热塑性弹性体合金

一种合金

热塑性弹性体合金是一种合金，特点是既有热固性橡胶的性能，也具有热塑性树脂的性能，它们可以代替橡胶，主要是由于它们在加工上的优越性。

简介

热塑性弹性体(弹性)合金具有许多优越的性能。可以不经硫化，这样提高了产率、减少了边脚料并使对混炼的依赖性降至最低。要使热塑性弹性体能与橡胶竞争，它要有低硬度、空间柔曲性和负荷变形、完全恢复形状等性能。对柔性塑料的性能要求与热固性橡胶完全不同，为了满足这些应用的需要，合金必须要具有刚性(弯曲模量)、冲击韧度以及拉伸强度等特点。它们之所以能代替柔性塑料，是由于其具有更优越的性能如低温柔曲性、抗蠕变性、弹性恢复以及很好的摩擦系数。作为第一种热塑性弹性体合金——热塑性硫化橡胶(TPVS)，是1981年问世的。这种材料是橡胶和塑料的混合物，其中橡胶部分被高度硫化。作为商业产品的有乙丙橡胶或丁睛橡胶与聚丙烯(PP)的混合物，其中硫化橡胶完全被分散。经高效硫化共混后这种混合物与其它简单的聚合物共混物(其中橡胶相未硫化，只预交联或只有部分流化)是大不相同的。热塑性硫化橡胶的性能也可在制造时将完全硫化的橡胶(如EPDM)完全分散在PP连续相中而大大增强还报导过一些可硫化共混的橡胶，如天然橡胶与结晶性或半结晶性热塑性塑料的双组份共混体系的例子。

单相体系的可熔融加工的弹性体合金，是在1985年问世的。这种新型材料(MPR)是一种合成弹性体，它兼具有橡胶和塑料的性质，可用塑料加工设备进行加工，也可用改进过的橡胶加工设备进行加工。

这些材料有专利的乙烯共聚物和氯化聚烯烃合金，其中乙烯聚合物已原位交联。加入增塑剂和填充物可增加柔曲性和补强。

可熔融加工橡胶在化学性质上可设计成最具有橡胶性的。如同热固性橡胶，含有可熔融加工橡胶聚合物结构具有很低的结晶度、低弯曲模量、非常好的拉伸变形，应力一应变曲线与氯丁橡胶和丁腈橡胶非常相似。

最近，注塑成型品级的产品有了很大发展，提高了流动性和注塑成型能力。对于这些中等粘度聚合物的加工范围，也比最初的品级大大加宽。这些材料的粘度既有剪切依赖性又有温度依赖性，允许这些产品在注塑成型过程中在形状、尺寸、厚度上有所变化。制品具有较低的收缩性、更好的清晰度以及优越的外观。

性能

市面出售的弹性合金在硬度上可达到邵氏A54一邵氏D50。产品等级有一般用途的挤塑和注塑成型级、阻燃级、FDA规格级以及医用级。极限拉伸强度从7.6～27.6MPa，弯曲模量可从5.5(MPR)到345MPa(TPVS)。

通常， EPDM/PP的 TPVS以其物理、机械的综合性能而闻名。一些柔软级别比重低、硬度范围宽、抗压缩永久变形好以及热变化性好。热塑性硫化橡胶的各种 NBR/PP品级是很好的了胎橡胶替代品。它们具有很好的耐油料、耐燃油性。丁基橡胶与PP的热塑性硫化橡胶具有低的透水性、透气性，并且象可熔融加工橡胶一样能吸收能量。

一些可熔融加工性橡胶制品具有非常好的美学性能，并且有橡胶柔软性、装饰性以及手感。可熔融加工的橡胶制品也有硫化橡胶的性能，具有不寻常的耐热、耐油、耐化学品以及很好的耐候性。可熔融加工橡胶可用作PVC的改性，并且可与某些热塑性塑料一起加工，以制成复合材料和挤塑型材。

加工

加工热塑性硫化橡胶的设备必须能够熔化、塑化以及熔融树脂的混合，因此必须具有足够的温度和剪切力以获得均匀的熔化温度(至少350～370°F)。采用生产那些如PE，PP，PVC等的通用设备，便可获得很好的效果。它们的L/D比为20：1，或者更大(最好至少为24：1)。渐变螺杆的压缩比为3.0：1～3.5：1。机筒温度要达到350～400 °F。在加工前，进行热空气干燥是很必要的，尤其是对热塑性硫化橡胶。

弹性合金在一般的往复螺杆机上，便可以注塑成型。它们注塑成型的周期短，脱模容易，并且可以生产出很好的外观和形状的制品。它们可以用标准注塑或在挤塑吹塑成型设备上挤塑吹塑成型、也可压延，或是后成型以及热焊接。这些材料也可用化学或物理性发泡剂发泡。

如果可以控制足够的温度(320～350 °F)、剪切力以及合适的粘度，现代的橡胶和塑料加工设备均可适用于可熔融加工的橡胶。因此，许多现代的橡胶挤出机、一些螺杆注料式橡胶注塑成型机以及一些橡胶压延机都可以稍加改造用来加工可熔融加工的橡胶。一些塑料压延机、往复式螺杆注塑成型机以及一些挤出机不会有过高的剪切热，可以很容易地被采用。无论是用什么方法改造可熔融加工橡胶的生产设备，都可以保持原来生产塑料和橡胶的能力。

具有适当流动特性的可熔融加工的橡胶产品可以通过下列方法加工：挤塑。注塑成型、吹塑、压延、以及热成型。并且，注塑成型已经被简化;加宽了低粘度可熔融的橡胶的加工范围，并且使加工所需的特殊要求降至最低。

应用

可熔融加工的橡胶主要用于制作挤塑、模塑成型、吹塑以及压延的制品。这些产品可以用可熔融加工橡胶直接制成，也可由PVC与可熔融加工橡胶共混物制成。

可熔融加工的橡胶与选用的PVC一类热塑性塑料共同加工，可以得到预期的模塑复合材料和具有刚性和弯曲性的热塑性组份的共挤出型材。

迄今大多数被使用的可熔融加工的橡胶产品大都是挤塑制品。包括：建筑物和汽车窗密封条、制冷器软管外套管。电缆包皮、门密封垫以及胶乳芯棒。可熔融加工橡胶的挤塑一吹塑产品也可以用于生产回旋状汽车胎垫。

用可熔融加工橡胶模塑的各种形状的“橡胶”制品最多。模塑成型有一大片市场领域，它可以满足许多不同的需求。预计新的模塑成型产品将很快被广泛采用。这种模塑成型产品包括：支柱接头。液下阀门垫片、计算机插头垫(用于电缆口的密封)、用于测试仪器的精密A型图、用于减震的摩托车气缸垫、用于缓冲和封接的模塑垫圈、汽车刮水器刮片、以及盲柄和门扶手组件。

热塑性硫化橡胶在汽车部件，如软管外套管、密封垫、回旋状胎垫、门窗密封等的应用中，非常重要。由于有很好的电性能，所以它被广泛应用于电子、电器工业中的电缆、电线包皮。在许多建筑和结构用途中可用作膨胀接头和密封件。特殊品级的热塑性硫化橡胶产品可接触食品。饮料、药物以及活体组织。热塑性硫化橡胶在医学方面的应用包括注射器、药瓶塞、床单以及给料泵的膜等。

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