热塑性聚酯弹性体的发展现状和应用分析

1、热塑性聚酯弹性体的发展现状和应用分析 热塑性聚酯弹性体 （TPEE）又称聚酯橡胶， 是一类含有 PBT聚酯硬段 （ 结晶相，提供强度 ）和聚 醚软段 （连续段 ）的嵌段线型共聚物。 TPEE硬段的刚性、极性和结晶性使其具有突出的强度 和较好的耐高温性、 耐蠕变性、 抗溶剂性及抗冲性； 软段聚醚的低玻璃化温度和饱和性使其 具有优良的耐低温性和抗老化性。它兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性。 1 国内外发展状况 TPEE最早由美国 DuPont（ 杜邦 ）和日本东洋纺公司研制成功。 据估计， 现阶段全球 TPEE总产 能已超过 15 万 t/a 。目前国外已开发出多种新型 TPEE。日本积水

2、化学公司采用二羟基四联 苯、己二酸二甲酯和乙二醇等 3 种单体在 200300的高温下熔融聚合成多元嵌段共聚物； Gagon由微生物发酵法制得含 羟基辛酸酯的聚 （ 羟基辛酸酯 ）PHO可生物降解 TPEE，另 外采用 2-羟基丙酸和己内酯为原料，先将 2- 羟基丙酸转化为丙交酯，再用丙交酯与己内酯 （75/25） 共聚得到可降解 TPEE； Air Productsandchem 公司研究采用 CO2与环氧乙烷共聚生 产交替共聚物 （PEC-PPC）。 国内外 TPEE主要生产商情况如表 1 所示。 表 1 TPEE 主要生产厂商及商品名 公司名称 商品名 杜邦 GE Hytrel Tico

3、na Lomod Eastman Ritefex DSM EcdelArnitel 意大利 RADICI HERAFLEX Montedison Pibifiex 韩国 LG KEYFLEX 韩国 SK SKYPEL 日本东洋纺 PELPRENE 日本积水化学工业 STPE 四川展光 SUNPRENE 沈阳科隆化工 - 北京市化学工业研究院在国内最早研究TPEE，已建成 30 t/a 的中试生产线，所开发的各类 TPEE填补了国内空白。辽阳科隆化工公司采用该院技术建成了1 000 t/a 的生产线，目前 产能已扩至 5 000 t/a 。2002 年四川晨光科新塑胶有限责任公司正式成立，率先在

4、国内实现 了 TPEE的工业化生产，建成了 1 000 t/a 的生产线。目前该公司已先后开发出H（ 高性能 ） 级、 T（通用）级、 C（共混改性 ）级、阻燃级等 20 余个牌号的产品，产能达到 2 000 t/a 。余 姚市晨甬塑胶公司也已得到中蓝晨光化工研究 （ 晨光科新塑胶公司和晨光科技公司 ） 的授权 进行 TPEE的生产销售，生产规模不详。 2 生产技术 2.1 原料 TPEE中的硬段一般选择高硬度结晶性 PBT，软段则选择非结晶性的聚醚 （ 如聚乙二醇醚 PEG、 聚丙二醇醚 PPG、聚丁二醇醚 PTMG等）或脂肪族聚酯 （ 如聚丙交酯 PLLA、聚乙交酯 PGA、聚 己内酯 P

5、CL等） 。以聚醚为软段制备的 TPEE耐寒性、 柔软性及耐水解性较好， 但耐光、耐热 性较差；以脂肪族聚酯为软段制备的TPEE耐热老化性、耐候性较好，但耐水解性较差。实 际生产中，可根据 TPEE的用途来选择不同的配比，自由设计嵌段共聚物的软硬链段比例。 软、硬链段的种类、长度和含量对TPEE的性能均有影响。 2.2 合成工艺 TPEE可由 DMT路线合成，也可由 PTA路线合成。一般是 应， 整， 然后加入聚醚或脂肪族聚酯进行缩聚反应。 用于生产其他相关产品，特别是 PBT。 DMT或 PTA与丁二醇先进行酯化反 TPEE生产装置一般为三釜流程，可灵活调 2.3 生产现状 聚酯 -聚醚型

6、TPEE是通用型 TPEE， 过调节硬、软段比例，邵氏硬度可在 TPEE的缺陷或特种用途进行改进而出现的。如东洋纺公司的 通用型 TPEE，在此基础上开发出了第 3 代只能耐 150高温 ） ，可替代耐高温性橡胶产品，如硅胶、 发动机零件。 耐热性、耐低温性、耐化学性能和加工性能较平衡，通 28 80之间变化。特种 TPEE一般都是针对通用型 PELPREN，EP-type 是其第一代 2、3和 4代产品。其中第 4代 TPEE可耐 175高温 （前 丙烯腈橡胶等， 主要用于汽车 2 为各大 TPEE生产商 TPEE 产品的组成及应用。 表2 各大生产商 TPEE 的组成及应用 生产商 韩国

7、LG 化 学 商品名 KEYFLEX 分类 注塑级 挤出级 组成 PBT 和 PTHF 的 嵌段共聚 物 应用 电缆电线护套、电子元件、 控制键、手机天线、手表 带、门把手、气囊壳体、 防尘罩等 韩国 SK 化学 SKYPEL - - 电缆电线护套鞋底鞋垫、 把手等 意大利 RADICI HERAFLEX E - - - 聚酯和聚 二醇醚嵌 美国杜 HYTRELHYTREL 邦 RS 段共聚物 聚酯和聚 汽车部件、电子电器元件、 聚酯和聚 办公家具、运动用品等 丙二醇醚 嵌段共聚 物 Amitel-P PBT 和 PTHF 的 嵌段共聚 物 通用型，可用作汽车零部 件、电子元件、运动休闲 用品

8、、鞋底等 荷兰帝 斯曼 Amitel Amitel-E PBT 和 PEO-PPO 的嵌段共 聚物 具有优良的耐高温性，低 温时也表现出色，透气性 优异，适合制成需用整体 透气性薄膜的产品，如鞋 用内衬、建筑用薄膜和各 种医用衣物等 Amitel-U 聚酯和脂 肪族聚酯 嵌段共聚 物 适用于需要在 1 50下工 作、工作时间超过 3 000 h 的零部件，如电线电缆和 波纹管 Ticona Riteflex - 聚酯和聚 醚嵌段共 聚物 汽车车身、减震部件、气 缸元件，鞋底，电子元件， 聚合物改性 日本东 洋纺 PELPRENE P-type 聚酯和脂 肪族聚醚 嵌段共聚 S-type 物聚酯

9、和 C-type 脂肪族聚 酯嵌段共 聚物- 通用型，耐热性、耐低温 性、耐化学性和加工性能 较平衡优越的抗热老化性 能和耐候性，用于汽车发 动机部件耐高温性优良， 可用于汽车发动机零件 3 产品应用 3.1 汽车工业 最初，汽车工业， 尤其是引擎盖下的零部件被认为是聚酯弹性体的主要应用领域。 用聚酯弹 性体制作的传动轴防尘罩已被大量生产， 以此取代传统的氯丁橡胶制成的传动轴防尘罩。 后 来又被用来制作安全气囊壳体和进气管。 现在，从线缆到汽车内饰件都已用嵌段聚酯弹性体 来生产。而所有这些部件在低至 - 40、高至 130时都具有非常好的柔韧性。 目前，中高档和高档防尘罩 （如 CVJ）均采用

10、 TPEE生产。在国内，天津环宇公司已采用进口 生产设备进行大批量生产。四川晨光开发的产品也已在奇瑞、上海大众等汽车品牌上使用。 另据报道， 福特汽车公司已在多款汽车上使用了Arnitel 材料，包括 Mondeo、S-Max、Galaxy 和 Focus。最近，又采用 Arnitel TPC 树脂作为其最近发布的 Fiesta 汽车的真空刹车管材 料。 3.2 工业应用 聚酯弹性体还被广泛用于各种工业零部件中， 如兼具耐热、耐油、 使用寿命长的液压管。由 于 TPEE的内在稳定性，因此可用于带有铜或金属编织层的液压管。同时由于具有优良的耐 磨性和抗蠕变性，还可用来制作各种传送带和输送带。 3

11、.3 运动休闲业 TPEE的另一应用领域是体育用品。在运动鞋中，聚酯弹性体主要用来制作鞋底的柔软嵌入 物、环状绑带和可透气的内衬， 同时也可用于冬季体育用品中。 高尔夫球也会用到聚酯弹性 体。紧贴着高尔夫球表层下的内层常常以这种材料制作， 充分利用了聚酯弹性体优异的能量 吸收性能。该领域的其他应用还有轻击棒和球杆把手等。 另外，寝具也可使用聚酯弹性体制成。用TPEE制成的床垫弹簧，在产品使用周期内富有弹 性而且无需担心变形问题， 聚酯弹性体的模量范围可以根据个人身形的不同而使床垫弹簧形 成不同的弯曲程度，令消费者更舒适。 3.4 薄膜应用 聚酯弹性体中软段的化学特性决定了它是生产透气性薄膜的优异材料。 第一次大规模、 商业 化应用的范例是 Sympatex 聚酯透气性薄膜，主要应用于带有弹性和透气性的衣物内衬上。 另外，聚酯弹性体优异的耐磨性和负载承受能力使其可作为铁轨的减震材料。 3.5 移动电话 在移动电话领域，与现用硅橡胶材料相比，TPEE生产周期短、重量较小，可应用于手机键 盘、手机天线壳体和密封件等。 日本 Shuehiro 公司看中 TPEE的这一特点， 将遥控器的按键 从传统的硅橡胶改用 TPEE来制作，效果相当理想。 如果此技术得到推广， 则 TPEE