高性能热塑性聚酯弹性体_TPEE_的研究开发与应用.txt遇事潇洒一点，看世糊涂一点。
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第35卷增刊2007年3月化工新型材料NEWCHEMICALMATERIALSVol35No31高性能热塑性聚酯弹性体(TPEE)的研究开发与应用罗道友朱笑初景肃杨松钱志国徐新民(国家通用工程塑料工程技术研究中心,北京市化学工业研究院,北京100084)摘要综述了高性能热塑性聚酯弹性体(TPEE)的主要性能、特点与应用、产业与技术发展状况,报导了用于高性能汽车防尘罩、安全气囊盖板、工业线缆及软管等几类产品的技术性能要求及国产化水平,预测了TPEE材料在国内外的良好发展前景。
关键词热塑性聚酯弹性体,TPEE,防尘罩,安全气囊盖板Research,developmentandapplicationsofhighperformancethermoplasticpolyesterelasto mersLuoDaoyouZhuXiaochuJingSuYangSongQianZhiguoXuXinmin (NationalEngineeringPlasticsEngineering&TechnologyResearchCenter,BeijingChemical IndustryResearchInstitute,Beijing100081)AbstractThemainproperties,characteristics,applications,industrializationanddevelopingtre ndofthermoplasticpolyesterelastomers(TPEE)werereviewed.Thetechnicalrequirementsofthemforhi ghperformanceautodustguards,Airbagdeploymentdoors,cablesheaths,tubesandotherprod uctswerereported.ThelocalizationstatusofTPEEwasdiscussedandthepredictionofthefut uredevelopmentwasalsomade.Keywordsthermoplasticpolyesterelastomer(TPEE),autodustguard,airbagdeploymentdoor热塑性聚酯弹性体(TPEE)是一类含有芳香族聚酯硬段(结晶相)和脂肪族聚酯或聚醚软段(连续相)的嵌段共聚物,也称聚酯橡胶。
1972年,美国DuPont和日本东洋纺织公司率先将TPEE 推向市场,商品名分别为Hytrel和Pelprene。
随后,Hochestcelanese、Eastman、GE、AKZO(现在DSM)等近10家国外公司都有TPEE商品相继问世。
TPEE是一种高性能工程级弹性体,它兼具橡胶的柔软性、性和热塑性塑料的刚性、加工性。
弹易TPEE具有机械强度高,弹性好,抗冲击、耐蠕变,耐寒、耐弯曲疲劳性、耐油、耐化学药品和溶剂侵蚀性能优良,使用温度范围宽(-70~+200?),硬度范围宽(32D-80D)等特性,同其它热塑性弹性体相比,耐热性能最高。
由于这些优异的综合性能,很快在汽车制件、液压软管、电缆电线、电子电器、体育用品、建筑等领域得到广泛应用。
2001年美、西欧、日本的总需求量大约为7.0万t,其中汽车工业占整个消费市场的45%以上。
2006年全球TPEE消费量达14万t以上,目前我国的需求量保守估计在12万t/a以上。
TPEE可采用注塑、挤出、吹塑、转成型和熔旋融铸塑等各种热塑加工方法,易于制作成高性能的产品。
根据加工方法和聚合物类型的不同,在177~260?之间均可加工。
TPEE的优异性能、特别是可回收再利用的绿色环保特性,使之在很多领域得到应用,并呈现出迅速发展的趋势。
中国全球制造作者简介:罗道友(1966-),男,高级工程师,北京市化学工业研究院副院长兼总工程师,国家通用工程塑料工程技术中心常务副主任。
国内高分子材料领域知名专家,1993年获得北京市工业企业有突出贡献科技人员,获得北京市科技进步奖二、三等奖5项,发表专着1部,论文20余篇。
全国政协北京市第十届委员会委员,第六届北京市科协委员会委员,中国材料学会青年委员会委员,中国青联新材料产业发展促进会副主任,北京粘接学会理事长。
此外,任高科技与产业化!、新材料产业!编委。
2化工新型材料第35卷业中心的发展定位以及逐渐展现的第一汽车及零部件制造与消费大国的趋势,势必为TPEE产品与技术的发展带来良好的发展空间。
使用温度更高,能适应汽车生产线上的烘漆温度(150~160?),并且它在高低温下机械性能损失小。
TPEE在120?以上使用,其拉伸强度远远高于TPU。
TPEE在低温下更显柔性,低温挠曲性能优异。
其脆点低于-70?,且硬度越低,耐寒性越好,大部分TPEE可在-40?下长期使用。
由于TPEE 在高、低温时表现出的均衡性能,它的工作温度范围非常宽,可在-70~200?使用。
113耐化学性能突出耐化学腐蚀性好、耐油性优良是聚酯弹性体最突出的优点。
在室温下能耐大多数极性化学品,如酸、胺及二醇类化合物等,但对卤代烃(氟里昂除碱、外)及酚类的作用却无能为力。
其耐化学品的能力随其硬段含量的提高而提高。
TPEE对大多数有机溶剂、燃料和气体的抗溶胀性能和抗渗透性能是好的,而对燃油渗透性仅为氯丁胶、氯磺化聚乙烯、丁氰胶等耐油橡胶的1/3~1/300。
但TPEE耐热水解性较差,添加聚碳酰亚胺稳定剂可以明显改善其抗水解性。
据报道,在TPEE分子中的PBT硬段引进PEN或PCT,可以获得耐水解和耐热性更好的TPEE。
114耐候性与耐老化性优异TPEE在很多不同条件下,如在水雾、臭氧、室外大气老化等条件下,化学稳定性优良。
如使其在户外曝晒10年后拉伸强度和伸长率变化不大,在海水中浸泡9年后,其拉伸强度只下降10%,伸长率几乎没有减少。
紫外线是降解的一个主要原因,光和热是TPEE降解老化的另外两个主要因素。
因此需在TPEE中添加防紫外剂、耐老化剂和热稳定剂。
此外,TPEE还具有不同程度的水解性。
TPEE在水中产生交联反应,形成凝胶的量增多。
PEGPBT 共聚酯作为生物材料支架植入体内,正是利用了它易水解降解的特点。
此外,聚酯弹性体还是一种良好的绝缘材料,适合低压电方面的应用。
与ABS、、等树脂有PBTPC很好的兼容性,是一种优良的抗冲击改性剂。
1.2TPEE的应用(1)汽车行业:主要用作CVJ防尘罩、转向器护套、减震器护套、防尘罩、牵引联结罩、远距波纹管、发动机进气风管、安全气囊盖板、汽车卫星天线扣、后衣箱锁总成、门锁总成、门把手密封环、减震板、消音齿轮、管塞、堵塞、球头、窗玻璃减震座、减震底盘、11.1热塑性聚酯弹性体产品特点与应用TPEE的性能特点聚酯类热塑性弹性体是一类以聚对苯二甲酸二醇酯(如PBT、T等)为硬段(结晶相),聚醚或聚PT酯为软段的嵌段共聚物(非晶相)。
硬段和软段的比例决定了其的硬度和物理机械性能。
硬段形成物理交联点,承受应力;软段是自由分布的高弹性链段,贡献弹性。
在高温下结晶熔化,硬段失去对分子的束缚力,材料呈现塑性,可用一般塑料加工手段加工。
这种交联变化是可逆的,随着温度的下降,硬段对分子束缚功能逐渐恢复,显出硫化橡胶的特性。
111优异的综合力学性能TPEE具有广泛的硬度范围,通过软硬段比例调节,TPEE的硬度可以从邵氏D32#D80,其弹性和强度介于橡胶和塑料之间。
与其他热塑性弹性体(TPE)相比,在低应变条件下,TPEE模量比相同硬度的其他热塑性弹性体高。
当以模量为重要的设计条件时,用TPEE可缩小制品的横截面积,制件的壁厚可以做得更薄,从而减少材料用量。
TPEE具有极高的拉伸强度,无与伦比的韧度及回弹性,对于蠕变、应力冲击、挠曲疲劳有优异的阻抗力。
与聚氨酯(TPU)相比,TPEE压缩模量与拉伸模量要高得多,用同样硬度的TPEE和TPU制作同一零件,前者可以承受更大的负载。
在室温以上,TPEE弯曲模量很高,而低温时又不像TPU那样过于坚硬,因而适宜制作悬臂梁和扭矩型部件,特别适合制作高温部件。
TPEE低温柔顺性好,低温缺口冲击强度优于其他TPE,耐磨耗性与TPU相当。
在低应变条件下,TPEE具有优良的耐疲劳性能,且滞盾损失少,这一特点与高弹性相结合,使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料,齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带等均可采用。
112优秀的耐热性能TPEE具有优异的耐热性能,硬度越高,耐热性越好。
研究表明:TPEE在110~140?连续加热10h基本不失重,在160?和180?分别加热10h,失重仅为0.05%和0.1%。
等速升温曲线表明,TPEE自250?开始失重,到300?累计失重5%,到400?则发生明显的失重。
因而其使用温度非常高,短期增刊罗道友等:高性能热塑性聚酯弹性体(TPEE)的研究开发与应用表1公司名称DuPontGETiconaEastmanchemicalMontedisonDSM东洋纺织日本GEP东!?()?大日本??.化学工业三菱!?4?积水化学工业日本67?帝人LGSKChemicals3底盘耐石击涂层等。
(2)电子电器行业:主要用作电焊把电缆护套、光缆护套、电器弹性按键、无绳电话天线罩、电线电缆、仪器设备等。
(3)工业制造:主要用作密封件、传送带、电梯滑道、高压垫圈、收录机消音齿轮、石英钟消音齿轮、卷烟机弹簧片等。
(4)薄膜:利用TPEE 中软缎的化学特性,可制作成防水和透气优良的薄膜。
这种薄膜是完整的,没有微孔。
(5)生物材料:PEGPBT嵌段共聚物性能优良可调,具有降解产物酸性低、生物兼容性好、不易引起受体组织炎症反应、价廉易得等优点,在制备组织工程支架材料中倍受青睐。
现已初步证实,PEGPBT 可应用于承重和非承重骨的置换、人工鼓膜、伤口修复、人工皮肤、药物缓载体等。
(6)高分子改性剂:聚酯弹性体作为特种橡胶又是一个很好的高分子材料改性剂,与PET、PBT共混,增韧、促进结晶、改善熔体流动性;与PC共混,改善低温抗冲、应力开裂;与软质PVC共混,提高室温柔顺性、改善低温性;与ABS共混,增韧、改善耐侯性、耐油性;与PP共混,增韧、改善表面极性,提高与涂料结合力等。