Что такое термопластичные эластомеры (TPE)

Термопластичные эластомеры: их типы, использование, преимущества и недостатки.

Термопластичные эластомеры (TPE), также известные как термопластичная резина, представляют собой материалы, обладающие свойствами термопластов. Они также обладают гибкостью и эластичностью таких материалов, как резина и полиуретан.

Эти свойства делают TPE идеальным для применений, требующих как механической прочности, так и гибкости. TPE можно перерабатывать в расплаве с использованием стандартного оборудования для термопластов.

В этой статье будет описано, что такое TPE, как они изготавливаются, типичные сорта и преимущества/недостатки использования материала.

Что такое термопластичные эластомеры (TPE)?

Термопластичный эластомер относится к любому полимеру, обладающему эластичными или резиноподобными свойствами. TPE расширяются или сжимаются при воздействии нагрузки и возвращаются к своей первоначальной форме после снятия нагрузки.

Термопластичные полимеры могут быть получены с использованием методов обработки расплава, таких как литье под давлением, выдувное формование или 3D-печать. Когда пластик остывает, он затвердевает и не нуждается в отверждении, как в случае с термореактивными эластомерами.

Многие TPE могут быть расплавлены и переработаны. Таким образом, ТЭП легко перерабатываются, сохраняя при этом свойства, характерные для термореактивных эластомеров. Термопластичные эластомеры имеют молекулярную структуру, состоящую из твердых и мягких сегментов, как описано ниже:

• Твердые сегменты: обычно кристаллические по своей природе, эти твердые сегменты придают материалу пластичное поведение. Эти сегменты отвечают за такие свойства, как температура плавления, химическая стойкость и прочность на разрыв.
• Мягкие сегменты: обычно аморфные по своей природе, эти сегменты придают материалу его эластомерные свойства, такие как гибкость, твердость и постоянная усадка.

Как изготавливаются термопластичные эластомеры (ТПЭ)?

Термопластичные эластомеры синтезируются химически с использованием таких процессов, как привитая или цепная сополимеризация.

Они работают путем сополимеризации двух или более мономеров. Один из мономеров образует твердые кристаллические сегменты, а другой образует аморфный или мягкий сегмент, что придает материалу его эластомерную природу.

Два метода сополимеризации описаны ниже:

• Блок-сополимеризация: этот процесс создает полимерную основу с повторяющимися блоками твердых и мягких сегментов.
• Привитая полимеризация: этот процесс прививает полимерные цепи в виде ответвлений к основной цепи полимера. Этот метод допускает дополнительные настройки, поскольку ветви и магистраль могут иметь различную степень жестких и мягких сегментов.

Какие существуют типы термопластичных эластомеров (TPE)?

Существует много различных марок материала TPE, однако ниже перечислены наиболее часто используемые типы TPE:

• Стирольные блок-сополимеры (TPE-S): используются в обуви и уплотнителях и являются одним из наиболее широко используемых TPE.
• Термопластичные полиолефины (ТПО): обычно используются в тех случаях, когда стандартного полипропилена недостаточно с точки зрения ударной вязкости.
• Термопластичные вулканизаты (TPV): Специально приготовленная смесь EPDM (мономера этилена, пропилена, диена) и PP (полипропилена). Этот тип ТЭП имеет стойкость к высоким температурам до 120°С и используется для автомобильных уплотнений.
• Термопластичные полиуретаны (ТПУ): этот материал обладает отличной стойкостью к истиранию и разрыву, а также хорошей устойчивостью к отскоку.
• Термопластичные сополиэфиры (TPE-E): обладает отличной термостойкостью до 140°C, что является одним из самых высоких показателей, возможных для материала TPE. TPE-E также обладает отличной химической стойкостью.
• Обрабатываемая в расплаве резина (MPR): разработана для замены нитрильного каучука и поэтому обладает отличной стойкостью к маслам и жирам. MPR также обладает другими свойствами стандартной резины, такими как хорошая релаксация напряжения и хорошая устойчивость к отскоку.
• Термопластичные полиэфирные амиды (TPE-A): обладают хорошей термостойкостью и могут быть связаны с полиамидными (нейлоновыми) термопластами.

Каковы области применения термопластичных эластомеров (ТПЭ)?

TPE используются во многих различных приложениях, которые могут особенно выиграть от их эластомерных свойств. Некоторые типичные продукты TPE и связанные с ними отрасли перечислены ниже:

• Потребительские товары: блендеры, чехлы для мобильных телефонов .
• Автомобилестроение: уплотнители, автомобильные коврики, внутренние панели, крышки подушек безопасности, противоударные пыльники .
• Еда и напитки: контейнеры для еды, бутылки с водой
• Медицина: гибкие трубки, стоматологические полировщики, кислородные маски .
• Промышленность: уплотнения, втулки, виброизоляционные опоры .
• Спортивная одежда: шлемы, ласты, трубки, подошвы для обуви .
• Товары для животных: игрушки, кормушки, переноски .
• Электроника: кабельная изоляция, вилки
• Электроинструменты: Мягкие ручки для инструментов

Каковы преимущества термопластичных эластомеров (TPE)?

Термопластичные эластомеры (TPE) обладают технологичностью термопластов и гибкими свойствами эластомеров. Ниже перечислены некоторые свойства материала TPE:

• Производство с низким энергопотреблением: термореактивные и вулканизационные процессы требуют большого количества энергии для производства. TPE, с другой стороны, не требуют такого же количества энергии, что делает их более энергоэффективными.
• Пригодность для вторичной переработки: как и другие термопласты, ТЭП можно переплавлять и использовать повторно, что делает их пригодными для вторичной переработки .
• Благоприятные механические свойства: TPE обладают многими механическими свойствами высокоэффективных эластомеров. Таким образом, они обладают отличной прочностью на изгиб, хорошей усталостной прочностью и отличной стойкостью к истиранию.
• Перерабатываемость в расплаве : Одним из основных преимуществ TPE является его пригодность для типичных методов обработки в расплаве, таких как литье под давлением. Это означает, что крупносерийные и недорогие детали могут быть изготовлены из материалов, которые исторически были возможны только при использовании дорогих и сложных процессов термореактивной и вулканизационной обработки.
• Легко окрашивается: красители и пигменты легко воздействуют на TPE. Таким образом, они могут быть окрашены в широкий спектр цветов.

Каковы недостатки термопластичных эластомеров (ТПЭ)?

Несмотря на отличные свойства термопластичного эластомера, ТЭП также имеют некоторые ключевые недостатки, перечисленные ниже:

• Гигроскопичен: ТПЭ склонны поглощать влагу, поэтому перед обработкой их необходимо достаточно высушить.
• Плавление: температура плавления ТЭП низкая, поэтому ТЭП можно обрабатывать в расплаве с использованием стандартных термопластических технологий. Однако ТЭП могут быть необратимо повреждены, если их нагреть выше температуры разложения мягких сегментов полимера. Это ограничивает их применение при высоких температурах.
• Высокая твердость: TPE обычно тверже других эластомеров, таких как резина или полиуретан. Частично это связано с включением в полимер термопластичных жестких сегментов. Твердость обычно составляет 80 Shore A и выше.

Как термопластичные эластомеры (ТПЭ) влияют на здоровье человека?

Неизвестно, что длительный контакт кожи с ТФЭ вызывает аллергический дерматит. С другой стороны, попадание порошка TPE в глаза может вызвать механическое раздражение. Вдыхание порошка TPE также может вызвать раздражение дыхательных путей.

Однако эти риски обычно присутствуют только при производстве деталей из термопластичного эластомера. Нормальное использование не подвергает потребителей этим опасностям.

Являются ли термопластичные эластомеры (ТПЭ) токсичными?

Термопластичные эластомеры не токсичны, и доступны как безопасные для пищевых продуктов, так и биосовместимые марки. При сгорании ТПЭ могут образовываться вредные продукты горения, которые могут быть токсичными, такие как углеводороды и формальдегид.

Можно ли перерабатывать термопластичные эластомеры?

Термопластичные эластомеры могут быть переработаны, поскольку они могут быть переработаны в расплаве. Это позволяет гранулировать любой неиспользованный TPE и легко использовать его повторно.

термопластичные эластомеры