比较常见的几类热塑性弹性体介绍

热塑性弹性体（TPE）的定义

热塑性弹性体（TPE）是指在常温下具有固化橡胶的性质（即弹性体的性质），在高温下又可以塑化变形的高分子材料。它可以用塑料加工设备加工成型，如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、T-Die流延成型等，具有比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的种类：

TPE的种类很多。TPE含有硬质段及软质段，分类的方法通常是以影响最大的主链分子构造的差异来分几大类，再以软质段、硬质段的分子固定方式的不同细分。可形成软质段的分子包括以下的橡胶：聚丁二烯（BR）、聚异戊二烯（IR）、天然橡胶（NR）、乙烯—丙烯橡胶（EPDM）、丁基橡胶（IIR）、聚异丁烯、聚乙烯—聚丁烯、非结晶性聚乙烯、聚醚、聚酯等。

另一方面，形成硬质段的分子可使用以下塑料：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚异戊二系、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。

TPE的另一种分类法，依据构造的差异分为纯TPE及混掺TPE。纯TPE是指一个分子链中，既有软质段与硬质段的共价结合，在经聚合或缩聚合而成之高分子聚合物；混掺型TPE则是将作为软质段的橡胶成分，与作为硬质段的塑料成分，二者混掺制成，以苯乙烯系及氯系TPE为主流，用途逐渐扩大。

TPE的性能比较：

1.TPU（热塑性聚氨酯）：

TPU主要由(1)短链二醇与异氰酸酯反应所得PU作硬质段，（2）长链二醇与异氰酸酯反应所得PU作软质段，二者构成直链状多嵌段的共聚物即为TPU。TPU主要依其软质段之聚醇分两大系列：聚醚系及聚酯系，然后可内细分为PTMG、PEG（polyoxyethylene glycol）、PPG（polyoxypropylene glycol）、ADP（Adipic ester系）、PCL（caprolacton系）、PC（polycarbonate系）等。PU的硬质段所用的二异氰酸酯亦有许多种，但适于TPU的硬质段则很少。最重要的二异氰酸酯则为MDI与TDI。

TPU在性能及加工工艺上有以下主要特点：

2.TPO（聚烯烃弹性体）：

TPO的硬质段为PP或PE等聚烯烃，软质为EPDM（三元乙丙胶）等橡胶，将两者良好的混掺即得TPO。

由于TPO与软质或硬质聚烯烃的差异又是并不明显，故难以下正确定义。TPO一般专指单纯将聚烯烃与橡胶进行物理性混掺，使橡胶以微细粒子形态分散于聚烯烃基材中而成。此时所用的橡胶粒子可以是未加硫或已部分加硫的。若是使用已部分加硫的橡胶，TPO的性质会较好，但若加硫程度太高，则在聚烯烃中的分散变劣，使TPO性质降低，故橡胶的加硫程度要谨慎控制。若于混掺过程，同时使橡胶起加硫反应而制成之TPO，则称为TPV（动态加硫型TPO）。

另一类TPO，则于聚合反应器中，将硬质段部分与软质段部分直接以共价链聚合而得，此类TPO以metallocene（茂金属）触媒聚合而成，另称为M-POE，因不需混掺的成本且易控制聚合度及接枝率，因此在性能及价格上应较传统TPO具竞争力。

TPO在性能及加工工艺上有以下主要特点：

优点：比重最小、价格低；耐寒/热型、耐酸/碱性佳（仅次于TPEE）；耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性佳；加工性佳、易成型大型制品。

缺点：易受非极性溶剂，如汽油、芳香族溶剂侵蚀；抗拉强度低（可以填料补强）；压缩永久变形度大；耐磨性及拉伸回弹性差。

3.TPV （动态硫化聚烯烃弹性体）

TPV是用双螺杆挤出等挤出混合设备进行混合挤出时，同时使橡胶加硫而制成的TPO，软质段的加硫橡胶粒子，可微细的分散于硬质段的聚烯烃基材中。

TPV可依硬质段与软质段的种类与组合的不同，而有许多种类规格，但最具代表性的则是PP-EPDM系，接着陆续有PP-NBR、PP-ACM、PP-NR、PP-IIR、PE-EPDM、PE-NR、PA-NBR、PA-ACM、PVC-NBR等系列TPV。

PP-EPDM系所用加硫剂为酚醛树脂系，促进剂为氯化亚锡，形成直径为数μm的EPDM粒子（软质段），分散于PP基材（硬质段）中。橡胶粒径愈细，抗拉强度与断裂伸长率即愈大；PP量愈大，硬度、拉伸强度亦随之增加。

推荐阅读：TPV的基本性能及影响因素（一）

TPV在性能及加工工艺上有以下主要特点：

优点：压缩永久变形量为TPE中最低；机械性质较TPO佳，且硬度较TPO低；耐油性、耐候性及耐热性佳；环保、无毒、可回收、可用于医疗器材。

缺点：耐磨性较橡胶、TPU差；价格远较TPO高；加工性一般，表面有时易有流痕；无透明性。

4.TPS（聚苯乙烯系弹性体）：

聚苯乙烯系弹性体可分为两大类：聚苯乙烯及橡胶（丁二烯、异戊二烯、丁烯/乙烯、丁烯/丙烯）的嵌段共聚物，及以此为基材与聚烯烃、增塑剂物理共混制成的共混物。聚苯乙烯系共聚物中，分子的硬质段为PS，软质段为聚丁二烯或聚异戊二烯等，代表性商品有SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）、SIS（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物）及将之氢化后而成之SEBS（苯乙烯-乙烯、丁烯-苯乙烯嵌段共聚物）与SEPS（苯乙烯-乙烯、丙烯-苯乙烯嵌段共聚物）。

TPS的应用依其结构及物理性能而有区别，一般苯乙烯含量为：15-40%，性质会依苯乙烯含量，橡胶微相构造及组成、分子量、分子量分布及是否接官能基等因素的不同，而有很大的变化。SBS及SIS因分子中具有双键结合，易受氧、臭氧、紫外线影响，SEBS及SEPS则无此顾虑，因此以SEBS/SEPS为基材的共混物，在工程材料上有许多应用，惟其耐油性不佳。

TPS在性能及加工工艺上有以下主要特点：

优点：制成品的物性范围广，易加工；较其他TPE柔软易拉伸，接近橡胶及硅胶触感，硬度为TPE中最低；伸长率最高、回弹性最好；可充当许多工程塑料的相容剂及改性剂；环保、可回收、无毒、低价格（SBS系）。

缺点：SBS系列、耐热、耐候性能差；成品耐污性、耐磨性、耐油性皆差；拉伸强度较PVC差、无法以高频波接著；低硬度成品有时易出油；SEBS/SEPS系成品，不易印刷接著。

5.TPEE（聚醚酯弹性体）

TPEE分子中的硬质段为聚酯，软质段为Tg值低的聚醚或聚酯，为多嵌段共聚物。

TPEE依分子构造的不同可分为：

a.聚酯、聚醚型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是聚醚;

b.聚酯、聚酯型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是脂肪族聚酯；

c.液晶型TPEE：硬质段是刚直的液晶分子，软质段为脂肪族聚酯。

以上三种TPEE中，最常用且需求量最多的是聚酯、聚醚型TPEE，硬质段以PBT为代表，软质段聚醚则以PTMG为代表。因PBT具耐热型，结晶速度大，而PTMG则具低玻璃移点Tg，故此种TPEE的成型性优，并有平衡的物性及高耐热性。

作为热塑性弹性体，TPEE能发挥其机能的范围为高硬度范围。在低硬度范围，因链长数目小（3以下），硬质段会溶解在软质段中而存在中间层，因此微相分离不完全，也就无法具完全的弹性体机能，故TPEE低硬度制品不易获得。

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TPEE在性能及加工工艺上有以下主要特点：

优点：耐热性最高、耐荷重大、回弹性高；反覆疲劳特性优且性质强韧；低温挠曲性较TPU更佳；耐油/耐药品/耐化学溶剂性佳。

缺点：不易获得低硬度制造；加工条件较窄，须较精密加工机器；价格昂贵。

6.TPA（聚酰胺弹性体）

TPA是以聚酰胺为硬质段，Tg值低的聚醚或聚酯为软质段，所构成的多嵌段共聚物。聚酰胺的成分可为尼龙6、66、610、11、12等，但以尼龙6或12占重要部分。软质段的成分为聚醚二醇或聚酯二醇的长链聚醇。影响TPA物性最大的，是硬质段、软质段的比率与种类。随着软质段的增加，其伸长变长，应力则变小。

TPA在性能及加工工艺上有以下主要特点：

优点：良好加工成型性（少资料，顶出性质、尺按定性佳）；具尼龙般强韧性质及耐磨耗性；耐热性、耐油性佳；低温耐冲击性佳。

缺点：橡胶弹性不足；易沸水水解；价格昂贵；回收料易变色。