热塑性弹性体PPT课件

1、1一、一、TPE概念及其分类概念及其分类1.TPE概念概念热塑性弹性体热塑性弹性体(Thermoplasticelastomer，缩写缩写TPE)是指这样一类高分子材料：是指这样一类高分子材料：“在常温下显在常温下显示橡胶弹性、高温下又能塑化成型的材料示橡胶弹性、高温下又能塑化成型的材料”。第1页/共60页2第2页/共60页3第3页/共60页4u在常温下它具有橡胶那样的在常温下它具有橡胶那样的弹性变形弹性变形性能；性能；u在加热到一定温度，它又具有在加热到一定温度，它又具有热塑热塑性塑料那样性塑料那样的加工工艺性能；的加工工艺性能；u它摆脱了橡胶硫化的生产方法，而用热塑性塑它摆脱了橡胶硫化的生

2、产方法，而用热塑性塑料的料的成型加工方法成型加工方法(注塑、挤出、吹塑、发泡等注塑、挤出、吹塑、发泡等)来生产弹性体零件。来生产弹性体零件。u在这类高分子材料身上将橡胶和塑料的在这类高分子材料身上将橡胶和塑料的优点优点汇汇集于一体；集于一体；u加工方便、生产率高，废料可以回用。加工方便、生产率高，废料可以回用。第4页/共60页52.热塑性弹性体主要包括以下几大类热塑性弹性体主要包括以下几大类:u聚氨酯类热塑性弹性体（聚氨酯类热塑性弹性体（TPU）u聚苯乙烯类热塑性弹性体聚苯乙烯类热塑性弹性体(TPS) u聚酯类热塑性弹性体聚酯类热塑性弹性体(TPEE)u聚烯烃类热塑性弹性体聚烯烃类热塑性弹性体

3、(TPO) u还可按交联类型分为物理交联型和化学交联型还可按交联类型分为物理交联型和化学交联型u也可按结构特点，分为嵌段聚合物、接技聚合也可按结构特点，分为嵌段聚合物、接技聚合物和其它类型等物和其它类型等第5页/共60页6第6页/共60页7第7页/共60页8第8页/共60页9第9页/共60页10第10页/共60页11第11页/共60页12第12页/共60页13第13页/共60页14第14页/共60页15第15页/共60页16第16页/共60页17第17页/共60页18第18页/共60页19第19页/共60页20第20页/共60页21第21页/共60页22第22页/共60页23第23页/共60页

4、24第24页/共60页25第25页/共60页26第26页/共60页27第27页/共60页28第28页/共60页29第29页/共60页30第30页/共60页31第31页/共60页32第32页/共60页33第33页/共60页34第34页/共60页35二、二、TPE的结构特征、性能的结构特征、性能u整个高分子链的一部或全部是由具有橡胶弹性整个高分子链的一部或全部是由具有橡胶弹性的链段所组成，这一部分被叫做的链段所组成，这一部分被叫做“橡胶段橡胶段”或或“软段软段”；u在低温下，又有使大分子链之间形成网状结构，在低温下，又有使大分子链之间形成网状结构，从而约束大分子的某种成分存在从而约束大分子的某种成

5、分存在,这些约束成分这些约束成分则被称为则被称为“塑料段塑料段”或或“硬段硬段”；u这些这些“硬段硬段”起着分子间化学或物理的交联作起着分子间化学或物理的交联作用和补强效应；用和补强效应；u“硬段硬段”聚集起来形成的交联范围，称为物理聚集起来形成的交联范围，称为物理交联交联区域。区域。第35页/共60页36聚硅聚硅氧烷氧烷嵌段嵌段共聚共聚物结物结构图构图第36页/共60页371.热塑性弹性体的特征热塑性弹性体的特征在高温下，这些分散相或约束成分又会在在高温下，这些分散相或约束成分又会在热的作用下丧失能力，聚合物经熔化或熔融呈热的作用下丧失能力，聚合物经熔化或熔融呈现塑性，这种化学或物理交联性质

6、的现塑性，这种化学或物理交联性质的可逆性可逆性：u即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈现塑性；现塑性；u降至常温时，这些降至常温时，这些“交联交联”又恢复，而起类又恢复，而起类似硫化橡胶交联点的作用。似硫化橡胶交联点的作用。第37页/共60页38由于这种聚合物链结构特点和交联状态的由于这种聚合物链结构特点和交联状态的可可逆性逆性：u一方面在一方面在常温常温下显示硫化胶的弹性、强度和形下显示硫化胶的弹性、强度和形变特性等物理机械性能，变特性等物理机械性能，可替代可替代一般一般硫化胶硫化胶制制造某些橡胶制品；造某些橡胶制品；u另一方面，在另一方面，在高温高温

7、下硬段会软化或熔化，在加下硬段会软化或熔化，在加压下呈现塑性流动，显现压下呈现塑性流动，显现热塑性塑料热塑性塑料的的加工特加工特性性。第38页/共60页392.热塑性弹性体的与一般橡胶体的区别在热塑性弹性体的与一般橡胶体的区别在:不需要硫化即可加工，这就使橡胶工业可从不需要硫化即可加工，这就使橡胶工业可从繁重的体力劳动中得到解脱，节省了能量，减少繁重的体力劳动中得到解脱，节省了能量，减少了设备投资，人力投入等，尽管它的原材料较贵，了设备投资，人力投入等，尽管它的原材料较贵，综合起来，它的生产成本仍有所降低。综合起来，它的生产成本仍有所降低。第39页/共60页40三、三、TPE的配方、加工和应用

8、的配方、加工和应用第40页/共60页41第41页/共60页42第42页/共60页43第43页/共60页441.应用领域应用领域:u胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶胶鞋、粘合剂、汽车零部件、电线电缆、胶管、涂料、挤出制品、掺合剂等等方面的大管、涂料、挤出制品、掺合剂等等方面的大量使用量使用;u在橡胶制品方面除了不适于制造充气轮胎外，在橡胶制品方面除了不适于制造充气轮胎外，非胎制品已有不少可以取代，如汽车部件、非胎制品已有不少可以取代，如汽车部件、部分橡胶机械制品部分橡胶机械制品;u建筑、电绝缘、食品和饮料包装以及医疗卫建筑、电绝缘、食品和饮料包装以及医疗卫生等多方面的应用生等多方面的应用第

9、44页/共60页452.市场前景市场前景目前热塑性弹性体已发展到十几个品种，已目前热塑性弹性体已发展到十几个品种，已取代部分天然橡胶、合成橡胶和塑料取代部分天然橡胶、合成橡胶和塑料;其中其中汽车汽车用热塑性弹性体是最重要的应用领用热塑性弹性体是最重要的应用领域，占到三分之一，其次是域，占到三分之一，其次是建筑建筑业、业、医用医用和和日用日用生活制品。生活制品。第45页/共60页46四、新型弹性体茂金属聚合物四、新型弹性体茂金属聚合物1.茂金属催化剂及其性能茂金属催化剂及其性能茂金属催化剂活性高，已开发应用的茂金属茂金属催化剂活性高，已开发应用的茂金属催化剂有三种基本结构：催化剂有三种基本结构：

10、u即普通茂金属结构即普通茂金属结构u桥链茂金属结构桥链茂金属结构u限定几何构型茂金属结构限定几何构型茂金属结构第46页/共60页472.茂金属聚合物茂金属聚合物茂金属是指由过渡金属茂金属是指由过渡金属(如锆、钛、铪等如锆、钛、铪等)与与环戊二烯环戊二烯(Cp)相连所形成的有机金属配位化合物，相连所形成的有机金属配位化合物，以这类有机金属配位化合物合成的高分子材料称以这类有机金属配位化合物合成的高分子材料称为茂金属聚合物为茂金属聚合物与传统催化剂相比，茂金属催化剂与传统催化剂相比，茂金属催化剂活性高活性高，还具有还具有单活性中心反应优势、单体选择优势、立单活性中心反应优势、单体选择优势、立体选择

11、优势体选择优势,并可控制聚合物中乙烯基的不饱和并可控制聚合物中乙烯基的不饱和度度等突出特点。等突出特点。第47页/共60页48已成功地合成出了一系列新型材料已成功地合成出了一系列新型材料,如如m-LDPE、m-LLDPE、m-ULDPE、m-HDPE、m-HMHDPE、m-iPP、m-sPP、m-sPS、m-COC(环烯烃）、茂金属环烯烃）、茂金属-烯烃共聚物和热塑烯烃共聚物和热塑性聚烯烃弹性体等。性聚烯烃弹性体等。第48页/共60页493.茂金属聚合物的加工性能、茂金属聚合物的应茂金属聚合物的加工性能、茂金属聚合物的应用用(1)m-PE 1991年首先由年首先由ExxonChem.Co.采用

12、单活性中采用单活性中心催化技术合成出了心催化技术合成出了m-LLDPE产物，具有如下产物，具有如下优点：优点：分子质量高、分子质量分布窄、支链短、支分子质量高、分子质量分布窄、支链短、支链少、密度低、纯度高、透明性好及抗污染能力链少、密度低、纯度高、透明性好及抗污染能力强。强。第49页/共60页50第50页/共60页51u没有晶点，产品力学性能好，表现为强度高、没有晶点，产品力学性能好，表现为强度高、韧性好、耐穿刺能力好，封口温度低、热封韧性好、耐穿刺能力好，封口温度低、热封温度范围宽，是热封袋及复合薄膜热封层的温度范围宽，是热封袋及复合薄膜热封层的重要材料。重要材料。um-PE的缺点是：的缺

13、点是：加工性能较差，表现为熔点加工性能较差，表现为熔点低、熔融速度快、熔体粘度大、熔体强度差，低、熔融速度快、熔体粘度大、熔体强度差，这是这是1995年以前第一代年以前第一代m-PE的主要缺点。的主要缺点。 第51页/共60页52u通过与普通通过与普通LDPE混用，改进加工设备和对聚混用，改进加工设备和对聚合过程进行不断的改进，基本上解决了合过程进行不断的改进，基本上解决了m-PE加工困难的问题。加工困难的问题。u已有的实验结果表明，采用混用方式简单有效，已有的实验结果表明，采用混用方式简单有效，拓宽了拓宽了m-LLDPE分子质量分布窄、难加工的分子质量分布窄、难加工的缺点，也弥补了传统聚乙烯

14、膜材料物理力学性缺点，也弥补了传统聚乙烯膜材料物理力学性能不足的缺欠。能不足的缺欠。第52页/共60页53m-PE应用u肉肠薄膜u洗洁精包装u洗发精用膜、洗衣粉包装用膜第53页/共60页54(2)m-PP 无规无规PP一直被视为等规一直被视为等规PP的副产物，直到的副产物，直到1988年用茂金属催化剂才制得了高收率的年用茂金属催化剂才制得了高收率的m-PP产品。产品。m-PP较普通齐格勒较普通齐格勒-纳塔催化剂聚合的纳塔催化剂聚合的PP流流动性好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低。动性好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低。第54页/共60页55家用器皿、薄壁食品包装容器家用器皿、薄壁食品包装容

15、器(杯子、盖子杯子、盖子)、薄壁多媒体包装薄壁多媒体包装(CD/DVD盒盒)等。等。第55页/共60页56(3)m-sPSuPS有三种结构形式，即有三种结构形式，即aPS、sPS、iPS。uaPS热变形温度低、热变形温度低、iPS脆性大；脆性大；sPS中苯环交中苯环交替排列在分子链两侧。替排列在分子链两侧。usPS优点：产品熔点高，耐水、热、化学药品、优点：产品熔点高，耐水、热、化学药品、溶剂溶剂(有机溶剂除外有机溶剂除外)；u密度小、加工前无需干燥、抗水解能力强，成密度小、加工前无需干燥、抗水解能力强，成型性好；型性好；u具有与具有与PBT、PA、PPS类似的物理机械性能。类似的物理机械性能

16、。u缺点：结晶速度慢、通过加入成核剂可以改进。缺点：结晶速度慢、通过加入成核剂可以改进。第56页/共60页57m-sPS应用领域：应用领域：u电子、电器工业：电子、电器工业：替代替代PA、PET、PBT。汽车工业：汽车工业：发动机部件、保险杠、燃油分配转发动机部件、保险杠、燃油分配转子等，替代子等，替代PA、PET、PBT。u食品包装：食品包装：m-sPS耐湿性、抗蒸汽性高，用于耐湿性、抗蒸汽性高，用于微波炉托盘、器皿。微波炉托盘、器皿。u工业薄膜：工业薄膜：m-sPS膜拉伸强度、透明性类似膜拉伸强度、透明性类似BOPET，韧性与玻璃纸相似，耐酸、碱、热水，韧性与玻璃纸相似，耐酸、碱、热水及低吸湿膨胀性、良好的电性能等，优于及低吸湿膨胀性、良好的电性能等，优于BOPET，可制作像纸、电绝缘膜。，可制作像纸、电绝缘膜。第57页/共60页58(4)m-E/S共聚物共聚物乙烯乙烯/苯乙烯相容性较差，使用传统的催化苯乙烯相容性较差，使用传统的催化剂和聚合工艺难于合成出苯乙烯含量超过剂和聚合工艺难于合成出苯乙烯含量超过5%的的性能优良的性能优良的E/S共聚物。共聚物。采用茂金属催化体系合成的