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热塑性弹性体(TPE)的前景展望

 热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能,又具有硫化橡胶的物理性能,可谓是塑料和橡胶优点的优势组合。热塑性弹性体正在大肆占领原本只属于硫化橡胶的领地。近十馀年来,电子电器、通讯与汽车行业的快速发展带动了热塑性弹性体市场的高速发展。 
    热塑性弹性体(TPE)具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能。由于不需经过热硫化,使用通用的塑料加工设备即可完成产品生产。这一特点使橡胶工业生产流程缩短了1/4,节约能耗25%~40%,提高效率10倍~20倍,堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。 
    热塑性弹性体(TPE)可概括为通用TPE和工程TPE两个类型,目前已发展到10大类30多个品种。 
    世界上已工业化生产的TPE有:苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类等,几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。 
    现在,TPE以苯乙烯类(TPS)和乙烯类为中心,在世界各地获得迅速发展,两者的消耗量已占到全部TPE市场的80%左右。双烯类TPE和氯乙烯类TPE也成为通用TPE的重要品种。TPU、TPEE、TPAE、TPF等则转向以工程应用为主。 
    TPE的优点主要表现在如下几个方面: 
    1. 可用一般的热塑性塑料成型机加工,不需要特殊的加工设备。 
    2. 生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫化,时间由原来的20min左右,缩短到1min以内;由于需要的硫化时间很短,因此已可用挤出机直接硫化,生产效率大幅提高。 
    3. 易于回收利用,降低成本。生产过程中产生的废料(逸出毛边、挤出废胶)和最终出现的废品,可以直接返回再利用;用过的TPE旧品可以简单再生之后回收利用,减少环境污染,扩大再生资源来源。 
    4. 节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短,可以有效节约能源。以高压软管生产能耗为例:橡胶为188MJ/kg,TPE为144MJ/kg,可节能达25%以上。 
    5. 应用领域更广。由于TPE兼具橡胶和塑料的优点,为橡胶工业开辟了新的应用领域。 
    6. 可用于塑料的增强、增韧改性。自补强性大,配方简化,配合剂对聚合物的影响制约小,质量性能更易掌握。 
   但TPE的耐热性不如橡胶,随着温度上升而物性下降幅度较大,因而适用范围受到限制。同时,压缩变形、弹性回复、耐久性等同橡胶相比较差,价格上也往往高于同类橡胶。尽管如此,TPE的优点仍十分突出,各种新型的TPE产品也不断开发出来。作为一种节能环保的橡胶新型原料,发展前景十分看好。
    新型TPE技术的开发与TPE性能的改善一直是全球研发的重点。除茂金属催化的TPO、加氢的SBS和SIS、环氧化TPE等已经产业化之外,离聚体TPE、液晶性TPE等也已进入工业化实用阶段,砜化TPE、含三嗪TPE等现已取得重大进展。DDE与PolyOne公司正在研发以茂金属为基础的烯烃新材料,Zeon与AES公司合作开发耐高温TPX,苏威工程聚合物与TRS公司一起提供更适于汽车用的TPV,GLS与BASF公司研制开发软触摸应用的TPE及与其结合的硬基材。近年来,生物分解性TPE已成为攻关的热门话题,世界各国几乎每年都有新的报道。 
    从国内企业来看,尽管中国TPE技术从整体来看还远落后于世界发达国家,但是近年来也有不同企业开发出了各种新型TPE产品。如山东道恩化学集团有限公司实现TPV(热塑性硫化橡胶)工业化生产,形成年产3000吨规模;上海联海橡塑科技有限公司的微发泡热塑性弹性体片材产品成功实现产业化,已经开发出聚酯醚(TPEE)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚烯烃弹性体PP/EPDM交联三种微发泡片材;中国石化巴陵石化公司合成橡胶厂自主研制开发出年产300吨SEBS技术,通过了中国石化集团公司的技术鉴定等。这些新技术的成功开发与投产,将有效缓解高端产品完全依赖国际市场的状况。 
    专家分析,今后TPE技术的开发将注重以下领域:1.茂金属催化的新TPE;2.电子射线、放射线后交联的高性能TPE;3.异种材料复合成型以及发泡成型技术;4. TPE混合物的再生活化技术;5.配方设计技术;6.用TPE作增溶剂制出新的聚合物混合体――现代炼金术(Alchemy)等。归根结底,这些高新技术要能生产出高新技术材料和产品,才具有强大的生命力和广阔的发展前途。 
    TPE在1970年~1990年之间,以年均10%以上的速度飞速发展,1990年~2000年增速稍缓,为6%。作为一种新型的弹性体材料,TPE具有橡胶塑料双重性格,在取代部分橡胶的同时也用于塑料改性。 
   而今,TPE的发展已极大拓宽了橡胶工业的应用领域,同塑料展开了竞争。其应用已从制鞋、汽车、建筑、工业产品,进一步扩大到电子通讯、医疗卫生以及高新技术等方面。TPE市场表现出许多新的特点。 
    汽车和日用品是最大的拉动因素 
    汽车和日用品消费是拉动热塑性弹性体消费增长的主要因素。仅以TPO为例,专家预测,未来5年,TPO在汽车内装饰件上应用消费增长率将达两位数。2001年,全球汽车内、外装饰件TPE消费占TPE总量的7%,2005年将提高至15%。预计2006年TPE在汽车上的用量可达60万吨。美国Freedonia公司预计,在2006年前,由于共聚酯弹性体新型薄膜和片材开发成功,世界汽车顶盖用共聚酯弹性体需求年均增幅将达到8%。 

 
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