级和挤出级产品。按重量计算,新材料中仅含有60%~75%的可再生材料,但是其性能相当于、甚至高于标准的TPU材料。
吉力士公司推出了一种商品名为OnFlex U 的生物基TPU。该材料提取自豆油,其可再生材料的含量为30%~45%,硬度范围为65~95 Shore A。据介绍,这种材料的性能与传统的产品品级相似,可用于医疗、消费品和工业领域。
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Arkema公司推出了其首个由可再生材料生产的商用型TPE材料,即PebaxRnew。这是一种聚醚酰胺嵌段共聚物(PEBA),由Arkema公司的Rilsan尼龙11(提取自蓖麻油)制成。根据不同的产品品级,材料中所含的可再生材料的含量为20%~90%,硬度范围为25~72 Shore D,主要用于电子电气、运动和汽车工业中。
EMS-Grivory公司的Grilflex PEBA产品线是一种基于尼龙12的生物基材料,材料中含有10%~100%的回收料。这种材料提取自菜籽油和蓖麻油,其性能与标准的Grilflex相似,主
要用于生产运动产品。

图3 无卤是TPE阻燃材料的一个发展趋势。吉力士公司开发的OnFlex-S HF是一种新型的无卤SEBS材料,防火等级可达UL 94V-0,可用于生产电子连接箱和电缆护套等
与此同时,杜邦公司将推出其首个含有可再生材料的共聚酯TPE产品。据介绍,这种Hytrel RS产品由Cerenol多元醇制造而成。其中,多元醇来自于由谷物细菌发酵而成的丙二醇(PDO) 。号码池
用于包覆成型
材料供应商表示,经过不断深入的认知和开发,TPE与多种材料的粘接性能得到了改善,软-硬包覆成型得到了更广泛的应用。“现在,设计者有了更多的选择。” TPE Solutions公司的总裁Jonas Angus表示。
越来越多的材料供应商开始对材料的新应用领域进行探究,正如前不久针对医疗应用而推出的首个与聚砜(PSU)粘接的软材料。Softlink 141A来自TPE Solutions公司,是一种由订制配方得到的苯乙烯类弹性体,能与PSU很好地粘接在一起,而且可耐受高压灭菌时的苛刻条件。
Elastocon TPE Technologies公司推出了一种新型的SEBS材料,能够与PC、ABS、PC/ABS、尼龙、HIPS和共聚酯等材料进行包覆成型。这种Elastocon STK材料的硬度为50~70 Shore A,可用于生产五金工具的把手、家庭用品、个人护理产品和玩具等。目前,该公司现有的2800/8000系列产品能够与PP很好地粘接在一起。
Multibase公司推出了其新型的Multiflex TEA合金材料,能够与工程塑料更好地粘接在一起。
碳素消字灵针对汽车外饰的应用需求,Multibase公司改善了产品的耐候性,使其能够经受4000kJ的加速曝露试验。而对于汽车内饰,该公司则重点开发能够抗结雾性能的新产品品级。据介绍,新材料的抗结雾性能高达110,同时还能够有效改善产品的耐油性,更好地防止气体褪。

图4 Multibase公司推出的热塑性硫化硅橡胶 (TPSiV)是一种“超级TPV”产品,具有极佳的耐久性和抗刮擦性,可用于生产Motorola手机的手持部分
RTP公司针对包覆成型应用而新推出了RTP 6042 TPE系列产品。与标准的TPE产品相比,它具有更好的加工性能和价格优势。据介绍,该材料能够与PC、ABS、PC/ABS和PC/丙烯酸等材料很好地粘接在一起。
Kraiburg TPE公司表示,透明TPE产品在包覆成型中具有更好的设计灵活性,以后将会得到更广泛的应用。最近,该公司推出了其新型的Thermolast K级SEBS透明TPE材料,与PC和ABS等材料的粘接性能更好。另外,该材料还能够与聚苯乙烯、PBT、丙烯酸酯和PETG等材料粘接,其硬度范围为50~80shore A。
新风除湿机组苯乙烯类TPE进入高档市场
全方位接触
众多供应商表示,鞋类产品的生产正在不断向中国市场转移,也促使了SBS材料的商品化。同时,这也使得一些具有更高应用价值的产品,如氢化SEBS等产品开始面临巨大的竞争压力。Teknor Apex公司的商业开发经理SachinSakhalkar说:“要想保持领先的市场地位,供应商就必须始终关注高端市场,关注TPU和共聚酯。”除此之外,无卤阻燃材料和不添加增塑剂的PVC替代产品同样也蕴含着巨大的市场发展潜力。
Teknor公司为其Elexar EL1402系列新添加了一种无卤SEBS品级产品,其防火等级可达UL 94V-0,硬度为50 A,是生产电线电缆的理想材料。其中,Monprene MP1871R可代替硅材料用于生产医疗管材,而MP2295可代替胶乳用于生产薄膜。
作为一家苯乙烯嵌段共聚物(SBCs) 供应商,Kraton Polymers公司尤其关注TPE产品的专业化生产。最近,该公司推出了一种可代替热固性橡胶和烯烃类TPV的高耐热性产品品级。这种Kraton G1633材料的分子量比标准的SBC高50%,可显著改善70以上的苯乙烯类TPE的压缩变形性能。据介绍,由该材料制得的苯乙烯类TPE的压缩变形性能与某些TPV产品相近,可用于生产汽车密封条和医用塞子。

图5 TPE尤其适用于高端应用领域,如医疗领域等。Kraton Polymers公司开发出了一种硬度为35 Shore A的SEBS材料,据说是目前最软的材料之一,能够代替PVC用于制造IV袋、给药系统和医用管
除此之外,Kraton公司的另一种医用级SEBS产品也实现了商业化生产,据说是目前最软的TPE材料。这种Kraton MD6945材料的硬度为35 Shore A,是一种韧性极好的透明材料,易于加工,可用于吹膜和流延薄膜的生产。与PP共混后,可显著改善材料的透明度,能够代替PVC用于生产IV袋、IV给药系统、造瘘袋(ostomy bags)和医用管等。目前,该公司正在研发一种具有阻隔功能的改性SEBS材料,以期能够作为离子交换膜用于水净化系统中。
Kuraray公司的Septon业务部门已经将其异戊二烯基苯乙烯TPE实现了商业化生产,其性能能够与TPU和COPE相媲美。与标准的Septon相比,Septon Q具有更好的抗撕裂强度和更高的模量,其使用温度提高了10。据介绍,硬度级别为70 Shore A的材料,其耐磨性和抗刮擦性比TPU更好,密度也更低。该系列产品主要用于生产运动产品、电缆外皮、管材和汽车仪表板表皮等。
现在,新的TPE合金材料在汽车内饰件中的应用优势得到了极好的推广。A. Schulman公司推出了一种新的TPE合金材料,可代替TPU或聚氨酯用于、制造IP表皮。与TPU相比,这种聚苯乙烯/聚烯烃合金材料的密度更低,且具有更好的抗刮擦性、耐磨性和耐候性。
AlphaGary公司新推出的Evoprene HP系列产品包括耐磨性和强度得到显著改善的SEBS产品品级。其中,吸震级Evoprene SEBS具有较低的填充水平,而硬度为50 Shore A的无油级Evoprene SEBS可用于食品密封,且具有优异的回收性能。
为满足材料的无卤阻燃要求,吉力士公司推出了一种SEBS基产品线,商品名为“OnFlex-S HF”。据介绍,该材料的防火等级为UL 94V-0,而且硬度范围非常宽泛,其注射和吹塑级产品可用于生产电子接线箱和电缆护套。

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