Klassifizierung und Analyse thermoplastischer Elastomere

Thermoplastisches Elastomer ist ein umweltfreundlicher, kohlenstoffarmer Verbundwerkstoff, der die Eigenschaften von Gummi (hohe Elastizität, dauerhafte Kompressionsverformung usw.) sowie die Verarbeitungseigenschaften von Kunststoff (einfaches Verfahren) besitzt.In den meisten Regionen wird für thermoplastische Elastomere häufig die Abkürzung TPE verwendet.Eine andere Theorie besagt, dass TPE die allgemeine Bezeichnung für thermoplastische Elastomere ist, TPU thermoplastisches Polyurethan, TPV vulkanisierte thermoplastische Elastomere und TPR in China allgemein als Schuhsohlenmaterial gilt.

TPE verfügt über umweltfreundliche, ungiftige und sichere Eigenschaften sowie eine hervorragende Farbgebung, weiche Haptik, Wetterbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit.Seine Verarbeitungsleistung ist überlegen und es kann recycelt werden, um die Kosten zu senken.Es kann für den sekundären Spritzguss verwendet, mit Matrixmaterialien wie PP, PE, PC, PS, ABS beschichtet und verbunden oder separat geformt werden.Zu den weltweit industrialisierten TPE (Thermoplastische Elastomere) gehören Styrol (SBS, SIS, SEBS, SEPS), Olefine, Diene, Vinylchlorid, Aminoester (TPU), Ester (TPEE), Amide, Organofluor, Organosilicium und Ethylen. deckt heute fast alle Bereiche des synthetischen Kautschuks und Harzes ab.Heute wird Xiaou zunächst einige häufig verwendete „TPE“-Materialien vorstellen.

Thermoplastisches Elastomer (TPE)

In China allgemein als „TPE“-Material bezeichnet, gehört es zur Kategorie der thermoplastischen Elastomere auf Styrolbasis.Styrol-TPE (im Ausland auch als TPS bekannt) ist ein Blockcopolymer aus Butadien oder Isopren mit Styrol mit ähnlichen Eigenschaften wie SBR-Kautschuk.

Seine Vorteile sind die hohe Elastizität des Gummis und die Möglichkeit, ihn im Spritzgussverfahren zu verarbeiten.Umweltfreundlich, ungiftig und sicher, mit hervorragenden Färbeeigenschaften, weichem Griff, Wetterbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit, überlegener Verarbeitungsleistung, keine Vulkanisierung erforderlich, kann zur Kostensenkung recycelt werden, kann für sekundäres Spritzgießen verwendet werden, und kann mit Matrixmaterialien wie PP, PE, PC, PS, ABS beschichtet und verklebt oder separat geformt werden.

Das größte Problem bei SBS und SIS ist die geringe Hitzebeständigkeit und die Betriebstemperatur sollte nicht zu hoch sein.Mittlerweile ist seine Festigkeit, Witterungsbeständigkeit, Ölbeständigkeit und Verschleißfestigkeit nicht mit Gummi zu vergleichen.

Länder wie die Vereinigten Staaten und Europa haben eine Reihe von Leistungsverbesserungen vorgenommen, darunter SBS und SIS gesättigtes hydriertes SEBS und SEPS.SEBS (mit BR-Hydrierung als weiches Kettensegment) und SEPS (mit IR-Hydrierung als weiches Kettensegment) können die Schlagzähigkeit, Wetterbeständigkeit und Wärmealterungsbeständigkeit erheblich verbessern.

Thermoplastisches Polyurethan-Elastomer (TPU)

Polyurethan TPE ist ein thermoplastischer Polyurethankautschuk, abgekürzt TPU, der eine Kombination aus Polyurethan-Hartkettensegmenten, die mit Isocyanaten reagieren, und Polyester- oder Polyether-Weichkettensegmenten darstellt.

Vorteile: TPU verfügt über eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Ölbeständigkeit und Biegeflexibilität, insbesondere über die herausragendste Verschleißfestigkeit;Temperaturbeständigkeit: -30-120 ℃.

Nachteile: Schlechte Hitzebeständigkeit, Heißwasserbeständigkeit und Druckfestigkeit, leichtes Vergilben des Aussehens, leichte Haftung an Formen, präzise Anforderungen an die Verarbeitungstechnologie und hohe Verarbeitungskosten.

Dynamisch vulkanisierter Gummi aus thermoplastischem Elastomer (TPV)

Dynamische Vollvulkanisation: bezieht sich auf den Prozess, bei dem die Kautschukphase unter der Wirkung eines Vernetzungsmittels während der Schmelzmischung von thermoplastischem Harz und Kautschuk eine chemische Vernetzung erfährt und durch starke Scherung in eine große Anzahl vernetzter Kautschukpartikel in Mikrometergröße zerbrochen wird mechanischer Scherung, die in der kontinuierlichen Phase des thermoplastischen Harzes dispergiert werden.

Wenn PP als hartes Kettensegment und EPDM als weiches Kettensegment für die Schmelzmischung verwendet wird, wird ein Vernetzungsmittel zugesetzt, um es zu vulkanisieren.Die vollständig vulkanisierten EPDM-vernetzten Gummipartikel werden mithilfe mechanischer hoher Scherkräfte wie Innenmischer und Schneckenmaschinen im Mikrometerbereich (weniger als 1 Mikrometer) vollständig in der PP-Matrix dispergiert.

Die Eigenschaften von TPV

TPV verfügt über die Hitzebeständigkeit und geringe Kompressionsverformung wie vulkanisierter Gummi;

Hervorragende Verarbeitungsleistung: Es kann mit thermoplastischen Verarbeitungsmethoden wie Injektion und Extrusion verarbeitet werden, was effizient, einfach und leicht zu bedienen ist, ohne dass zusätzliche Geräte erforderlich sind, mit hoher Fließfähigkeit und geringer Schrumpfungsrate.

Die einfachen Verarbeitungseigenschaften von TPV ohne Vulkanisation verkürzen den Produktionsprozess der Gummiindustrie um ein Viertel, senken den Energieverbrauch um 25 bis 40 % und verbessern die Effizienz um das 10- bis 20-fache.

Geringes Gewicht (0,90–0,97), einheitliches Erscheinungsbild, hohe Oberflächengüte und gutes Handgefühl.

TPV kann normalerweise von -60 ℃ bis +135 ℃ verwendet werden;Im unbelasteten Zustand hält es hohen Temperaturen von bis zu +150 °C stand.

Große Auswahl an weichen und harten Anwendungen, von 25 A bis 70 D;

Der Vorteil des einfachen Färbens erhöht den Freiheitsgrad bei der Produktgestaltung erheblich.

Grün und umweltfreundlich, recycelbar, ohne nennenswerte Leistungseinbußen nach sechsmaligem Gebrauch

TPV verfügt über eine ausgezeichnete Ozon- und Wetterbeständigkeit;

TPV verfügt über dynamische Ermüdungsbeständigkeit, ausgezeichnete Wetterbeständigkeit und gute Verschleißfestigkeit;

Gute Elastizität und Beständigkeit gegen Druckverformung, mit einer Umwelt- und Alterungsbeständigkeit, die der von EPDM-Gummi entspricht.

Thermoplastisches Polyester-Elastomer (TPEE)

Thermoplastisches Polyesterelastomer, abgekürzt als TPEE, ist eine Art lineares Blockcopolymer, das ein hartes Polyestersegment (kristalline Phase) aus PBT (Polybutylenterephthalat) und ein weiches Segment aus aliphatischem Polyester oder Polyether (amorphe Phase) enthält.TPEE gehört zu den Hochleistungselastomeren in technischer Qualität, die Vorteile wie hohe mechanische Festigkeit, gute Elastizität, Schlagfestigkeit, Kriechfestigkeit, Kältebeständigkeit, Biegeermüdungsbeständigkeit, Ölbeständigkeit, chemische Beständigkeit und Lösungsmittelkorrosion aufweisen.Es lässt sich gut verarbeiten und kann zur Modifikation gefüllt, verstärkt und legiert werden.Es wird häufig in Automobilkomponenten, Hydraulikschläuchen, Kabeln und Leitungen, elektronischen Geräten, Industrieprodukten, Kultur- und Sportprodukten, biologischen Materialien und anderen Bereichen eingesetzt.

Physikalische und chemische Eigenschaften von TPEE

Durch die Anpassung des Verhältnisses von weichen und harten Segmenten kann die Härte von TPEE von Shore D32 bis D80 variieren und seine Elastizität und Festigkeit liegen zwischen Gummi und Kunststoff.Im Vergleich zu anderen thermoplastischen Elastomeren (TPE) weist TPEE bei geringer Dehnung einen höheren Modul auf als andere TPEs mit der gleichen Härte.Wenn der Modul eine wichtige Designbedingung ist, kann die Verwendung von TPEE die Querschnittsfläche des Produkts reduzieren und den Materialverbrauch reduzieren.

Im Vergleich zu Polyurethan-Elastomeren (TPU) weist TPEE einen viel höheren Kompressions- und Zugmodul auf.Wenn TPEE und TPU mit der gleichen Härte zur Herstellung desselben Teils verwendet werden, kann ersteres größeren Belastungen standhalten.Oberhalb der Raumtemperatur weist TPEE einen hohen Biegemodul auf und eignet sich daher für die Herstellung von Auslegerträgern oder Drehmomentbauteilen, insbesondere für die Herstellung von Hochtemperaturbauteilen.TPEE weist eine geringe Zartheit und gute Glätte auf und seine Kerbschlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen ist anderen TPEs überlegen.Seine Verschleißfestigkeit ist mit TPU vergleichbar.TPEE weist eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit in Kombination mit einer hohen Elastizität auf, was es zu einem idealen Material für mehrere zyklische Belastungsbedingungen macht und sich für die Herstellung von Zahnrädern, Gummirollen, flexiblen Kupplungen, Riemen usw. eignet.

TPEE weist eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit auf, wobei eine höhere Härte auf eine bessere Hitzebeständigkeit hinweist.Die Einsatztemperatur von TPEE ist sehr hoch, wodurch es sich an die Backtemperatur von Automobilproduktionslinien (150–160 °C) anpassen kann, und es weist bei hohen Temperaturen nur minimale mechanische Leistungsverluste auf.Bei einer Verwendung über 120 °C ist die Zugfestigkeit von TPEE viel höher als die von TPU.Darüber hinaus weist TPEE auch eine hervorragende Kältebeständigkeit auf.Der Sprödigkeitspunkt von TPEE liegt unter -70 ℃, und je niedriger die Härte, desto besser die Kältebeständigkeit.Die meisten TPEE können lange Zeit bei -40 °C verwendet werden.Aufgrund seiner ausgewogenen Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen verfügt TPEE über einen sehr weiten Betriebstemperaturbereich und kann bei -70–200 °C eingesetzt werden.

TPEE verfügt über eine ausgezeichnete Ölbeständigkeit und kann bei Raumtemperatur den meisten polaren flüssigen chemischen Medien (wie Säuren, Basen, Amine und Diolverbindungen) widerstehen.Mit zunehmender Härte nimmt die Chemikalienbeständigkeit zu.TPEE hat gute Antiquell- und Antipermeationseigenschaften für die meisten organischen Lösungsmittel, Kraftstoffe und Gase und seine Durchlässigkeit für Kraftstoff beträgt nur 1/3–1/300 der von ölbeständigen Kautschuken wie Chloroprenkautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylen und Nitrilkautschuk .

CEinschluss

Derzeit gibt es keinen einheitlichen Namen für thermoplastische Elastomere und es ist üblich, englische Akronyme zu verwenden.Der Einheitlichkeit halber wird von TPE oder thermoplastischen Elastomeren gesprochen.

(1) TPE=TPR ist ein allgemeiner Begriff für alle thermoplastischen Elastomere und thermoplastischen Kautschuke, die in China Elastomere auf Styrolbasis darstellen;

(2) Das Styrol-Elastomer TPE (SBS, SEBS, SIS-Matrix) und der dynamisch vulkanisierte Kautschuk TPV (EPDM+PP-X) in den Vereinigten Staaten, Taiwan, China und anderen Regionen sind nicht klassifiziert und werden gemeinsam als TPR bezeichnet.

(3) Unterschiede im TPV/TPO von Polyolefin-Elastomeren:

A.Gemeinsamkeit: TPO und TPV bestehen beide aus EPDM (Polyolefin-Elastomer)+PP.

B.Unterschiede: thermoplastisches Polyolefin-Elastomer TPO;TPV – dynamisch vulkanisierter thermoplastischer Elastomerkautschuk;TPO gehört zu einfachen physikalischen Mischungen (teilweise vulkanisiert, geringer Vernetzungsgrad), während TPV vollständig vulkanisiert ist (dynamische segmentierte vollständige Vulkanisation auf Mikrometerebene, sehr hoher Vernetzungsgrad).

(4) TPU: Verschleißfest, mit hoher Zugfestigkeit;Schlechte Elastizität, nicht beständig gegen Säuren, Laugen und Öl.

TPV: beständig gegen Säure, Alkali, Öl, Klima, hohe Temperaturen und UV-Strahlung und weist die beste Elastizität auf;Schlechte Dehnung.

TPE/TPR: Alle Arten von Leistung sind mittelmäßig und der Stückpreis ist der günstigste.

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