TPE(热可塑性弹性体) 概論一、 热塑性弹性体（TPE ）的定义热塑性弹性体（thermoplastic elastomer ，简记：TPE ）是指在常温下具 有加硫橡胶的性质（即弹性体的性质），在高温下又可以塑化变形之高分子 材料。

它可以用塑料的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成 型、T-Die 流延成型等较传统硫化橡胶更为快速的加工方式制造成品，且有 质轻（密度低）、环保（可回收、燃烧无毒）、使用寿命长（可较传统橡胶达5~10 倍以上）、加工变化度大、制品总成本低等优点。

在各行业中，逐渐被 广泛使用。

TPE 有时候也被称作热塑性橡胶（Thermoplastic Rubber ，TPR ）， 但由其定义而言，应称为 TPE 较适当。

TPE 是弹性体，具有加硫橡胶的性质，但却不需要加硫。

此外 TPE 并 具有许多介于橡胶与塑料中间的特征。

二、 橡胶与塑料的基本性质TPE 为同时具有橡胶（或弹性体）与塑料之性质的材料，故以下先对橡 胶、塑料的基本性质做一简介。

应力应变图 1-1 各种物体的应力—应变特性包括橡胶（或弹性体）及塑料的高分子材料，其代表性的物理性质，可由应力—应变的特性看出。

图1-1 为各种高分子材料的试片，在被拉伸时表现的应力—应变行为。

图中箭头则表示试片受到拉伸及放松时，应力—应变的变化。

钢铁是伸长率（应变）很小的材料，其应力—应变性质如1所示，是可恢復原狀的完全弹性体。

而粘土则是完全的塑性体，如2所示，为完全无法回復。

至于高分子物质则兼具弹性体与塑性体的性质，为粘弹性体3的行为，但橡胶（或，要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容率、高回弹率、低压缩永久另一最大区别是分子结构的差異，由于TPE具必定由橡胶成分（即软质段，soft segment）与塑料成）所构成，软质段具有弹性，而硬质段则在常温时发。

但当温度上升时，硬质段的塑料成分会熔而成为可塑性变形，如同塑料般加工时成型。

TPE的种類很多。

如上所述，TPE含有硬质段及软质段，分類的方法通常是以影响最大的主链分子构造的差異來分几大類，再以软质段、硬质段之分子固定方式之不同细分。

可形成软质段的分子包括以下的橡胶：聚丁二烯（BR）、聚異戊二、丁基橡胶（IIR）、聚異丁烯、、天然橡胶（NR）、乙烯—丙烯橡胶（EPDM）烯（IR）聚乙烯—聚丁烯、非结晶性聚乙烯、聚醚、聚酯等。

另一方面，形成硬质段的分子可使用以下塑料：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚異戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。

依TPE主链上分子构造的差異，可大分为如图1-2。

图1-2.SBSSISTPS（苯乙烯系）SE BS（苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物，SBC）SE PS其它TPO（单纯混掺型）聚烯系TPV（动态加硫型）TPE RB（间规聚合 1.2BR）聚二烯系TPI（反式聚異戊二烯）TPNR（PP/天然橡胶）氯系TPVC（硬质：PVC，软质：PVC或NBR）TPU系（热塑性聚氨酯）TPEE系（聚醚酯弹性体）工程塑料系TPA系（聚酰胺系）氟素系TPE的另一种分類法，为依巨观构造的差異，分为纯TPE及混掺TPE。

纯TPE是指一个分子链中，既有软质段与硬质段的共价结合，在经聚合或缩聚合而成之高分子聚合物；混掺型TPE则是将作为软质段的橡胶成分，与为硬质段的塑料成分，二者混掺制成，以苯乙烯系及氯系TPE 为主流，用途逐渐扩大。

四、TPE的性能比较表1为主要TPE之各种性能比较。

兹再将工业上常用之TPE主要特性作一概括性說明：1.TPU（热塑性聚氨酯）：TPU主要由(1)短链二醇与異氰酸酯反应所得PU作硬质段，（2）长链二醇与異氰酸酯反应所得PU作软质段，二者构成直链狀多嵌段的共聚物即为TPU。

TPU主要依其软质段之聚醇分兩大系列：聚醚系及聚酯系，然后可内细分为PTMG、PEG（polyoxyethylene glycol）、PPG（polyoxypropylene glycol）、AD P（Adipic ester 系）、PC L（caprolacton 系）、P C（polycarbonate 系）等，TPU中软质段的差異，对物性所形成的影响如下：优—性能—劣抗拉强度聚酯系〉聚醚系撕裂强度聚酯系〉聚醚系耐磨耗性聚酯系〉聚醚系耐药品性聚酯系〉聚醚系耐菌性聚酯系〉聚醚系密度ADP<PCL<PTMG低温特性PTMG>PCL>ADP反发挥性PTMG>PCL>ADP耐水性PC>PTMG>PCL>ADP耐热老化性PC>PCL>ADP>PTMG耐油性ADP>PCL>PTMGPU的硬质段所用的二異氰酸酯亦有许多种，但适于TPU的硬质段则很少。

最重要的二異氰酸酯则为MDI与TDI。

TPU在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：耐磨耗性为各類TPE中最大的具高强度、高韧性、高透明的特性抗疲勞性、耐寒性、耐油性佳环保无毒可回收，可用于医療器材缺点：耐热性一般耐候（紫外线）性不足（可添加紫外线安定补强）成品残留应力大、易粘模2.TPO（聚烯系弹性体）：TPO的硬质段为PP或PE等聚烯，软质为EPD M（三元乙丙胶）等橡胶，将兩者良好的混掺即得TPO。

由于TPO与软质或硬质聚烯的差異又是并不明显，故难以下正确定义。

但通常以橡胶成分20%以上，且弯曲弹性率690MPa以下之聚烯材料，可称为TPO。

TPO 一般专指单纯将聚烯与橡胶进行物理性混掺，使橡胶以微细粒子形态分散于聚烯基材中而成。

此时所用之橡胶粒子可以是未加硫或已部分加硫的。

若是使用已部分加硫的橡胶，TPO的性质会较好，但若加硫程度太高，则在聚烯中的分散变劣，使TPO性质降低，故橡胶的加硫程度要谨慎控制。

若于混掺过程，同时使橡胶起。

加硫反应而制成之TPO，则称为TPV（动态加硫型TPO）另一類TPO，则于聚合反应器中，将硬质段部分与软质段部分直接以共价链聚合而得，此類TPO以metallocene（茂金属）触媒聚合而成，另称为M-POE，因不需混掺的成本且易控制聚合度及接枝率，因此在性能及价格上应较传统TPO具竞争力。

TPO在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：比重最小、价格低耐寒/热型、耐酸/碱性佳（仅次于TPEE）耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性佳加工性佳、易成型大型制品缺点：易受非极性溶剂，如汽油、芳香族溶剂侵蚀抗拉强度低（可以填料补强）压缩永久变形度大耐磨性及拉伸回弹性差3.TPV（动态加硫聚烯弹性体）TPV是用万马力机或塑練机等混合设备进行混合时，同时使橡胶加硫而制成的TP O，软质段的加硫橡胶粒子，可微细的分散于硬质段的聚烯基材中。

TPV可依硬质段与软质段之种類与组合之不同，而有许多种類规格，但最具代表性的则是PP-EPDM系，接着陸续有PP-NB R、PP-AC M、PP-N R、PP-II R、PE-EPDM、PE-NR、PA-NBR、PA-ACM、PVC-NBR等系列TPV。

PP-EPDM系所用加硫剂为酚树脂系，促进剂为二氯化锡，也就是树脂架桥。

，分散于PP基材（硬质段）形成直径为數μm的架桥EPDM粒子（软质段）中。

橡胶粒径愈细，抗拉强度与断裂伸长率即愈大；PP量愈大，硬度、弹性率、伸长率亦随之增加。

TPV在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：压缩永久变形量为TPE中最低机械性质较TPO佳，且硬度较TPO低耐油性、耐候性及耐热性佳环保、无毒、可回收、可用于医療器材缺点：耐磨性较橡胶、TPU差价格远较TPO高加工性一般，表面有时易有流痕无透明性4.TPS（聚苯乙烯系弹性体）：聚苯乙烯系弹性体可分为兩大類：聚苯乙烯及橡胶（丁二烯、異戊二烯、丁烯/乙烯、丁烯/丙烯）之嵌段共聚物，及以此为基材与聚烯烃、可塑剂（油）物理共混制成之共混物。

聚苯乙烯系共聚物中，分子的硬质段为PS，软质段为聚丁二烯或聚異戊二烯等聚二烯，代表性商品有SBS（苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物）、SI S（苯乙烯—異戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物）及将之氢化后而成之SEBS（苯乙烯—乙烯、丁烯—苯乙烯嵌段共聚物）与SEPS。

（苯乙烯—乙烯、丙烯—苯乙烯嵌段共聚物）TPS为世界上需求量最大之TPE，目前已超过60万吨，主要因其应力——应变性质与加硫橡胶非常接近，且加工性优異，价格低廉，逐渐取代PVC 及传统橡胶在鞋材及其它領域的应用。

TPS的应用依其结构及物理性能而有区别，一般苯乙烯含量为：15-40%，性质会依苯乙烯含量，橡胶微相构造及组成、分子量、分子量分布及是否接官能基等因素之不同，而有很大的变化。

SBS及SIS因分子中具有双键结合，易受氧、臭氧、紫外线之影响，SEBS及SEPS则无此顾虑，因此以SEBS/SEPS为基材之共混物，在工程材料上有许多应用，惟其耐油性不佳。

TPS在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：制成品的物性范围广，易加工较其它TPE柔软易拉伸，接近橡胶及硅胶触感，硬度为TPE中最低伸长率最高、回弹性最好可充当许多工程塑料的兼容剂及改性剂环保、可回收、无毒、低价格（SBS系）缺点：SBS系列、耐热、耐候性能差成品耐污性、耐磨性、耐油性皆差拉伸强度较PVC差、无法以高频波接着低硬度成品有时易出油。

SEBS/SEPS系成品，不易印刷接着5.TPEE（聚醚酯弹性体）TPEE分子中的硬质段为聚酯，软质段为Tg值低的聚醚或聚酯，为多嵌段共聚物。

TPEE依分子构造之不同可分为：1) 聚酯、聚醚型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是聚醚2) 聚酯、聚酯型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是脂肪族聚酯3) 液晶型TPEE：硬质段是刚直的液晶分子，软质段为脂肪族聚酯。

以上三种TPEE中，最常用且需求量最多的是聚酯、聚醚型TPEE，硬质段以PBT为代表，由丁二醇与酉夫酸二甲酯组成构成，软质段聚醚则以PTMG为代表。

因PBT具耐热型，结晶速度大，而PTMG则具低玻璃移点Tg，故此种TPEE的成型性优，并有平衡的物性及高耐热性。

作为热可塑弹性体，TPEE能发挥其机能的范围为高硬度范围。

在低硬度范围，因链长數目小（3以下），硬质段会溶解在软质段中而存在中间层，因此微相分離不完全，也就无法具完全的弹性体机能，故TPEE之低硬度制品不易获得。

TPEE在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点：耐热性最高、耐荷重大、回弹性高反复疲勞特性优且性质强韧低温挠曲性较TPU更佳耐油/耐药品/耐化学溶剂性佳缺点：不易获得低硬度制造加工条件较窄，须较精密加工机器价格昂贵6.TPA（聚酰胺系弹性体）TPA是以聚酰胺为硬质段，Tg值低的聚醚或聚酯为软质段，所构成的多嵌段共聚物。

聚酰胺的成分可为尼龍6、66、610、11、12等，但以尼龍6或12占重要部分。