TPE科普之几种主流TPE的性能特点

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硫化橡胶的高弹性,与橡胶硫化时在橡胶大分子链间形成交联键的结构特征密切相关。这种交联键的多少直接影响了弹性的高低。热塑性弹性体显示硫化橡胶的弹性性质,同样存在着大分子链间的“交联”。这种“交联”可以是化学交联,也可以是物理交联。但无论哪一种交联,均具有可逆性特征。即当温度升高至某个温度时,这种化学交联或者物理交联消失了,而当冷却到室温时,这种化学交联或物理交联又起到了与硫化橡胶交联键类似的作用。就热塑性弹性体来说,物理“交联”是主要的交联形式。
热塑性弹性体结构上的另一突出特点是:它同时串联或接枝一些化学结构不同的硬段和软段。硬段要求链段间的作用形成物理交联或缔合,或者具有在较高温度下能离解的化学键。软段则要求是自由旋转能力较大的高弹性链段。因为热塑性弹性体分子链中同时存在着串联或接枝的硬段和软段,当热塑性弹性体从流动的熔融态或溶液到固态时,分子间作用力较大的硬段首先凝集成不连续相,也叫分散相(塑料相),形成物理交联区。柔性链段构成连续相(橡胶相)。这种物理交联区的大小,形状随着硬段和软段的结构、数量比而发生变化,从而形成不同的微相分离结构。
由于热塑性弹性体中的交联区为物理交联,故当温度上升至超过物理交联区域的硬段的玻璃化温度或结晶熔点时,硬段将被软化或熔化,网状结构就被破坏,可以在力作用下流动。因此可以像塑料那样自由地进行成型加工。这种网状结构也可以溶解于某些有机溶剂而消失。而当温度下降或溶剂挥发时,则网状结构建立。
苯乙烯类热塑性弹性体–SBS、SEBS之所以是三嵌段,而且两端是硬段PS段,就是因为PS段可以相互集结在一起,产生物理交联,就像两个冰块之间连着很多弹簧一样。这个物理交联并不是很牢固,达到一定温度之后硬段会无法保持足够的凝聚力,就像冰块融化了一样。硬段丧失了支撑能力就丧失了硬段的作用了。如果是二嵌段的话,只有一端可以固定,另一端无法固定,就提供不了弹性。而橡胶之所以硫化前没有弹性也是因为没有交联点,分子都是可以相互滑动的。所以这样就好理解,如果SBS或者SEBS如果有二嵌段的话,做出来的TPE或者TPR粒子的永久变形率都是很高的。材料的永久变形率也是弹性很重要的一个表征,所以就意味着有二嵌段的存在是不利于弹性体的弹性的。而且二嵌段的存在会影响物理交联,所以对材料的拉伸强度也是不利的。
言归正传,虽然每种TPE都具有微相分离结构,但因不同TPE的硬段和软段结构不同,因此基于这些硬段和软段合成的热塑性弹性体会有不同的性能。现对每种不同的TPE特点一一阐述:
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