Tpe материал что это такое

Справочник по литьевым термопластичным материалам

Термопластичные эластомеры ( TPE)

И.А. Барвинский, И.Е. Барвинская
Обновлено: 22.12.2017

Зарубежные: Thermoplastic elastomers, TPE, TPEL, TR, TE.
Отечественные: термопластичные эластомеры, термоэластопласты, ТЭП, ТПЭ.

Общая характеристика и типы материалов

Термопластичные эластомеры ( TPE) — общее название различных по химическому составу материалов. Термоэластопласты иногда подразделяют на материалы общего назначения (general purpose TPE) и инженерно-технического (engineering TPE).
TPE используются как литьевые материалы, а также в качестве модификаторов других термопластов.
Ниже представлены типы материалов, которые относят к TPE.

Термоэластопласт (ТЭП, англ. TPE) или термопластичный каучук — полимерная смесь или соединение, которое при температуре плавления проявляет термопластичный характер, который позволяет его формовать в готовое изделие и которое в пределах его расчетного температурного диапазона обладает характеристиками эластомеров без сшивания в процессе изготовления. Этот процесс является обратимым, и изделия из TPE можно перерабатывать и переделывать.

История термопластичных эластомеров/каучуков (TPR / TPE)

Первый термопластичный эластомер стал доступен в 1959 году, и с тех пор появилось множество новых вариантов таких материалов. Существует шесть основных групп TPE, которые доступны коммерчески: стирольные блок-сополимеры (TPE-S), полиолефиновые смеси (TPE-O), эластомерные сплавы, термопластичные полиуретаны (TPE-U), термопластичные сополиэфиры (TPE-E) и термопластичные полиамиды (TPE-A).

Cвойства ТЭП

Несмотря на то, что ТЭП является термопластичным, он обладает эластичностью, аналогичной эластичности сшитого каучука. Ключевым индикатором является их мягкость или твердость, измеренная по шкале дюрометра Шора. Подобно сшитому каучуку, ТЭП доступны в виде очень мягких гелевых материалов от 20 Shore OO до 90 Shore A, после чего они входят в шкалу Shore D и могут быть произведены с целью получения значения твердости до 85 Shore D, которая обозначает очень твердый материал.

Конструкторы все чаще используют ТЭП из-за значительной экономии затрат, потому что их можно обрабатывать на оборудовании для переработки пластмасс. Обычный каучук, как натуральный, так и синтетический, представляет собой термореактивный материал, который должен подвергаться химической реакции сшивания во время формования или экструзии, обычно называемой вулканизацией. Благодаря этому процессу ТЭП обычно не обрабатывается в стандартном оборудовании для термопластов. Время, необходимое для завершения реакции вулканизации, зависит от многих факторов, однако в основном, это где-то между 1 минутой и несколькими часами. С другой стороны, термопластичные формовочные и экструзионные процессы, используемые для ТЭП, избегают стадии поперечной сшивки и могут достигать очень быстрых циклов, которые могут составлять всего 20 секунд. Для защиты окружающей среды затраты на издержки требуют, чтобы все больше и больше материалов подлежало переработке. Отходы от обработки ТЭП, отбракованные детали или продукты конечного использования можно легко перерабатывать, тогда как большинство термореактивных эластомеров заканчивают свою жизнь на полигоне.

Дополнительные преимущества по сравнению с термореактивной резиной, обеспечиваемые ТЭП, включают отличную цветоустойчивость и меньшую плотность.

Вот почему ТЭП являются одними из самых быстрорастущих сегментов пластмасс:

• ТЭП — уникальный класс технических материалов, сочетающий внешний вид, упругость и эластичность обычной термореактивной резины и эффективность обработки пластмасс.
• Перерабатываемость расплавленного ТЭП делает его очень подходящим для литья под давлением и экструзии с большими объемами. Его можно также утилизировать и перерабатывать.
• Как эластомеры, ТЭП обладает высокой эластичностью.

Основные показатели

• Отличная износостойкость при изгибе
• Хорошие электрические свойства
• орошая стойкость к разрыву и истиранию.
• Устойчивость к низким и высоким температурам от -30 до + 140 ° С
• Высокая стойкость к ударам
• Низкий удельный вес
• Отличная стойкость к химикатам и атмосферному воздействию
• Совместная инъекция и совместная экструзия с полиолефинами и некоторыми инженерными пластмассами
• Возможность окраски в любой цвет

Виды ТЭП (TPE)

Существует шесть основных групп ТЭП (TPE), доступных в продаже, и они перечислены в приблизительно возрастающем ценовом порядке:

1. Стирольные блок-сополимеры (SBS,TPE-S) основаны на двухфазных блок-сополимерах с твердыми и мягкими сегментами. Блоки стирольных концов обеспечивают термопластичные свойства, а бутадиеновые средние блоки обеспечивают эластомерные свойства. SBS, вероятно, имеет самый большой объем производства, и обычно используется в обуви, адгезивах, модификации битума, уплотнениях и рукоятках с более низкой спецификацией, где устойчивость к химическим веществам и старение имеют низкий приоритет. SBS при гидрировании превращается в SEBS, так как устранение связей C = C в бутадиеновом компоненте приводит к получению промежуточного блока этилена и бутилена, поэтому используется аббревиатура SEBS. SEBS характеризуется значительно улучшенной термостойкостью, механическими свойствами и химической стойкостью.
2. Термопластичные полиолефины (TPE-O или TPO). Эти материалы представляют собой смеси полипропилена (PP) и несшитого EPDM-каучука, в некоторых случаях присутствует низкая степень поперечной сшивки для повышения свойств терморезистентности и сжатия. Они используются в применениях, где требуется повышенная ударная вязкость по сравнению со стандартными сополимерами полипропилена, например, в автомобильных бамперах и приборных панелях. Свойства ограничены верхним пределом шкалы твердости, обычно 80 Shore A, и ограниченными эластомерными свойствами.
3. Термопластические вулканизаты (TPE-V или TPV). Эти материалы являются следующим шагом по показателям от TPE-O. Это также соединения из полипропилена и EPDM, однако они динамически вулканизированы на стадии смешения. Данный материал стал хорошим заменителем EPDM в автомобильных уплотнениях, уплотнениях труб и других применений, где требуется термостойкость до 120 C. Значения твердости по Шору обычно составляют от 45 А до 45 D. В настоящее время внедряется ряд новых TPE-V, называемых «Super TPVs», которые основаны на инженерных пластмассах, смешанных с высокоэффективными эластомерами, которые могут обеспечить значительно улучшенную тепловую и химическую стойкость.
4. Термопластичные полиуретаны (TPE-U или TPU). Эти материалы могут быть основаны на полиэфирных или полиэфир-уретановых типах и используются в тех случаях, когда изделие требует отличной прочности на разрыв, стойкости к истиранию и износостойкости. Примеры включают подошвы для обуви, промышленные ремни, лыжные ботинки, а также проволоку и кабель. Твердость ограничивается верхним краем шкалы Shore A, обычно 80 Shore A.
5. Термопластичные сополиэфиры (TPE-E или COPE или TEEE) используются там, где требуется повышенная химическая стойкость и термостойкость до 140 С. Они также обладают хорошей устойчивостью к усталости и прочности на разрыв и поэтому используются в автомобильных применениях, а также для производства промышленных шлангов. Верхний предел твердости по Шору между 85А и 75D.
6. Термопластические полиэфирные блок-амиды (TPE-A). Эти продукты обладают хорошей термостойкостью, имеют хорошую химическую стойкость и склеивание с полиамидными пластмассами. Их применения включают кабельные оболочки и аэрокосмические компоненты.

Из-за широкого спектра ТЭП и постоянно расширяющихся применений крайне важно, чтобы инженеры и конструкторы изделий, использующих ТЭП, оставались в курсе последних новшеств от поставщиков отрасли. Ниже приведен список показателей, которых можно достичь с помощью материалов TPE.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Прочность на растяжение 0,5 — 2,4 Н / мм²

Ударная вязкость с прорезом Без разрыва Кг/ м²

Тепловой коэффициент расширения 130 x 10-6

Макс. Температура использования до 140 C

Плотность 0,91 — 1,3 г / см3

ТПЭ – общее наименование термопластичных эластомеров, именуемых также термоэластопластами. ТПЭ представляет собой каучукоподобный материал, переработка которого может осуществляться с использованием термопластических технологий, таких как литье под давлением, двухкомпонентное формование или экструзия. Термопластичные эластомеры (ТПЭ) представляют собой соединения, производимые из термопластичных материалов, таких как ПП, ПБТ или ПА, в сочетании с мягким каучуковым материалом, чаще всего содержащим такие добавки, как масло и наполнитель.

В 60-е годы прошлого века термопластичные материалы стремительно завоевывали все новые и новые сферы. В те времена резиновые смеси (термореактопласты) уже приобрели популярность на автомобильном рынке, однако являлись довольно дорогостоящими, труднопроизводимыми и плохо поддающимися переработке.

Новые тенденции в моде (более яркие цвета, обрезинивание поверхностей и пр.) повлекли за собой увеличение спроса на мягкий, более дешевый и легко производимый материал. Этот рост продолжился и в 70-е годы, когда началось крупномасштабное производство ТПЭ.

В настоящее время существует широкий ассортимент различных типов термопластичных эластомеров (ТПЭ), например:

• ТПЭ-О – термопластичные олефины (смеси жестких/мягких сортов с сонепрерывной структурой)
• ТПЭ-С – стироловые соединения (СБС, СЭБС или СЭПС)
• ТПЭ-В – вулканизованные соединения ПП/ЭПДМ
• ТПЭ-Э – сополиэфирные соединения
• ТПЭ-У – термопластичный полиуретан
• ТПЭ-А – термопластичный полиамид

В повседневном употреблении “Э” зачастую отбрасывается, в результате чего речь идет о ТПО, ТПС, ТПВ, ТПЭ, ТПУ и ТПА.

Схематическая микроструктура ТПЭ-С (стиролового термопластичного эластомера) .

Все сочетания твердых и мягких сортов ТПЭ имеют свойства, аналогичные каучуку, и различаются только уровнями термостойкости, химической стойкости и гибкости, а также способностью к восстановлению после снятия нагрузки (остаточной деформацией при сжатии).

Недостатками ТПЭ по сравнению с традиционными термореактивными полимерами являются их более низкие эксплуатационные характеристики. ТПЭ имеют более низкую термостойкость, химическую стойкость и худшую формоустойчивость (остаточную деформацию сжатия) после воздействия нагрузки.

К основным преимуществам термопластичных эластомеров относятся более легкое превращение (и более низкие энергозатраты по сравнению с термореактопластами) посредством традиционных термопластических технологий, таких как литье под давлением, экструзия, горячее формование, выдувное формование и др. Кроме того, ТПЭ могут легко окрашиваться и переформовываться в различные термопласты с хорошим прилипанием.

ТПЭ производятся многими изготовителями компаундов, такими как Enplast и Ravago (Ensoft, Enflex, Sconablend), Kraiburg, Tecknor Apex, AES, Elasto, Softer, под такими фирменными наименованиями, как Dryflex, Sarlink, Monprene, Santoprene, Laprene и Forprene. В отдельных регионах также активно действуют более мелкие производители.

Производители нефтехимической продукции также осуществляют выпуск отдельных семейств ТПЭ, например, EG DSM со своей маркой Arnitel (ТПЭ-Э), Celanese с маркой Riteflex (ТПЭ-Э), DuPont с маркой Hytrel (ТПЭ-Э), Arkema с маркой Pebax (ТПА) и Dow с маркой Engage (ТПО).

«>