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TPE的优点、分类及注塑加工工艺

TPR和TPE是同一体系的
热塑性弹性体(TPE)的定义热塑性弹性体(thermoplastic elastomer,简记:TPE)是指在常温下具有加硫橡胶的性质(即弹性体的性质),在高温下又可以塑化变形之高分子材料。它可以用塑料的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、T-Die流延成型等较传统硫化橡胶更为快速的加工方式制造成品,且有质轻(密度低)、环保(可回收、燃烧无毒)、使用寿命长(可较传统橡胶达5~10倍以上)、加工变化度大、制品总成本低等优点。在各行业中,逐渐被广泛使用。TPE有时候也被称作热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber,TPR),但由其定义而言,应称为TPE较适当。 TPE是弹性体,具有加硫橡胶的性质,但却不需要加硫。
TPE的优点
TPE的最大特征是具有多相结构,它的软段和硬段分别产生高弹性和交联点的作用,因而用它加工制造橡胶制品具有如下一些优点:
①可用一般的热塑性成型机加工,例如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压缩成型、递模成型等;
②能用橡胶注塑成型机硫化,时间可由原来的20min左右缩短到1min以内;
③可用压出机成型硫化,速度快、硫化时间短;
④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;
⑤用过的TPE旧品可以简单再生之后再次利用,减少环境污染,扩大资源再生来源;
⑥不需硫化,以高压软管生产能耗为例:橡胶为188MJ/kg,TPE为144MJ/kg,可节能25%以上;
⑦自补强性大,配方大大简化,使配合剂对聚合物的影响制约大为减小,质量性能更易掌握。
热塑性橡胶突破了橡胶加工的传统工艺,为橡胶工业开拓新的途径,扩大了橡胶制品应用领域。较为显著的例子是中空成型、射出成型和挤出成型。

TPE的分类

种类                             结构组成                                        制法           用途
                                  硬链段              软链段
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苯乙烯类TPE(TPS)
SBS                               聚苯乙烯(PS)    BR                        化学聚合       通用
SIS                                聚苯乙烯(PS)     IR                         化学聚合      通用
SEBS                            聚苯乙烯(PS)     加氢BR                化学聚合      通用、工程
SEPS                            聚苯乙烯(PS)     加氢IR                  化学聚合      通用、工程
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烯烃类TPE
TPO                      聚丙烯(PP)         EPDM                   机械共混      通用
TPV-PP/EPDM          聚丙烯(PP)         EPDM+硫化剂    机械共混      通用
TPV-PP/NBR             聚丙烯(PP)         NBR+硫化剂        机械共混      通用
TPV-PP/NR                聚丙烯(PP)         NR+硫化剂          机械共混      通用
TPV-PP/IIR                聚丙烯(PP)         IIR+硫化剂           机械共混      通用

双烯类TPE
TPB(1,2-IR)                       聚1,2-丁二烯                             化学聚合      通用
TPI(反式1,4-IR)                聚反式1,4-异戊二烯                 化学聚合      通用
T-NR(反式1,4-NR)           聚反式1,4-异戊二烯                 天然聚合      通用
TP-NR(改性顺式1,4-NR) 聚顺式1,4异戊二烯改性物      接枝聚合      通用
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氯乙烯类TPE
TPVC(HPVC)      结晶聚氯乙烯(PVC) 非结晶PVC       聚合或共混     通用
TPVC(PVC、NBR)  聚氯乙烯(PVC)     NBR                 机械共混         通用
TCPE            结晶氯化聚乙烯(CPE) 非结晶CPE           聚合或共混     通用
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氨酯类TPE(TPU)     氨酯结构           聚酯或聚酯           聚加成            通用、工程
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酯类TPE(TPEE)        酯结构               聚醚或聚酯          聚缩合            工程
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酰胺类TPE(TPAE)    酰胺结构          聚醚或聚酯           聚缩合            工程
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有机氟类TPE(TPF)   氟树脂               F橡胶                   化学聚合         通用、工程
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  TPE的注塑加工
   螺杆转速(rpm)、背压和螺杆的延迟时间
   螺杆的转速应该设定得使螺杆能及时地完全缩回,通常是在开模前2- 3 秒种,以便进行下一次注射。典型的螺杆速度范围为每分钟50- 150转。
   如果螺杆缩回得太快,而且机器设有螺杆延迟定时器,则应设定延迟时间使得螺杆完全缩回和开模之后的延迟时间为最小。这将缩短物料在该温度下的停留时间以及在机膛内的静止时间。
   增加背压会增加物料的剪切加热现象。背压的正常设定范围是50- 150 psi。当混合色母料时,应采用较高的背压以达到最佳的分散状态。
   注射速度
   如果可能,应如此设定注射速度的控制程序:先迅速地充填流道系统,然后在物料经过浇口开始流入模腔之后降低速度。维持这一速度直到工件的90%被充满,然后再进一步降低速度以完全充满模腔但又不发生工件的溢料。
   注射和过渡压力
   如果机器不能通过充填速度来控制,则应设定注射压力使得足以在约1到 5秒钟的时间内充满流道系统和模腔。将最初的过渡压力调整到约为充满工件模腔所需注射压力的50%。这将有助于将注塑期间充填和保压阶段的压力降低到最低限度。当设定注射量时,应监视缓冲量的情况,确保它在充填和保压阶段能得以维持。
   从增压到充填再到保压的过渡 较新的模塑 设备为从注射增压( 注射的第一阶段)到充填和保压阶段的过渡提供了额外的选择。从增压到充填阶段的过渡最精确的方法是根据螺杆的位置来控制。根据螺杆的位置使得加工者能始终一致地将一定体积的物料注入模腔。它也为工件的充填和致密化提供了精确的控制,有助于防止工件的塌陷和空穴。 时间是控制过渡的另一办法,但不推荐采用。使用模腔压力来控制过渡是代价高昂的办法,因为它涉及在工件模腔内安装压力传感器。当要求达到高精度的模塑公差时,才采用这一过程。降低从增压到充填和保压阶段之间的过渡压力,将有助于控制在衬套顶端处发生滴料。如果注射设备设有充填和保压阶段的压力控制程序,则可用以降低通往流道的速度和压力。
   注射时间
   充满流道系统最佳的时间约为0.5-1.5 秒钟。充满模腔应再花1-5秒钟时间。如果可能,最好通过控制注射速度来控制充填时间。
   保压时间应该设定浇口凝固前的保压时间。通常,浇口的大小对保压时间是一个决定性因素。浇口越大,浇口凝固前的保压时间则越长。
   冷却时间
   冷却时间主要取决于熔体温度、工件的壁厚和冷却效率。此外,物料的硬度也是一个因素。与很软的品种(肖氏硬度< 20A)比较,较硬的品种(肖氏硬度> 50A)在模具内将较快地凝固。对于一个中等硬度SEBS复合材料的典型工件,如果从两侧进行冷却,那么每0.100" 壁厚所需的冷却时间将是大约15到20秒。重叠模塑的工件将需要较长的冷却时间,因为它们可以通过较小的表面积而有效地冷却。每0.100"壁厚所需的冷却时间将是大约35到40秒。

 

 
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