热塑性弹性体TPE-ppt课件.ppt
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- 塑性 弹性体 TPE ppt 课件
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1、热塑性弹性体就是一种具有橡胶的高弹性,热塑性弹性体就是一种具有橡胶的高弹性,高强度,高回弹性,又具有可注塑加工的高强度,高回弹性,又具有可注塑加工的特征的材料,又称为人造橡胶或合成橡胶。特征的材料,又称为人造橡胶或合成橡胶。热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能,又具有硫化橡胶的物理性能,可谓是能,又具有硫化橡胶的物理性能,可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。塑料和橡胶优点的优势组合。 热塑性弹性体按其构成方式可分成两大类,即,热塑性弹性体按其构成方式可分成两大类,即,嵌段共聚物类(苯乙烯系、共聚酯、聚氨酯、聚嵌段共聚物类(苯乙烯系、共聚酯、聚氨酯、聚酰胺)和热
2、塑性塑料酰胺)和热塑性塑料/ /弹性体共混物和合金类(热弹性体共混物和合金类(热塑性聚烯烃和热塑性硫化物)。塑性聚烯烃和热塑性硫化物)。这两类这两类TPETPE均为两相体系,其中热塑性塑料硬相通均为两相体系,其中热塑性塑料硬相通过化学或力学的方式与弹性体软相锁接在一起,过化学或力学的方式与弹性体软相锁接在一起,因此因此TPETPE具有两相的综合性能。具有两相的综合性能。 TPETPE的种类的种类TPETPE合成型苯乙烯类苯乙烯类(SBC)(SBS(SBS、SIS、SEBS、SEPS)橡塑共混型烯烃类烯烃类(TPO)(TPO(TPO、TPV)(POE合成型合成型)合成型双烯类双烯类(TPB(TP
3、B、TPI)合成型合成型氯乙烯类氯乙烯类(PVC)(TPVC(TPVC、TCPE)合成型聚氨酯类聚氨酯类TPU)合成型聚酯类聚酯类(TPEE)合成型酰胺类酰胺类(TPAETPAE)合成型有机氟类有机氟类(TPF)合成型有机硅类有机硅类(TPE)合成型乙烯类乙烯类 (TPE)苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体是目前世界苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体是目前世界上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体。从上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体。从应用角度来看,应用角度来看, 苯乙烯类热塑性弹性体最令人感苯乙烯类热塑性弹性体最令人感兴趣的是室温下的性能与硫化橡胶相似,另外其兴趣的是室温下的性能与硫化橡胶
4、相似,另外其弹性模量异常高,并且不随相对分子质量变化。弹性模量异常高,并且不随相对分子质量变化。苯乙烯类热塑性弹性体凭借其强度高、柔软、具苯乙烯类热塑性弹性体凭借其强度高、柔软、具有橡胶弹性、永久变形小的特点有橡胶弹性、永久变形小的特点,在制鞋业、塑在制鞋业、塑料改性、沥青改性、防水涂料、液封材料、电线、料改性、沥青改性、防水涂料、液封材料、电线、电缆、汽车部件、医疗器械部件、家用电器、办电缆、汽车部件、医疗器械部件、家用电器、办公自动化和胶粘剂等方面具有广泛的应用公自动化和胶粘剂等方面具有广泛的应用。苯乙烯类苯乙烯类TPE(TPS)TPE(TPS)SBSSBS聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)
5、BRBR化学化学聚合聚合通用通用SISSIS聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)IRIR化学化学聚合聚合通用通用SEBSSEBS聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)加氢加氢BRBR化学化学聚合聚合通用通用SEPSSEPS聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)(PS)加氢加氢IRIR化学化学聚合聚合通用工程通用工程SBSSBS苯乙烯类热塑性弹性体是是苯乙烯类热塑性弹性体是是SBCsSBCs中产量最大中产量最大(占(占70%70%以上)、成本最低、应用较广的一个品种,以上)、成本最低、应用较广的一个品种,是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物,兼是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物,兼有塑料和橡胶的特性,被称为有塑料
6、和橡胶的特性,被称为“第三代合成橡第三代合成橡胶胶”。热塑性弹性体分子链的结构特点是由化学。热塑性弹性体分子链的结构特点是由化学组成不同的树脂段组成不同的树脂段( (硬段硬段) )和橡胶段和橡胶段( (软段软段) )构成。构成。硬段的链段间作用力足以形成硬段的链段间作用力足以形成“物理交联物理交联”,软,软段则是具有较大自由内旋转能力的高弹性链段;段则是具有较大自由内旋转能力的高弹性链段;而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来接起来。SBSSBS以苯乙烯,丁二烯为单体原料,环以苯乙烯,丁二烯为单体原料,环己烷为溶剂、己烷为溶剂、n-BuLin
7、-BuLi为引发剂、为引发剂、THFTHF为活化为活化剂剂, , 无终止阴离子聚合反应,无终止阴离子聚合反应,SiCl4SiCl4为偶联为偶联剂最后加入适量,反应终止加入防老剂。剂最后加入适量,反应终止加入防老剂。产品为白色半透明的弹性体产品为白色半透明的弹性体。SBSSBS外观为白色疏松柱状,相对密度外观为白色疏松柱状,相对密度0 092-092-09595。SBSSBS具有优良的拉伸强度、弹性和电性能永久变具有优良的拉伸强度、弹性和电性能永久变形小,屈挠和回弹性好,表面摩擦大。耐臭氧、形小,屈挠和回弹性好,表面摩擦大。耐臭氧、氧和紫外线照射性能与丁苯橡胶类似。透气性优氧和紫外线照射性能与丁
8、苯橡胶类似。透气性优异。由于主链含有双键致使异。由于主链含有双键致使SBSSBS耐老化较差,在高耐老化较差,在高温空气的氧化条件下,丁二烯嵌段会发生交联,温空气的氧化条件下,丁二烯嵌段会发生交联,从而使便度和粘度增加。从而使便度和粘度增加。 由于由于SBSSBS具有上述优良的物理机械性能,成为目前具有上述优良的物理机械性能,成为目前消费量最大的热塑性弹性体。消费量最大的热塑性弹性体。 SBS SBS 牌号按分子结构形态可分为牌号按分子结构形态可分为线型和星型线型和星型两大两大类类, ,从使用角度又分为充油型和非充油型。根据其从使用角度又分为充油型和非充油型。根据其应用领域的不同应用领域的不同,
9、 ,按相对分子质量大小、苯乙烯含按相对分子质量大小、苯乙烯含量和乙烯基含量的多少以及苯乙烯和丁二烯链段量和乙烯基含量的多少以及苯乙烯和丁二烯链段之间是否有过渡的无规段之间是否有过渡的无规段, ,又可分成众多牌号。又可分成众多牌号。分子结构:线型和星型分子结构:线型和星型使用角度:充油型和非充油型使用角度:充油型和非充油型SBSSBS在加工应用拥有热固性橡胶无法比拟的优势:在加工应用拥有热固性橡胶无法比拟的优势:(1 1)可用热塑性塑料加工设备进行加工成型,如挤)可用热塑性塑料加工设备进行加工成型,如挤压、注射、吹塑等,成型速度比传统硫化橡胶工压、注射、吹塑等,成型速度比传统硫化橡胶工艺快;艺快
10、; SBSSBS加工温度一般在加工温度一般在150200150200之间。之间。(2 2)不需硫化,可省去一般热固性橡胶加工过程中)不需硫化,可省去一般热固性橡胶加工过程中的硫化工序,因而设备投资少,生产能耗低、工的硫化工序,因而设备投资少,生产能耗低、工艺简单,加工周期短,生产效率高,加工费用低;艺简单,加工周期短,生产效率高,加工费用低;(3 3)加角余料可多次回收利用,节省资源,有利于)加角余料可多次回收利用,节省资源,有利于环境保护。环境保护。不同配方不同配方SBSSBS注射工艺注射工艺不同硬度不同硬度SBSSBS注塑工艺注塑工艺螺杆型号:通用聚烯烃螺杆,长径比螺杆型号:通用聚烯烃螺杆
11、,长径比:L/D 20 :1:L/D 20 :1;压缩比:;压缩比:2.5:12.5:1到到3 3:5:15:1干燥:一般无需干燥;干燥:一般无需干燥;SBSSBS材料硬度材料硬度, , 肖氏硬度肖氏硬度0025A0025A3045A3045A5055A5055A6065A6065A70A45D70A45D后部后部65656565808080808080中部中部165165170170170170175175180180前端前端170170175175185185180180190190喷嘴喷嘴175175180180180180190190195195注意:这些温度的设定增加的幅度不能超过注
12、意:这些温度的设定增加的幅度不能超过1010模具温度模具温度: 1540: 1540C (60100C (60100F)F)螺杆转速螺杆转速: 3050 rpm: 3050 rpm背压背压: 35 bar (5075 psi): 35 bar (5075 psi)SBS SBS 嵌段共聚物的挤出嵌段共聚物的挤出:SBS:SBS共聚物以及胶料的加共聚物以及胶料的加工采用挤出机的螺杆长径比工采用挤出机的螺杆长径比L/DL/D至少在至少在2020:1 1,最,最好是好是2424:1 1不同配方不同配方SBSSBS挤出工艺挤出工艺不同硬度不同硬度SBSSBS挤出工艺:挤出工艺:螺杆型号:通用聚烯烃螺杆
13、,长径比螺杆型号:通用聚烯烃螺杆,长径比L/D 24 :1L/D 24 :1;压缩比:压缩比:2.5:12.5:1到到3.0:13.0:1;干燥:无需干燥;干燥:无需干燥硬度与加工温硬度与加工温度SBSSBS材料硬度材料硬度, 肖氏硬度计肖氏硬度计4555A4555A6065A6065A70A45D70A45D加料区加料区656565658080第一段160160165165170170第二段第二段165165170170175175第三段170170175175180180机头机头175175180180190190口模175175180180190190熔体熔体17517518018018
14、5185不同配方不同配方SBSSBS挤出挤出不同硬度不同硬度SBSSBS挤出的温度设置挤出的温度设置一般通用一般通用SBSSBS牌号的苯乙烯质量分数为牌号的苯乙烯质量分数为30 %30 %45 % ,45 % ,相对相对分子质量为分子质量为10 10 万万30 30 万。万。在制鞋领域由于所要求的拉伸强度不高在制鞋领域由于所要求的拉伸强度不高, ,一般选用苯乙烯一般选用苯乙烯质量分数为质量分数为40 %40 %的星型和线型充油牌号;的星型和线型充油牌号;在沥青改性领域在沥青改性领域, ,为提高沥青软化点为提高沥青软化点, ,改善其低温屈挠性和改善其低温屈挠性和高温流动性高温流动性, ,一般采用
15、苯乙烯质量分数为一般采用苯乙烯质量分数为30 %30 %的高相对分的高相对分子质量的星型牌号;子质量的星型牌号;在塑料改性方面在塑料改性方面, ,为提高相容性为提高相容性, ,一般选用高苯乙烯含量和一般选用高苯乙烯含量和与塑料分子量相匹配的牌号;与塑料分子量相匹配的牌号;在粘合剂方面在粘合剂方面, ,一般压敏型粘合剂选用苯乙含量低、相对一般压敏型粘合剂选用苯乙含量低、相对分子质量相对高的线型牌号。分子质量相对高的线型牌号。由于由于SBSSBS质轻、弹性好、美观、耐屈桡、表面摩擦质轻、弹性好、美观、耐屈桡、表面摩擦大、耐寒、抗湿滑、着色性佳、透气性良好等优大、耐寒、抗湿滑、着色性佳、透气性良好等
16、优点,广汽应用于鞋材,如皮鞋底(绉片底)、休点,广汽应用于鞋材,如皮鞋底(绉片底)、休闲鞋、便鞋、防寒鞋等,但因其耐磨性和耐热性闲鞋、便鞋、防寒鞋等,但因其耐磨性和耐热性较差,不宜作运动鞋和登山鞋底用。较差,不宜作运动鞋和登山鞋底用。A A配方设计配方设计 (a a)SBSSBS SBS SBS牌号很多,可从各公司的样本根据需要进行选择。牌号很多,可从各公司的样本根据需要进行选择。(b b)树脂)树脂通过添加树脂(聚苯乙烯、聚通过添加树脂(聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚乙烯、乙烯、EVAEVA、聚丙烯、古马隆、松香季戊四醇酯,、聚丙烯、古马隆、松香季戊四醇酯,RX-80RX-80树树
17、脂等),可以调节脂等),可以调节SBSSBS的性能,例如硬度、强度、耐磨、的性能,例如硬度、强度、耐磨、老化、流动性、氢化、粘性等。聚苯乙烯树脂(老化、流动性、氢化、粘性等。聚苯乙烯树脂(PSPS)的综)的综合性能最佳,是合性能最佳,是SBSSBS混合料中的重要添加剂。常用流动性混合料中的重要添加剂。常用流动性的的PSPS,例如日本,例如日本Asahi DowAsahi Dow公司的公司的Styron 679.Styron 679.(c c)软化剂(加工油)软化剂(加工油)软化剂是软化剂是SBSSBS费用不可的组分,其作用是调节硬度费用不可的组分,其作用是调节硬度,流动性,并降低成本,充油,流
18、动性,并降低成本,充油SBSSBS可使配炼加工更可使配炼加工更容易。最常用的是环烷油,芳烃成色深、有毒、容易。最常用的是环烷油,芳烃成色深、有毒、不能使用,石蜡油不能改善物性,还会导致喷出不能使用,石蜡油不能改善物性,还会导致喷出。国产克拉玛依。国产克拉玛依KNKN系列环保型环烷油(例如系列环保型环烷油(例如KN4010KN4010等)质量上乘等)质量上乘(d d)填充剂)填充剂SBSSBS可以大量添加填充剂。因为,与传统橡胶不完全一样可以大量添加填充剂。因为,与传统橡胶不完全一样,首先不是为了补胎,因为它的强度来自,首先不是为了补胎,因为它的强度来自PSPS嵌段末端的聚嵌段末端的聚集,使用填
19、充剂的目的主要是降低成本和着色。集,使用填充剂的目的主要是降低成本和着色。炭黑对炭黑对SBSSBS不补强,碳酸钙和陶土是两种最主要的填充剂不补强,碳酸钙和陶土是两种最主要的填充剂。白炭黑适用于半透明(牛筋底)高档鞋。白炭黑适用于半透明(牛筋底)高档鞋。(e e)防护体系)防护体系SBSSBS由于没有交联而有大量双键,光、臭氧、紫外线、热由于没有交联而有大量双键,光、臭氧、紫外线、热对它的劣化作用特强,因此必须添加防老剂和紫外线稳定对它的劣化作用特强,因此必须添加防老剂和紫外线稳定剂。剂。(2 2)彩色(或本色)、鞋底料(直接注塑底)彩色(或本色)、鞋底料(直接注塑底)例例1 1美国美国Shel
20、lShell公司公司 Kraton D5119/Kraton D5122Kraton D5119/Kraton D5122混合料混合料配方:充油配方:充油SBSSBS(Kraton D4122Kraton D4122)155/155155/155,PS PS 70/10070/100,环烷油,环烷油50/4550/45,轻质碳酸钙,轻质碳酸钙60/5560/55,钛白,钛白粉粉5/55/5,抗氧剂,抗氧剂1010 0.5/0.51010 0.5/0.5性能:硬度(性能:硬度(A A) 50/6550/65度,熔体流动速率(度,熔体流动速率(E E条条件)件) 22/25g22/25g(10mi
21、n10min)-1-1(3 3)办透明高级鞋底料(单片底)办透明高级鞋底料(单片底) 例例1.1.美国美国ShellShell公司配方:公司配方:配方:配方:SBSSBS(Kraton 1150Kraton 1150) 7373,SBSSBS(Kraton Kraton 11841184)2727,环烷油,环烷油5858,白炭黑,抗氧剂,白炭黑,抗氧剂DLTP 0.5DLTP 0.5,抗氧剂,抗氧剂1010 0.51010 0.5,紫外线吸收剂,紫外线吸收剂UV-P 0.5UV-P 0.5,硬,硬脂酸锌脂酸锌 0.5.0.5.性能:硬度(性能:硬度(A A)6060度,拉伸强度度,拉伸强度 6
22、.5MPa6.5MPa,300300定伸应力定伸应力2.3MPa2.3MPa,拉伸长率,拉伸长率700700,拉断永久变形,拉断永久变形2424,撕裂强度,撕裂强度23 KN23 KNm-1m-1,回弹性,回弹性4545。目前,基本上商用高速捏合机或螺带混合机预混目前,基本上商用高速捏合机或螺带混合机预混、双螺杆挤出机挤出、热切造粒。粒子约为、双螺杆挤出机挤出、热切造粒。粒子约为4X44X4圆柱形,直接用于注塑成型。圆柱形,直接用于注塑成型。 例例1.1.某生产线使用的设备某生产线使用的设备a a螺带混合机:容量螺带混合机:容量1200L1200L,转速,转速70RPM70RPM,生产能,生产
23、能力力600Kg 600Kg h-1h-1。b b双螺杆挤出机:意大利双螺杆挤出机:意大利MARLIS TM 150LMARLIS TM 150L,螺杆,螺杆直径直径150150,长泾比(,长泾比(L/DL/D)32/132/1,螺杆转速,螺杆转速8 880RPm80RPm,生产能力,生产能力6000 Kg 6000 Kg h-1h-1。c c注注 塑:直接成型底是套帮直接注塑,单元底塑:直接成型底是套帮直接注塑,单元底是先注塑出套底,然后与鞋帮冷粘合。是先注塑出套底,然后与鞋帮冷粘合。DesmaDesma等国等国外进口的注塑机以及国产多工位圆盘注塑机都在外进口的注塑机以及国产多工位圆盘注塑机
24、都在国内广泛应用。注塑工艺条件要根据国内广泛应用。注塑工艺条件要根据SBSSBS粒料的性粒料的性能以及注塑机的型号和鞋底尺寸而定。能以及注塑机的型号和鞋底尺寸而定。粘合:粘合:SBSSBS是比较难粘合的材料,单元底应先进行是比较难粘合的材料,单元底应先进行卤化处理(次氯酸钠或次氯酸钙卤化处理(次氯酸钠或次氯酸钙/ /盐酸水溶液,三盐酸水溶液,三氯三异氰酸的卤化效果更佳)然后根据鞋帮材料氯三异氰酸的卤化效果更佳)然后根据鞋帮材料涂适当的粘合剂,与鞋帮冷粘。涂适当的粘合剂,与鞋帮冷粘。SISSIS是苯乙烯类热塑性弹性体的一种,为苯乙烯和是苯乙烯类热塑性弹性体的一种,为苯乙烯和异戊二烯的嵌段共聚物,
25、人们对它的研究是伴随异戊二烯的嵌段共聚物,人们对它的研究是伴随着着SBSSBS的开发而进行,并随之进入工业化生产。的开发而进行,并随之进入工业化生产。SISSIS是一种新型热塑性弹性体,具有高弹是一种新型热塑性弹性体,具有高弹性、易加工、易共混和余料可重复利用等特性,性、易加工、易共混和余料可重复利用等特性,因而其应用范围和需求量日益增大,具有较大的因而其应用范围和需求量日益增大,具有较大的市场应用潜力。市场应用潜力。SISSIS的合成采用有机锂引发剂经溶的合成采用有机锂引发剂经溶液阴离子聚合反应而得是锂系聚合物体系中的一液阴离子聚合反应而得是锂系聚合物体系中的一种。种。 SISSIS(苯乙烯
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