热塑性聚酯弹性体(TPEE)合金的基本性能与应用
来源: | 作者:长荣塑胶 | 时间 : 2025-11-26 | 99 次浏览 | 分享到:

热塑性聚酯弹性体(TPEE)是一类含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。该材料在国际标准中也被归类为热塑性共聚酯(TPC),其中TPC是ISO 18064标准采用的通用类别名称,而TPEE特指具有弹性体特性的TPC种类。这两种命名指向同一材料体系,TPEE兼具橡胶的弹性与热塑性塑料的加工性能,其软硬度可调,设计灵活,已成为热塑性弹性体中备受关注的重要品种。






反应原理

TPEE主要由对苯二甲酸、BDO、PTMGE通过酯交换反应,缩聚反应制备。其反应方程式如下:

式中:HOOC-R''-COOH 为对苯二甲酸;HO-R'-OH为1,4-丁二醇、PTMEG等。


一、TPEE的分类

TPEE(热塑性聚酯弹性体)是一种由硬段和软段组成的嵌段共聚物。TPEE的硬段和软段分类如下:

硬段:

  1. 芳香族聚酯硬段:如PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)等。这些硬段具有高熔点、高硬度、刚性大、易结晶等特点,赋予TPEE高强度、耐高温、耐蠕变、抗溶剂及抗冲击性。

  2. 脂肪族聚酯硬段:如PLLA、PGA、PCL等。这些硬段也具有较高的刚性和结晶性,但与芳香族聚酯相比,其耐热性和耐化学性能可能稍逊一筹。

软段:

  1. 聚醚软段:如PEG(聚乙二醇)、PPG(聚丙二醇)、PTMG(聚四氢呋喃)等。这些软段为非结晶型结构,在常温下处于高弹性态,具有良好的柔顺性和低玻璃化转变温度,使TPEE具有优异的弹性和低温性能。

  2. 脂肪族聚酯软段:如聚己内酯等。这类软段通常用于提高TPEE的耐水解性和耐寒性,但其耐光和耐热性较差。

综合特性:

  • 微相分离结构:TPEE的硬段和软段通过微相分离形成物理交联点,当温度低于硬段熔点时,结晶微区起到物理交联点的作用,防止软段在外力作用下发生永久形变,从而保证材料具有高弹性;当温度高于硬段熔点时,结晶微区熔融流动,使材料易于加工成型。

  • 调节性能:通过调节硬段和软段的比例和结构,可以实现不同硬度、模量和耐热性的TPEE材料,以适应不同的应用场景。

TPEE的硬段主要包括芳香族聚酯和脂肪族聚酯,而软段则主要包括聚醚和脂肪族聚酯。这些不同的硬段和软段组合赋予了TPEE独特的综合性能,使其在工程塑料和橡胶领域中具有广泛的应用前景。


二、性能特点

  • 力学能力

    TPEE具有良好的力学性能,包括高拉伸强度和高断裂伸长率。这是因为TPEE由结晶性的硬段和非结晶性的软段组成,硬段提供强度,软段则赋予材料良好的弹性和加工性。

  • 热性能

    TPEE具有较好的热稳定性,热分解温度通常高于300℃,熔点超过100℃。这使得TPEE能够在较宽的温度范围内使用,适用于多种加工和应用环境。

  • 耐化学性和耐油性

    TPEE具有优异的耐化学介质性能和耐油性,能够抵抗多种化学物质和油类的侵蚀。

  • 加工性能

    TPEE可以通过多种热塑性加工工艺进行加工,如挤出、注射和吹塑等。这种加工灵活性使得TPEE能够适应不同的生产需求和应用场合。

  • 耐候、耐老化

    TPEE 在多种外界条件下化学稳定性好,但在紫外光作用下会降解。用于室外或受阳光照射的制品,需添加紫外光防护助剂。

  • 高回弹性

    TPEE 用于弹簧,使用寿命长,不会生锈、恶化,相比橡胶重复使用性更好,弹性保持佳。


三、成型加工

  • 挤出成型

    采用普通塑料挤出机可以将TPEE挤出成型为片材、管材、棒材和电线包皮等。可采用一般渐变式螺杆,长径比≥24:1,压缩比为(2.7-4):1。

挤出成型时的十个注意事项:


1. 干燥

  • 重要性:TPEE具有微弱的吸水性,干燥可确保制件质量。

  • 方法:使用除湿干燥器或热风干燥至含水量500ppm以下。

  • 干燥条件:110℃热风干燥4小时或除湿干燥3小时。

2. 挤出成型设备要求


  • 设备选择:单螺杆三段式押出机适合TPEE押出。

  • 螺杆设计:L/D介于20~30,压缩比2.5~3.5,螺杆转速30~50rpm。

  • 间隙:螺杆及料管间隙约为0.1~0.2mm。

3. 挤出成型温度设定

  • 料筒温度:比产品熔程高5~10℃。

  • 螺杆长径比:最好为24:1。

4. 送料斗和进料口

  • 类型:高架或切线型进料口。

  • 冷却:用水冷却进料口以防止温度过高。

5. 挤出机的清洗

  • 停机清洗使用PS或HDPE清洗料管。

  • 模头清洗:定期清洗模头和接头以去除焦化物。

6. 模头设计

  • 流畅性:设计应避免死角,确保材料顺畅流动。

  • 长度:管件或异形押出模头长度为喷嘴直径的2~4倍。

7. 冷却与定形

  • 冷却水槽:长度根据材料规格、押出形状、断面和抽拉速度而定。

  • 定形难度:TPEE摩擦系数高,定形较困难,高硬度TPEE更易定型。

8. 颜色处理

  • 色母:尽量使用TPEE载体的色母。

  • 色粉:不使用油类分散剂。

9. 回收料的处理

  • 混合比例:回头料与新料混合使用,加入量不超过25%。

  • 干燥:回头料必须再次干燥后才可使用。

10. 助剂的选择

  • 酸性助剂:TPEE不能与酸性助剂配合,否则在高温下会降解。



  • 注射成型

    推荐使用往复式螺杆注塑机,以保证熔体温度均匀。螺杆宜选用渐变式,压缩比3.0–3.5,长径比(18–24):1。注射压力80–120 MPa,建议采用中低速注射。

  • 吹塑成型

    吹塑成型要求材料具有高熔体粘度和熔体强度。可通过化学扩链技术,在TPEE分子链中引入特殊链段,制备适用于大型制品(如发动机进气管)的高粘度牌号。

  • 其他成型工艺

    TPEE还适用于旋转成型(如球类、小型无内胎轮胎)和熔融浇铸成型,后者具有加工成本低、尺寸稳定性好的优点。


四、改性和共混

TPEE因其柔韧性好、熔体稳定性高、粘度低,常作为改性剂用于提升塑料的高低温冲击强度、柔顺性及相容性。以下是TPEE在不同体系中的应用:

  1. 改性POM(聚甲醛):TPEE与POM相容性好、熔点接近,加入3–5%即可显著提高POM的缺口冲击强度和断裂伸长率,适用于消音齿轮、汽车零部件等。

  2. 改性PBT/PET/PA:TPEE与这些工程塑料相容性良好,可有效提高其冲击性能和加工性。例如,PET中添加15%的TPEE可明显改善抗冲击性。

  3. 与PVC共混:TPEE能提升PVC在室温及低温下的柔韧性,降低脆化点,并改善其耐磨、拉伸、硬度及撕裂强度。

  4. 与其他弹性体共混:如与POE(聚烯烃弹性体)共混,可进一步提高材料韧性与加工性能。


五、应用领域

▶ 汽车工业

  • 应用场景:CVJ防尘罩、球头腕、空气软管、安全气囊、前大灯座、输油管道、液压和气压刹车系统管道等。

  • 作用:优异的耐油性、耐热性、抗疲劳性、耐磨性和韧性,综合性能优于橡胶件,能够适应高低温交替环境,使用寿命更长。




▶ 电线电缆

  • 应用场景:电缆护套、线缆外包覆材料等。

  • 作用:具有良好的耐化学介质性能和耐热性,能够为线缆提供可靠的防护层,延长其在复杂环境下的使用寿命。


 医疗技术

  • 应用场景:直接与血液接触的医疗部件、医用导管、密封件等。

  • 作用:不含乳胶和PVC,压缩形变值低,已获得多项医疗认证,确保医疗设备的安全性与生物相容性。


▶ 工业用品

  • 应用场景:工具手柄、密封环、缓冲垫、传送带等。

  • 作用:具备优异的耐用性、抗冲击性和抗振动性能,能够为工业设备提供可靠的密封与缓冲保护。


▶ 电子产品

  • 应用场景:LED组件、电池外壳、充电系统部件、散热结构等。

  • 作用:具有良好的导热性能,有助于电子设备散热,提升运行稳定性与使用寿命,同时兼具绝缘与减震功能。



全球TPEE需求持续增长,亚太地区占比近半。其发展趋势显著:技术上,研发不断深入,有新型材料合成、改性及拓展应用领域,如反应挤出法制备高分子量TPEE、电子束辐照交联提高力学性能等;环保方面,向生物基和可降解发展,如引入磷元素提高阻燃性能;应用从传统领域向电子电气、电线护套等扩展,发泡技术如超临界CO₂发泡提高轻量化和性价比。国内市场需求旺但发展落后,需加大科技投入,完善产业链,推动国产化。总体呈现市场需求增长、技术创新、环保可持续、应用拓展及产业链完善国产化的趋势。


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