热塑性聚酯弹性体的发展现状和应用

1、热塑性聚酯弹性体的发展现状和应用热塑性聚酯弹性体 （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。日本积水化学公司采用二羟

2、基四联苯、己二酸二甲酯和乙二醇等 3 种单体在 200300 C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 B羟基辛酸酯的聚（B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。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

3、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

4、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PCL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 DMT 或 PTA 与丁二醇先进行酯化反应，然后加

5、入聚醚 或脂肪族聚酯进行缩聚反应。 TPEE 生产装置一般为三釜流 程，可灵活调整，用于生产其他相关产品，特别是PBT 。2.3 生产现状聚酯？聚醚型TPEE是通用型TPEE，耐热性、耐低温 性、耐化学性能和加工性能较平衡， 通过调节硬、 软段比例， 邵氏硬度可在 28°80°之间变化。特种 TPEE 一般都是 针对通用型 TPEE 的缺陷或特种用途进行改进而出现的。如 东洋纺公司的 PELPRENE , P ? type是其第一代通用型 TPEE， 在此基础上开发出了第 2、 3 和 4 代产品。其中第 4 代 TPEE可耐175 C高温（前 3代只能耐150 C高温），

6、可 替代耐高温性橡胶产品，如硅胶、丙烯腈橡胶等，主要用于 汽车发动机零件。 表 2 为各大 TPEE 生产商 TPEE 产品的组 成及应用。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 C、高至130 C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TPEE生 产。在国内，天津环宇公司已采用进口生产设备进

7、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。3.3 运动休闲业TPEE 的另一应用领域是体育用品。

8、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 的用量将大大增加。4 结束语随着汽车工业的快速发展，以及公众安全与环保意识的 日益加强， TP