Decodificación de materiales TPE: revelación de los cuatro materiales elastómeros termoplásticos comúnmente utilizados

El elastómero termoplástico, también conocido como TPE, es un material polimérico que combina propiedades de caucho y plástico.Presenta elasticidad de caucho a temperatura ambiente y puede plastificarse a altas temperaturas.

La característica estructural básica de las cadenas de polímeros de elastómeros termoplásticos es que están conectadas o injertadas simultáneamente con ciertos segmentos de plástico (segmentos duros) y segmentos de caucho (segmentos blandos) con diferentes composiciones químicas.

La fuerza entre los segmentos duros es suficiente para condensarse en microregiones (como microregiones de transición vítrea o microregiones cristalinas), formando 'entrecruzamientos' físicos entre las moléculas.El segmento blando es un segmento de cadena de alta gama con una alta capacidad de rotación inherente.

Los elastómeros termoplásticos son un componente importante de los elastómeros.Los tipos comunes de elastómeros termoplásticos incluyen elastómeros termoplásticos a base de estireno, elastómeros termoplásticos a base de poliuretano, elastómeros termoplásticos a base de poliolefina y elastómeros termoplásticos a base de poliamida.

1. Elastómero termoplástico estirénico

Los elastómeros termoplásticos basados ​​en copolímeros de bloque de estireno son los primeros elastómeros termoplásticos estudiados y actualmente son el tipo de elastómero termoplástico más grande y de más rápido crecimiento en el mundo.Incluyendo principalmente SBS, SBS hidrogenado (SEBS), SIS y SIS hidrogenado.

El rendimiento de los elastómeros termoplásticos a base de estireno a temperatura ambiente es similar al del caucho vulcanizado, con un módulo elástico anormalmente alto que no cambia con el peso molecular relativo.

Debido a su alta resistencia, suavidad, elasticidad del caucho y pequeña deformación permanente, se ha utilizado ampliamente en la industria del calzado, modificación de plástico, modificación de asfalto, revestimientos impermeables, materiales de sellado líquidos, alambres, cables, componentes automotrices, componentes de dispositivos médicos. electrodomésticos, ofimática y adhesivos.

2.Elastómero termoplástico de poliuretano

Los elastómeros termoplásticos (TPU) a base de poliuretano son generalmente materiales poliméricos lineales compuestos de polioles de cadena larga (poliéteres o poliésteres) con un peso molecular relativo promedio de 600 a 4000, extensores de cadena con un peso molecular relativo de 61 a 400 y polimerización por adición de poliisocianato. .

Los polioles de cadena larga (poliéteres o poliésteres) en la cadena principal de las macromoléculas de TPU forman segmentos blandos, controlando principalmente su rendimiento a baja temperatura, resistencia a los disolventes y resistencia a la intemperie, mientras que los extensores de cadena y los poliisocianatos forman segmentos duros.Debido a la amplia gama de ajustes en la proporción de segmentos duros y blandos, el poliuretano termoplástico obtenido puede ser un elastómero blando o un plástico quebradizo de alto módulo, o puede convertirse en películas y fibras, lo que lo convierte en el único tipo de TPE que puede lograrse.

El TPU tiene una excelente resistencia al desgaste, al aceite y al frío, con suficiente resistencia al oxígeno, el ozono y la radiación.Al mismo tiempo, como elastómero, tiene una alta resistencia a la tracción y alargamiento de rotura, así como excelentes propiedades como una pequeña deformación permanente por compresión y una gran capacidad de carga.

El TPU se ha utilizado ampliamente en muchos campos de la economía nacional, como la industria del calzado, la atención médica, las prendas de vestir y los suministros de defensa.Sin embargo, sus desventajas son la escasa resistencia al envejecimiento, el bajo coeficiente de fricción en la superficie húmeda y el fácil deslizamiento.Además, el TPU tiene una fuerte polaridad.Durante el procesamiento, cuando la acción de corte es fuerte, es propenso al calentamiento interno, lo que lleva a la degradación.Su viscosidad en estado fundido depende en gran medida de la temperatura y pequeños cambios de temperatura pueden provocar un cambio brusco en su viscosidad.Por lo tanto, el rango de temperatura de procesamiento es estrecho, junto con el alto costo y el alto precio, lo que limita aún más la promoción y aplicación del TPU.

3.Elastómeros termoplásticos a base de poliolefina.

Los elastómeros termoplásticos (TPO) a base de poliolefina incluyen principalmente tres tipos: copolímeros de bloque, copolímeros de injerto y mezclas.Entre ellos, el copolímero de etileno y octeno (POE) sintetizado utilizando catalizadores de metaloceno y el caucho vulcanizado dinámico termoplástico preparado mediante el método de vulcanización dinámica son los dos tipos principales de TPO.

(1) Copolímero de etileno y octeno de elastómero termoplástico de poliolefina (POE)

Los catalizadores de metaloceno de copolímero de etileno y octeno de elastómero de poliolefina de metaloceno tienen un centro activo único ideal en comparación con los catalizadores Ziegler Natta tradicionales, lo que permite un control preciso de la distribución relativa del peso molecular, el contenido de comonómero, la distribución en la cadena principal y la estructura cristalina.El polímero sintetizado es un polímero estructurado altamente estructurado con una distribución de peso molecular relativa estrecha, que puede controlar con precisión las propiedades físicas y mecánicas y las propiedades de procesamiento del polímero.

El copolímero de etileno y octeno (POE) de elastómero termoplástico de poliolefina sintetizado utilizando catalizadores de metaloceno tiene un peso molecular estrecho y una distribución de cadena ramificada corta, lo que da como resultado excelentes propiedades físicas y mecánicas (alta elasticidad, alta resistencia, alto alargamiento) y un buen rendimiento a baja temperatura.Además, debido a su cadena molecular saturada y su número relativamente pequeño de átomos de carbono terciario, tiene una excelente resistencia al calor y a los rayos UV.

El POE tiene mejor estabilidad térmica, propiedades ópticas y resistencia al agrietamiento seco que el EVA, mejor resistencia al envejecimiento climático que el SBS y una temperatura de fragilidad inferior a -76 ℃.Todavía tiene buena tenacidad y ductilidad a bajas temperaturas.El POE tiene buenas propiedades de corte, lo que favorece la extrusión y el moldeado a alta velocidad, con poca o ninguna necesidad de plastificantes y tiene una larga vida útil.

El POE se puede reticular utilizando métodos de peróxido, silano y radiación.Las propiedades físicas y mecánicas, la resistencia química y la resistencia al ozono del material reticulado son similares a las del EPDM;La resistencia al envejecimiento por calor y al envejecimiento por rayos UV del POE es mejor que la del EPDM y el EPM, lo que lo hace más adecuado para uso en exteriores, y la deformación permanente por compresión térmica del POE es menor que la del EPDM.

POE, como modificador, puede modificar tanto el caucho como el plástico.

Debido a la menor temperatura de procesamiento del POE, es más fácil mezclarlo con cauchos no polares, especialmente EPR, EPDM, NR, SBR y BR.

La mayor aplicación de POE sigue siendo en productos plásticos.La modificación del PP con POE mejora enormemente su resistencia al impacto en la entalla;El uso de elastómero POE injertado con anhídrido maleico para modificar PA6 puede reducir la absorción de humedad del material y mejorar significativamente su resistencia al impacto.

Caucho termoplástico vulcanizado dinámico preparado mediante el método de vulcanización dinámica.

El caucho vulcanizado dinámico termoplástico (TPV) es un elastómero termoplástico obtenido mediante el método de vulcanización dinámica.

El TPV es un tipo especial de elastómero termoplástico (TPE), que se diferencia de los copolímeros de bloques elásticos y se genera por el efecto sinérgico de mezclas de polímeros termoplásticos de elastómero, con mejores propiedades que las mezclas simples.

La tecnología clave para preparar caucho vulcanizado termoplástico es la tecnología de vulcanización dinámica.Uno de los avances en esta tecnología es el uso de métodos de procesamiento existentes de bajo costo para preparar nuevos productos mezclando polímeros existentes.En comparación con los procesos tradicionales y de gran inversión para la producción de nuevos materiales, este proceso también puede cumplir con los requisitos medioambientales de las grandes plantas de polimerización.Otra ventaja de la tecnología TPV sobre los copolímeros de bloque como fuente de elastómeros termoplásticos es su alto límite superior de temperatura de uso, su resistencia a los medios de hidrocarburos y su baja deformación por compresión.

4.Elastómeros termoplásticos a base de poliamida.

Los elastómeros termoplásticos a base de poliamida (TPEA) están compuestos de poliamida cristalina de alto punto de fusión de dureza y poliéster amorfo o poliéter satinado suave.

Según las materias primas necesarias para la síntesis de elastómeros termoplásticos de poliamida, sus métodos de síntesis se pueden dividir en método de ácido binario y método de isocianato.

Utilizando el método del ácido binario, el TPAE se prepara mediante una reacción de esterificación entre bloques de poliamida alifática terminada en carboxilo y poliéter dioles terminados en hidroxilo.El método del isocianato utiliza amida semiaromática como segmento duro y poliéster, poliéter o policarbonato alifático como segmento blando.

Al utilizar el método del isocianato, el segmento duro de la amida semiaromática se obtiene mediante la reacción de diisocianatos aromáticos con ácidos dicarboxílicos, en lugar de prepararse mediante métodos tradicionales como la polimerización de diaminas con ácidos dicarboxílicos, la polimerización con apertura de anillo de lactamas cíclicas o la reacción. de diaminas con cloruro dicarboxílico.En comparación, el primero evita problemas como la baja actividad de las diaminas aromáticas, la dificultad para obtener monómeros de lactama cíclica aromática y la liberación de cloruro de hidrógeno corrosivo durante las reacciones.

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