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热塑性弹性体的知识
  T:THERMO=为热塑性,在加热的情况下,可用塑料的加工方法,如注塑,挤出,压延,模塑等;P:PLASTIC=塑性,在加工温度下具有流动性,加工为一定的形状,冷却后保留形状;E:ELASTIC=弹性体:在常温下具有高弹态性能。  TPE具有环保无毒安全等性能,且有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。  世界上已工业化生产的TPE(热塑性弹性体)有:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等,几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。  二、热塑性弹性体的分类:  1、TPV  热塑性弹性体动态硫化橡胶ThermoplasticVulcanizate;  动态全硫化:是指在热塑性树脂与橡胶熔融共混时,橡胶相在交联剂作用下发生化学交联,并借助强烈的机械剪切作用,被剪切破碎成大量微米级交联橡胶颗粒,分散在热塑性树脂连续相中的过程。  以PP为硬链段、EPDM为软链段进行熔融共混时,加入使其硫化的交联剂,利用密炼机、螺杆机等机械高度剪切的力量,使完全硫化的EPDM交联橡胶的粒子,以微米级尺寸(低于1微米)充分分散在PP基体之中。  热塑性弹性体TPV的特点  ★TPV具有硫化橡胶的耐热性能和低压缩变形性能;  ★优良的加工性能:可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工,高效、简单易行,无需增添设备,流动性高、收缩率小。  ★TPV不需硫化的易加工共性  ★比重轻(0.90—0.97),外观质量均匀,表面档次高,手感好。  ★TPV在-60℃~+135℃可正常使用;不承受负荷时,耐高温能达到+150℃。  ★  软硬度应用范围广,25A—70D;  ★  易染色的优点大大提高了制品设计的自由度。  ★绿色环保,可回收使用,且反复使用六次性能无明显下降  ★TPV具有极优的耐臭氧及耐侯性;  ★TPV具有抗动态疲劳性、极好的耐候性、良好的耐磨性;  ★良好的弹性和耐压缩变形性,耐环境、耐老化性相当于三元乙丙橡胶;  热塑性弹性体TPV<wbr>TPE<wbr>TPR<wbr>TPU区分  ★TPV对水基酸碱液体、极性油品具有出色的抗侵蚀能力  ★TPV耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。  ★TPV具有优良的耐酸碱性能,对酸碱类清洁剂均有很强抵抗力,在酸碱环境下长时间使用后仍能保持原有特性。  2.TPO-聚烯烃热塑性弹性体ThermoplasticPolyolefin;   以PP和EPDM的简单物理共混物(部分硫化),简称TPO。  在日本,除了TPU,其他热塑性弹性体类材料习惯上统称为TPO,即日本人说的TPO=TPE=TPV=TPR;但目前的TPO基本上都改进为高度硫化橡胶(近似于TPV),但又添加部分SEBS进行改性,所以碰到日本客户时需要多多询问。  日本三菱化学在1984年又以SEBS、SEPS为基料制成了性能更好的混合料,并将此饱和型TPS命名为“Rubberron”上市。因此,SEBS和SEPS不仅是通用,与PP塑料熔融共混,形成IPN型TPS(所谓IPN,实际是两种网络互相贯穿在一起的聚合物,故又称之为互穿网络化合物;它们大多数属于热固性树脂类,但也有不少像TPE的以交叉连续相形态表现出来的热塑性弹性体)。用SBS或SE8S为基材与其他工程塑料形成的IPN—TPS,可以不用预处理而直接涂装;涂层不易刮伤,并且具有一定的耐油性,弹性系数在低温较宽的温度范围内没有什么变化,大大提高了工程塑料的耐寒和耐热性能。苯乙烯类化合物与橡胶接技共聚也能成为具有热塑性的TPE,已开发的有EPDM/苯乙烯、BR/苯乙烯、CI—IIR/苯乙烯、NR/苯乙烯等。  总结:  a、TPO和TPV都属于聚烯烃类热塑性弹性体,为了区别TPV论坛上习惯简称其为聚烯烃类热塑性弹性体(也可称为:热塑性弹性体部分硫化橡胶);  b、TPO(以TPO为品牌名称的基本都是日本企业,如理研TPO)近似于国内的TPV体系,价格在45左右,且产能相当紧张(日本汽车行业消耗)。  3、TPE 热塑性弹性体  国内一般叫“TPE”材料,基本上属于苯乙烯类热塑性弹性体。  苯乙烯类TPE(国外称TPS),为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物,性能接近SBR橡胶。  优点:具有橡胶的高弹性,又具有可注塑加工的特征;环保无毒安全,有优良的着色性,触感柔软,耐候性,抗疲劳性和耐温性,加工性能优越,无须硫化,可以循环使用降低成本,既可以二次注塑成型,与PP、PE、PC、PS、ABS等基体材料包覆粘合,也可以单独成型。  缺点:SBS和SIS的最大问题是耐热性差,使用温度一般不能超过80℃。同时,其强伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都无法同橡胶相比。  近年来美欧等国对它进行了一系列性能改进,先后出现了SBS和SIS经饱和加氢的SEBS和SEPS。SEBS(以BR加氢作软链段)和SEPS(以IR加氢作软链段)可使抗冲强度大幅度提高,耐天侯性和耐热老化性也好。  苯乙烯类热塑性弹性体种类与组成  改性TPE(SEBS/SEPS)的特点:  改性后的TPE耐温可以到110℃,Vo阻燃、无卤阻燃系列的SEBS/SEPS改性TPE因其拉伸效好、表面光滑,目前在苹果耳机线等应用上较为常见,主要生产厂家来自台湾地区,但价格昂贵。  4.TPR 苯乙烯类弹性体:  热塑性橡胶(英文为ThermoplasticRubber-TPR);  TPR最初是美国人首先起出来的,当时热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语TPR表示热塑性橡胶,TPE表示热塑性弹性体(两者在有关资料著作中均有使用);并应用在PP和EPDM的简单共混物上的,后来AES公司的PP/EPDM型TPV(初期叫TPR后来改称TPV)也沿用了这一名称,再后来这一名称可能是台湾人叫开了,并在大陆流行。  不管国外怎么称呼,目前中国国内TPR与苯乙烯类TPE属于同一个概念,表示热塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,习惯称为热塑性丁苯橡胶,即在国内TPE=苯乙烯类TPE。  但是,因为历史和翻译问题,TPV(热塑性动态硫化橡胶)的中文简称为热塑性橡胶(英文ThermoplasticRubber),即TPR。这也就是我们不和客户说我们的材料PP/EPDM型TPV叫TPR,因为这样一说有的客户以为是苯乙烯类弹性体,那如果是SBS基料的,价格比TPV低的多了。  5.TPU聚氨酯类热塑性弹性体  聚氨酯类TPE系由与异氰酸酯反应的氨酯硬链段与聚酯或聚醚软链段相互嵌段结合的热塑性聚氨酯橡胶,简称TPU。  优点:TPU具有优异的机械强度、耐磨性、耐油性和耐屈挠性,特别是耐磨性最为突出;耐温:-30-120℃。  缺点:耐热性、耐热水性、耐压缩性较差,外观易变黄,易粘模具,加工工艺要求精准,加工成本高。  3.结论  目前,热塑性弹性体尚无统一的命名,习惯以英文字母缩写语,为统一起见,都以TPE或热塑性弹性体称之。  (1)TPE=TPR,是所有热塑性弹性体和热塑性橡胶的总称,在中国代表苯乙烯类弹性体;  (2)美国、中国台湾等地区的对苯乙烯类弹性体TPE(SBS、SEBS、SIS基体)和动态硫化橡胶TPV(EPDM+PP-X)不分类,统称TPR。  (3)EPDM+PP的弹性体属于聚烯烃弹性体,即TPV和TPO是同样的概念;  (4)聚烯烃弹性体TPV/TPO区别:a、共同点:TPO、TPV都是由EPDM(聚烯烃弹性体)+PP。b、不同点:TPO-聚烯烃热塑性弹性体;TPV-动态硫化热塑性弹性体橡胶;TPO属于简单物理共混物(部分硫化,交联程度低),TPV是完全硫化(动态微米级别的镶段式完全硫化,交联程度非常高)。  (5)TPU:耐磨,拉伸大;弹性差,不耐酸碱、油。TPV:耐酸碱、油、耐气候、耐高温,抗紫外、弹性最好;拉伸差。TPE/TPR:各种性能都很平庸,单价价格最便宜。
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聚氨酯各种原料对软泡的影响
1、聚醚  聚醚作为主要原料,与异氰酸酯反应生成氨基甲酸酯,是泡沫制品的骨架反应。在官能度相同的情况下,分子量增加时,泡沫的拉伸强度、伸长率和回弹性提高,同类聚醚的反应活性下降;在当量值(分子量/官能度)相同的情况下,官能度增加,则反应相对加快,生成聚氨酯的交联度提高,泡沫硬度随之提高,伸长率下降。多元醇的平均关能度应在2.5以上,若平均关能度太低,泡沫体在受压后回复性较差。  若聚醚用量多,相当于其他原料(TDI、水、催化剂等)减少,易造成泡沫制品开裂或塌泡。  若聚醚用量少,泡沫制品偏硬、弹性降低,手感不好。2、发泡剂  一般在制造密度大于21的聚氨酯块泡时,只使用水(化学发泡剂)做发泡剂,在低密度配方或超软配方中才使用二氯甲烷(MC)等低沸点化合物(物理发泡剂)作辅助发泡剂。  辅助发泡剂会使泡沫的密度及硬度下降,由于它的气化吸收了部分反应热会使固化减慢,需增加催化剂用量。由于吸收热量,避免了烧芯的危险。  发泡能力可用发泡指数(100份聚醚所用水或水的当量数)来体现:m---发泡剂用量  发泡指数IF=m(水)+m(F-11)/10+m(MC.)/9(100分聚醚)  水作为发泡剂与异氰酸酯反应生成脲键并放出大量的CO2及热量,是一个链增长反应。  水量多,泡沫密度降低,硬度增加,同时泡孔支柱变小、变弱,降低了承载能力,易塌泡、裂泡。消耗的TDI量增加,放热量多,易烧心。若水量超过5.0份,则必须添加物理发泡剂以吸收部分热量,避免烧芯现象的发生。  水量少,催化剂用量相应减少,但密度增大""F'3、甲苯二异氰酸酯  一般软泡用TDI80/20,2,4和2,6异构体的混合物。可用冷却法制备T100即纯2,4TDI。  TDI用量=(8.68+m水×9.67)×TDI指数。TDI指数一般110-120。  异氰酸酯指数在一定范围内增大,则泡沫硬度增大,但达到某一点后硬度不再显著增大,而撕裂强度、拉伸强度和伸长率下降,泡沫形成大孔,闭孔上升,回弹率下降,表面长时间发粘,熟化时间长,引起烧芯。  异氰酸酯指数低,会造成泡沫裂纹,回弹性差,强度差,压缩永久变形较大,表面有潮湿感。4、催化剂  胺:一般用A33其作用是促进异氰酸酯和水的反应,调整泡沫密度、气泡开孔率等,主要是促进发泡反应。  胺多:泡沫制品出现劈裂,泡沫中有孔或泡眼  胺少:泡沫出现收缩、闭孔,发出的泡沫制品底厚。  锡:一般用辛酸亚锡T-9;T-19是催化活性很高的凝胶反应催化剂,主要是促进凝胶反应,即后期反应。  锡多:胶化快,粘度增加,回弹性差,透气性差,造成闭孔现象。若适当提高其用量可获得松弛的良好开孔泡沫塑料,进一步增大用量使泡沫逐渐变得紧密,以致收缩、闭孔。  锡少:凝胶不足,发泡过程造成劈裂。边缘或顶部有开裂,并有脱坯、毛边现象。  减少胺或增加锡都可以在气体大量发生时增加聚合物气泡膜壁强度,从而减少中空或开裂现象。  聚氨酯泡沫塑料是否具有理想的开孔或闭孔结构,主要取决于泡沫形成过程中的凝胶反应速度和气体,膨胀速度是否平衡。此平衡可通过调节配方中的叔胺催化剂以及泡沫稳定及等助剂的种类和用量实现。5、泡沫稳定剂(硅油)  泡沫稳定剂是一类表面活性剂,可使聚脲在发泡体系中良好分散,起着“物理交联点”的作用,并能明显提高泡沫混合物的早期粘度,避免裂泡。其一方面具有乳化作用,使泡沫物料各组分间的互溶性增强,另一方面加入有机硅表面活性剂后可降低液体的表面张力r,气体分散时所需增加的自由能减少,使分散在原料中的空气在搅拌混合过程中更易成核,有助于细小气泡的产生,调整泡沫气孔大小,控制泡孔结构,提高发泡稳定性;防止泡孔瘪泡、破裂,使泡沫壁具有弹性,控制泡沫孔径和均匀度。其在发泡初期稳定泡沫,在发炮中期防止泡沫的并泡,在发泡后期使泡孔连通。一般发泡剂、POP用量越多硅油用量越大。  用量多:使后期泡沫壁弹性增加,不宜破裂,泡孔细。造成闭孔。  用量少:泡沫破裂,起发后塌泡,孔径较大,容易并泡。6、温度的影响  聚氨酯的发泡反应随着物料温度的上升而加快,在敏感的配方中将会引起烧芯和着火的危险。一般控制多元醇和异氰酸酯组分的温度不变。发泡时泡沫密度降低料温相应提高。同样配方,料温相同夏季气温高,反应速度加快,导致泡沫密度、硬度下降,伸长率增加,机械强度增加。夏季可适当提高TDI指数以纠正硬度的下降。7、空气湿度的影响  湿度增加,由于泡沫中的异氰酸酯基部分与空气中的水分反应,造成硬度下降,所以发泡时可适当增加TDI用量。过大时会造成熟化温度过高引起烧心。8、大气压的影响  同样配方,在海拔高的地方发泡,泡沫制品密度小。注:  1、在泡沫塑料形成过程中,凝胶反应与发泡反应同在发生,但各反应间存在竞争,一般发泡反应速度大于凝胶反应速度。  凝胶反应---氨基甲酸酯的形成反应,(与-OH的反应)  发泡反应---指有水参加的反应,生成脲并产生气泡  2、成核剂---引起气泡形成的物质,如体系中微细固体颗粒、液体  泡沫稳定剂或是本来溶解在物料中的细微气泡等;包括溶解在多元醇和异氰酸酯中的空气或氮气、二氧化碳、泡沫稳定剂、炭黑等填料。可是气体在物料中产生更多的气泡;稳定及越多生成的泡孔就越细。  发泡体系中形成的气泡数量和泡沫塑料中泡孔的大小取决于外加成核剂的作用;成核剂多,气泡多,泡孔小。  当温度升高时,气体在液体中溶解度降低,因而会有更多的气泡形成或使先前的起跑长大。乳白时间长,有利于大气泡的生长。  增加催化剂量,可缩短乳白时间,由于凝胶反应和气泡形成的竞争反应可得到细孔泡沫。  3、泡沫是否具有理想的开孔或闭孔结构,主要取决于泡沫形成过程中的凝胶速度和气体膨胀速度是否平衡。这一平衡可以通过调节配方中的叔胺催化剂以及泡沫稳定剂等助剂的种类和用量来实现。
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聚氨酯软泡的特点与应用
  软质聚氨酯泡沫塑料,简称聚氨酯软泡,是一种具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料,它是聚氨酯制品中用量最大的一种聚氨酯产品。  聚氨酯软泡多为开孔结构,具有密度低、弹性回复好、吸音、透气、保温等性能,主要用作家具垫材、床垫、交通工具座椅坐垫等垫材,工业和民用上也把软泡用作过滤材料、隔音材料、防震材料、装饰材料、包装材料及隔热材料等。  按软硬程度,即耐负荷性能的不同,聚氨酯软泡可分为普通软泡、超柔软泡、高承载软泡、高回弹软泡等,其中高回弹软泡、高承载软泡一般用于制造床垫、坐垫。  聚氨酯软泡的主要用途有以下几个方面:  垫材:如座椅、沙发、床垫等,聚氨酯软泡是一种非常理想的垫材材料,垫材也是软泡用量最大的应用领域。  吸音材料:开孔的聚氨酯软泡具有良好的吸声消震功能,可用作室内隔音材料。  织物复合材料:玩具,等等
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聚氨酯硬泡的特点及应用
硬聚氨酯泡沫塑料,简称聚氨酯硬泡,它在聚氨酯制品中的用量仅次于聚氨酯软泡。聚氨酯硬泡多为闭孔结构,具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性。同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点,广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层、冷库、冷藏车等绝热材料,建筑物、储罐及管道保温材料,少量用于非绝热场合,如仿木材、包装材料等。一般而言,较低密度的聚氨酯硬泡主要用于隔热(保温)材料,较高密度的聚氨酯硬泡可用作结构材料(仿木材)聚氨酯硬泡一般为室温发泡,成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡:按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡;按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。聚氨酯硬泡主要用途有一下方面:1、食品等行业冷冻冷藏设备:如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等。聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的最理想的绝热材料。2、工业设备保温:如储罐、管道等3、建筑材料:在欧美发达国家,建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的一半左右,时冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上;在中国,硬泡在建筑业的应用还不像西方发达国家那样普遍,所以发展的潜力非常大。4、交通运输业:如汽车顶逢、内饰件等。5、仿木材:高密度(密度300-700kg/m³)聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料,又称仿木材,具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效率高等特点,强度可比天然木材高,密度可比天然木材低,可替代木材用作各类高档制品。6、灌封材料等
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聚氨酯弹性体材料代替PVC材料的优势
  虽然聚氯乙烯(PVC)是亚洲的医疗器械市场中耳熟能祥的材料,但其实这种材料是世界上其他许多地区都已经被淘汰了。因为它被认为是一种具有潜在安全风险的医疗器械制造材料,而其对婴儿或孕妇危害尤为突出。而聚氨酯弹性体(TPU)以其优异的生物相容性、稳定性、物理力学性和加工性能成为了医疗器械产品中PVC更安全的替代材料,越来越多应用在医疗行业的各个领域。  一、PVC材料存在的问题:  1、对男性生殖系统的发育造成不良影响;  2、聚氯乙烯树脂合成会残留氯乙烯,加工也会分解产生氯乙烯导致癌症;  3、DEHP增塑剂及水解后形成的MEHP对肝脏等脏器有毒的副作用。  二、环境问题  处理的使用PVC医疗器械也会带来风险。鉴于医疗器械用于输送药液或血液的用途,导管和医疗袋之类的医疗器械在使用后必须焚化,但是焚烧PVC会产生多氯代二苯并二噁英(CDD)  此类化合物包含75种会产生各种有害作用的物质,释放到空气、水体和土壤种,并可通过这些途径进入人体。已有众多研究显示二噁英会对动物及人的生殖、发育、免疫和内分泌造成不良影响。  聚氨酯弹性体代替PVC材料的优势  TPU是PVC最佳的替代材料。相对于PVC的关键优势之一是它不需要通过增塑剂来获得柔韧性,因此不存在邻苯二甲酸酯从医疗器械迁移到药液或人体的风险。实际上,TPU在人体内使用时会变软,这种插入人体钱具有足够硬度,而进入人体后变得柔韧的特性可确保患者感觉舒适。  此外,TPU易于焚化,不会释放出腐蚀性物质以及焚烧PVC时产生的其他危险化学物质。TPU不需要专用设备加工或处理,可方便地使用各种方法进行消毒,如射线消毒、环氧乙完消毒。从材料质量角度来看,TPU的强度明显高于的PVC和其他替代材料,能够支撑抗内压强度更高的薄壁导管和医疗袋。使用TPU制作的医疗器械结构不仅更耐用,用料更少,而且制成的医疗器械在频繁使用的医院环境中损坏的可能性也更低。  较其它材料来说,与TPE相比,更加耐弯折、易于粘结、更易于与其它材料共挤、生物稳定性及相容性更好;与硅橡胶相比,具有更加优异的机械性能和加工性能,同样强度壁厚可以更薄,减少病患痛苦;与EVA相比,更具有更好的透明度,与美观程度。综上所述,TPU是医疗器械中PVC最佳替代材料。  市场常用聚氨酯弹性体系列及性能  随着人们对环境、安全因素的关注,世界各地的医疗器械制造厂商逐渐开始摆脱对PVC的依赖,聚氨酯弹性体作为一种替代PVC材料,以其优异的生物相容性、稳定性、物料学性以及加工性能必将在医学领域开发出更广阔的应用。
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聚氨酯硬泡的特性与用途
硬质聚氨酯泡沫塑料,简称聚氨酯硬泡,它在聚氨酯制品中的用量仅次于聚氨酯软泡。聚氨酯硬泡多为闭孔结构,具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性,同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点。广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层、冷库、冷藏车等绝热材料,建筑物、储罐及管道保温材料,少量用于非绝热场合,如仿木材、包装材料等。一般而言,较低密度的聚氨酯硬泡主要用作隔热(保温)材料,较高密度的聚氨酯硬泡可用作结构材料(仿木材)。聚氨酯硬泡一般为室温发泡,成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡;按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡;按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。
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