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TPE(熱可塑性彈性體) 概論
一、 熱塑性彈性體（TPE）的定義
熱塑性彈性體（thermoplastic elastomer，簡(jiǎn)記：TPE）是指在常溫下具 有加硫橡膠的性質(zhì)（即彈性體的性質(zhì)），在高溫下又可以塑化變形之高分子 材料。它可以用塑膠的加工機(jī)器如注塑成型、擠出成型、吹塑成型、壓延成 型、T-Die 流延成型等較傳統(tǒng)硫化橡膠更為快速的加工方式製造成品，且有 質(zhì)輕（密度低）、環(huán)保（可回收、燃燒無毒）、使用壽命長（可較傳統(tǒng)橡膠達(dá)
5~10 倍以上）、加工變化度大、製品總成本低等優(yōu)點(diǎn)。在各行業(yè)中，逐漸被 廣泛使用。TPE 有時(shí)候也被稱作熱塑性橡膠（Thermoplastic Rubber，TPR）， 但由其定義而言，應(yīng)稱為 TPE 較適當(dāng)。
TPE 是彈性體，具有加硫橡膠的性質(zhì)，但卻不需要加硫。此外 TPE 并 具有許多介于橡膠與塑膠中間的特徵。
二、 橡膠與塑膠的基本性質(zhì)
TPE 為同時(shí)具有橡膠（或彈性體）與塑膠之性質(zhì)的材料，故以下先對(duì)橡 膠、塑膠的基本性質(zhì)做一簡(jiǎn)介。
包括橡膠（或彈性體）及塑膠的高分子材料，其代表性的物理性質(zhì)，可由應(yīng)力—
應(yīng)變的特性看出。圖 1-1 為各種高分子材料的試片，在被拉伸時(shí)表現(xiàn)的應(yīng)力— 應(yīng)變行為。圖中箭頭則表示試片受到拉伸及放鬆時(shí)，應(yīng)力—應(yīng)變的變化。
鋼鐵是伸長率（應(yīng)變）很小的材料，其應(yīng)力—應(yīng)變性質(zhì)如 1 所示，是可 恢復(fù)原狀的完全彈性體。而粘土則是完全的塑性體，如 2 所示，為完全無法 回復(fù)。至于高分子物質(zhì)則兼具彈性體與塑性體的性質(zhì)，為粘彈性體 3 的行 為，但橡膠（或彈性體）較塑膠更接近于完全彈性體。
由于多數(shù)塑膠為粘彈性體，要具體描述熱塑性彈性體與一般塑膠的區(qū)別 并不容易，較大的差異為熱塑性彈性體在常溫下具有高伸長率、高回彈率、 低壓縮永久變形率、及低脆化溫度等特性。另一最大區(qū)別是分子結(jié)構(gòu)的差 異，由于 TPE 具有加硫橡膠的性質(zhì)，表示 TPE 必定由橡膠成分（即軟質(zhì)段，
soft segment）與塑膠成分（即硬質(zhì)段，hard segment）所構(gòu)成，軟質(zhì)段具有
彈性，而硬質(zhì)段則在常溫時(shí)發(fā)揮架橋點(diǎn)一般的作用，可防止塑性變形。但當(dāng) 溫度上升時(shí)，硬質(zhì)段的塑膠成分會(huì)熔融，失去作為架橋點(diǎn)的作用，而成為可 塑性變形，如同塑膠般加工時(shí)成型。
（待續(xù)）
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TPE 的種類很多。如上所述，TPE 含有硬質(zhì)段及軟質(zhì)段，分類的方法通 常是以影響最大的主鏈分子構(gòu)造的差異來分幾大類，再以軟質(zhì)段、硬質(zhì)段之 分子固定方式之不同細(xì)分�？尚纬绍涃|(zhì)段的分子包括以下的橡膠：聚丁二烯
（BR）、聚異戊二烯（IR）、天然橡膠（NR）、乙烯—丙烯橡膠（EPDM）、 丁基橡膠（IIR）、聚異丁烯、聚乙烯—聚丁烯、非結(jié)晶性聚乙烯、聚醚、 聚酯等。
另一方面，形成硬質(zhì)段的分子可使用以下塑膠：聚苯乙烯、聚乙烯、聚 丙烯、間規(guī)聚合 1,2 聚丁二烯、反式 1,4 聚異戊二系、聚氨酯、聚酯、聚醯 胺等。
依 TPE 主鏈上分子構(gòu)造的差異，可大分為如圖 1-2。
圖 1-2. SBS
SIS TPS（苯乙烯系）— SEBS
（苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物，SBC） SEPS
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TPO（單純混摻型） 聚烯系 TPV（動(dòng)態(tài)加硫型）
TPE RB（間規(guī)聚合 1.2BR） 聚二烯系 TPI（反式聚異戊二烯） TPNR（PP/天然橡膠）
氯系 TPVC（硬質(zhì)：PVC，軟質(zhì)：PVC 或 NBR）
TPU 系（熱塑性聚氨酯）
TPEE 系（聚醚酯彈性體） 工程塑料系 TPA 系（聚醯胺系）
氟素系
TPE 的另一種分類法，為依巨觀構(gòu)造的差異，分為純 TPE 及混摻 TPE。
純 TPE 是指一個(gè)分子鏈中，既有軟質(zhì)段與硬質(zhì)段的共價(jià)結(jié)合，在經(jīng)聚合或縮 聚合而成之高分子聚合物；混摻型 TPE 則是將作為軟質(zhì)段的橡膠成分， 與
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途逐漸擴(kuò)大。
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四、 TPE 的性能比較
表 1 為主要 TPE 之各種性能比較。茲再將工業(yè)上常用之 TPE 主要特性 作一概括性說明：
1. TPU（熱塑性聚氨酯）：
TPU 主要由(1)短鏈二醇與異氰酸酯反應(yīng)所得 PU 作硬質(zhì)段，（2）長鏈二 醇與異氰酸酯反應(yīng)所得 PU 作軟質(zhì)段，二者構(gòu)成直鏈狀多嵌段的共聚物即為 TPU。TPU 主要依其軟質(zhì)段之聚醇分兩大系列：聚醚系及聚酯系，然后可內(nèi) 細(xì)分為 PTMG、PEG（polyoxyethylene glycol）、PPG（polyoxypropylene glycol）、ADP（Adipic ester 系）、PCL（caprolacton 系）、PC（polycarbonate 系）等，TPU 中軟質(zhì)段的差異，對(duì)物性所形成的影響如下：
抗拉強(qiáng)度 | 聚酯系 | 〉 聚醚系 |
撕裂強(qiáng)度 | 聚酯系 | 〉 聚醚系 |
耐磨耗性 | 聚酯系 | 〉 聚醚系 |
耐藥品性 | 聚酯系 | 〉 聚醚系 |
耐菌性 | 聚酯系 | 〉 聚醚系 |
密度 ADP < PCL < PTMG
低溫特性 PTMG > PCL > ADP
反發(fā)揮性 PTMG > PCL > ADP
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耐熱老化性 PC > PCL > ADP > PTMG
耐油性 ADP > PCL > PTMG
PU 的硬質(zhì)段所用的二異氰酸酯亦有許多種，但適於 TPU 的硬質(zhì)段則很 少。最重要的二異氰酸酯則為 MDI 與 TDI。
TPU 在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
— 耐磨耗性為各類 TPE 中最大的
— 具高強(qiáng)度、高韌性、高透明的特性
— 抗疲勞性、耐寒性、耐油性佳
— 環(huán)保無毒可回收，可用於醫(yī)療器材
缺點(diǎn)：
9 耐熱性一般
9 耐候（紫外線）性不足（可添加紫外線安定補(bǔ)強(qiáng)）
9 成品殘留應(yīng)力大、易粘模
2. TPO（聚烯系彈性體）：
TPO 的硬質(zhì)段為 PP 或 PE 等聚烯，軟質(zhì)為 EPDM（三元乙丙膠）等橡膠， 將兩者良好的混摻即得 TPO。
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子形態(tài)分散于聚烯基材中而成。此時(shí)所用之橡膠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膠，TPO 的性質(zhì)會(huì)較好，但若加硫程度太 高，則在聚烯中的分散變劣，使 TPO 性質(zhì)降低，故橡膠的加硫程度要謹(jǐn)慎控
制。若于混摻過程，同時(shí)使橡膠起加硫反應(yīng)而製成之 TPO，則稱為 TPV（動(dòng)
態(tài)加硫型 TPO）。
另一類 TPO，則于聚合反應(yīng)器中，將硬質(zhì)段部分與軟質(zhì)段部分直接以共 價(jià)鏈聚合而得，此類 TPO 以 metallocene（茂金屬）觸媒聚合而成，另稱為
M-POE，因不需混摻的成本且易控制聚合度及接枝率，因此在性能及價(jià)格上 應(yīng)較傳統(tǒng) TPO 具競(jìng)爭(zhēng)力。
TPO 在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
— 比重最小、價(jià)格低
— 耐寒/熱型、耐酸/鹼性佳（僅次于 TPEE）
— 耐候性、耐臭氧性、電氣絕緣性佳
— 加工性佳、易成型大型製品
缺點(diǎn)：
9 易受非極性溶劑，如汽油、芳香族溶劑侵蝕
9 抗拉強(qiáng)度低（可以填料補(bǔ)強(qiáng)）
9 壓縮永久變形度大
9 耐磨性及拉伸回彈性差
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3. TPV （動(dòng)態(tài)加硫聚烯彈性體）
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製成的 TPO，軟質(zhì)段的加硫橡膠粒子，可微細(xì)的分散于硬質(zhì)段的聚烯基材中。
TPV 可依硬質(zhì)段與軟質(zhì)段之種類與組合之不同，而有許多種類規(guī)格，但 最具代表性的則是 PP-EPDM 系，接著陸續(xù)有 PP-NBR、PP-ACM、PP-NR、PP-IIR、
PE-EPDM、PE-NR、PA-NBR、PA-ACM、PVC-NBR 等系列 TPV。
PP-EPDM 系所用加硫劑為酚樹脂系，促進(jìn)劑為二氯化錫，也就是樹脂架 橋。形成直徑為數(shù)μm 的架橋 EPDM 粒子（軟質(zhì)段），分散于 PP 基材（硬質(zhì) 段）中。橡膠粒徑愈細(xì)，抗拉強(qiáng)度與斷裂伸長率即愈大；PP 量愈大，硬度、 彈性率、伸長率亦隨之增加。
TPV 在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
— 壓縮永久變形量為 TPE 中最低
— 機(jī)械性質(zhì)較 TPO 佳，且硬度較 TPO 低
— 耐油性、耐候性及耐熱性佳
— 環(huán)保、無毒、可回收、可用于醫(yī)療器材
缺點(diǎn)：
9 耐磨性較橡膠、TPU 差
9 價(jià)格遠(yuǎn)較 TPO 高
9 加工性一般，表面有時(shí)易有流痕
9 無透明性
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4. TPS（聚苯乙烯系彈性體）： 聚苯乙烯系彈性體可分為兩大類：聚苯乙烯及橡膠（丁二烯、異戊二烯、
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物理共混製成之共混物。聚苯乙烯系共聚物中，分子的硬質(zhì)段為 PS，軟質(zhì) 段為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）、SIS（苯乙烯—異戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物）及 將之氫化后而成之 SEBS（苯乙烯—乙烯、丁烯—苯乙烯嵌段共聚物）與 SEPS
（苯乙烯—乙烯、丙烯—苯乙烯嵌段共聚物）。
TPS 為世界上需求量最大之 TPE，目前已超過 60 萬噸，主要因其應(yīng)力—— 應(yīng)變性質(zhì)與加硫橡膠非常接近，且加工性優(yōu)異，價(jià)格低廉，逐漸取代 PVC 及傳統(tǒng)橡膠在鞋材及其他領(lǐng)域的應(yīng)用。
TPS 的應(yīng)用依其結(jié)構(gòu)及物 理 性能而有區(qū)別，一般苯乙烯含 量 為：
15-40%，性質(zhì)會(huì)依苯乙烯含量，橡膠微相構(gòu)造及組成、分子量、分子量分佈 及是否接官能基等因素之不同，而有很大的變化。SBS 及 SIS 因分子中具有 雙鍵結(jié)合，易受氧、臭氧、紫外線之影響，SEBS 及 SEPS 則無此顧慮，因此
以 SEBS/SEPS 為基材之共混物，在工程材料上有許多應(yīng)用，惟其耐油性不佳。
TPS 在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
— 製成品的物性范圍廣，易加工
— 較其他 TPE 柔軟易拉伸，接近橡膠及硅膠觸感，硬度為 TPE 中最低
— 伸長率最高、回彈性最好
— 可充當(dāng)許多工程塑料的相容劑及改性劑
— 環(huán)保、可回收、無毒、低價(jià)格（SBS 系）
缺點(diǎn)：
9 成品耐污性、耐磨性、耐油性皆差
9 拉伸強(qiáng)度較 PVC 差、無法以高頻波接著
9 低硬度成品有時(shí)易出油。
9 SEBS/SEPS 系成品，不易印刷接著
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5. TPEE（聚醚酯彈性體）
TPEE 分子中的硬質(zhì)段為聚酯，軟質(zhì)段為 Tg 值低的聚醚或聚酯，為多嵌 段共聚物。
TPEE 依分子構(gòu)造之不同可分為：
1) 聚酯、聚醚型：硬質(zhì)段是芳香系結(jié)晶性聚酯，軟質(zhì)段則是聚醚
2) 聚酯、聚酯型：硬質(zhì)段是芳香系結(jié)晶性聚酯，軟質(zhì)段則是脂肪族聚酯
3) 液晶型 TPEE：硬質(zhì)段是剛直的液晶分子，軟質(zhì)段為脂肪族聚酯。 以上三種 TPEE 中，最常用且需求量最多的是聚酯、聚醚型 TPEE，硬質(zhì)
段以 PBT 為代表，由丁二醇與酉夫酸二甲酯組成構(gòu)成，軟質(zhì)段聚醚則以 PTMG
為代表。因 PBT 具耐熱型，結(jié)晶速度大，而 PTMG 則具低玻璃移點(diǎn) Tg，故此
種 TPEE 的成型性優(yōu)，并有平衡的物性及高耐熱性。
作為熱可塑彈性體，TPEE 能發(fā)揮其機(jī)能的范圍為高硬度范圍。在低硬 度范圍，因鏈長數(shù)目�。�3 以下），硬質(zhì)段會(huì)溶解在軟質(zhì)段中而存在中間層， 因此微相分離不完全，也就無法具完全的彈性體機(jī)能，故 TPEE 之低硬度製 品不易獲得。
TPEE 在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：
— 耐熱性最高、耐荷重大、回彈性高
— 反覆疲勞特性優(yōu)且性質(zhì)強(qiáng)韌
— 低溫?fù)锨暂^ TPU 更佳
— 耐油/耐藥品/耐化學(xué)溶劑性佳
缺點(diǎn)：
9 不易獲得低硬度製造
9 加工條件較窄，須較精密加工機(jī)器
9 價(jià)格昂貴
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6. TPA（聚醯胺系彈性體）
TPA 是以聚醯胺為硬質(zhì)段，Tg 值低的聚醚或聚酯為軟質(zhì)段，所構(gòu)成的多 嵌段共聚物。聚醯胺的成分可為尼龍 6、66、610、11、12 等，但以尼龍 6
或 12 占重要部分。軟質(zhì)段的成分為聚醚二醇或聚酯二醇的長鏈聚醇。
影響 TPA 物性最大的，是硬質(zhì)段、軟質(zhì)段的比率與種類。隨著軟質(zhì)段的 增加，其伸長變長，應(yīng)力則變小。
TPA 在性能及加工工藝上有以下主要特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
— 良好加工成型性（少資料，頂出性質(zhì)、尺按定性佳）
— 具尼龍般強(qiáng)韌性質(zhì)及耐磨耗性
— 耐熱性、耐油性佳
— 低溫耐沖擊性佳
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老崔大哥就是厚道阿，我找了很久這方面的資料，終于在這發(fā)現(xiàn)了，實(shí)在是感謝！
另外，目前的TPE在線纜中應(yīng)用的情況怎樣，可以交流一下嗎？？？
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