TPE由几种材料构成的？

【专家解说】：1　前言     19世纪30年代由天然橡胶起家，20世纪40年代靠合成橡胶壮大起来的橡胶工业，最近40年来，由于合成天然橡胶(异戊橡胶)及其同族物——顺丁和丁苯橡胶逐步取代了天然橡胶，第二代和第三代的液体橡胶和热塑性弹性体的出现和发展，还有类橡胶状树脂在橡胶制品中的应用范围和用量不断扩大，使橡胶工业的原材料构成发生了重大变化。     2　世界橡胶工业的原材料构成发生新变化之一     今日的橡胶工业，已从天然橡胶、合成橡胶开始进入到多种弹性体并用、橡胶与树脂共混的新时期。到20世纪末，世界橡胶消耗量除合成橡胶(已达1082万t)、天然橡胶(732万t)之外，以改性PVC、PE等合成树脂代替橡胶的塑胶用量也已超过200万t之上。40年前开发的第二代橡胶——液体橡胶，虽历经坎坷，但通过不断革故鼎新，如今已终于有所突破。以液体聚氨酯橡胶为代表，用途不断扩大，从海绵、胶带、胶件到低速轮胎，年消耗量已达到25万t以上，年均以5％，高出橡胶一倍的速度增长。最近10年~20年来，热塑性弹性体的发展尤为迅速，每年均以高出橡胶2．5~3个百分点的速度快速增长，2001年的消耗量已超过140万t,即将成为名副其实的第三代橡胶。     由于化学改性、机械共混以及复合技术的发展，合成树脂性能已开始贴近橡胶，且价格低廉，越来越多地成为橡胶有力的代用品和改性材料，尤其在工业橡胶制品方面优势极为明显。目前，胶带用的原材料已有20％左右实现了树脂化，大量应用在各种轻型输送带等产品上，对于要求阻燃的煤矿输送带已基本实现了PVC树脂化。胶管方面的树脂用量更高达30％以上，不仅日用及一般工业用低压胶管已大部改为PVC、PE树脂管，而且在飞机、汽车、液压设备等用的高性能高压胶管方面，也有相当部分以复合形式使用了PU(聚氨酯)、PA(聚丙烯酸酯)、PTFE(聚四氟乙烯)等工程树脂。胶管中橡胶与塑料的共混 、复合，使胶管原来的性能又进一步得到提高，现已达到无法离开树脂的程度。此外，在胶布、胶辊以及胶板等方面，有的品种也已树脂化，橡胶已退居次要地位。     3　世界橡胶工业的原材料构成发生新变化之二     多年来，液体橡胶一直是橡胶工业原材料改革的梦想。以图通过改用液体橡胶，使之能像乳胶那样，将生产橡胶制品的庞大设备和复杂工艺简化，而又突破胶乳只能用于薄膜和海绵制品的限制。然而，几经努力，只是取代了橡胶海绵等少数产品，远未达到人们的期望。经过长期不断改进，近年来终于开发出以浇注型聚氨酯为代表的新型液体橡胶，并取得了新的进展。现在，它已不仅大量被用于传动带中的齿形带、楔形带、平带，特别是微型胶带，已进入办公设备自动化、电脑等高新技术产品领域，甚至可用其大量制造鞋底和工业橡胶件，美国还开始大量用它生产自行车胎。目前，液体聚氨酯橡胶又已成功地用于制造工业轮胎、部分农机轮胎，并继续向低速机动车轮胎的方向发展。当前，成本价格一直是发展的瓶颈，今后如能降到如同橡胶的水平，发展前景看好。     4　世界橡胶工业的原材料构成发生新变化之三     热塑性弹性体(TPE)由于具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性树脂的工艺加工性能，又不需要经过硫化，因而作为第三代橡胶，近年来有了异乎寻常的发展。再由于可以直接回收再生，环保节能，引起人们极大的兴趣，在橡胶工业中的应用范围日趋扩大。除大量用于制鞋之外，现已涉及胶带、胶管、胶板、胶条、胶布、胶粘剂、密封剂等诸多方面，尤其是在胶管及各种胶板方面已占相当比重，大量取代了橡胶。热塑性弹性体的种类现已几乎涉及到合成橡胶的所有领域，发展到苯乙烯类TPE(TPS)、烯烃类TPE(TPO)、双烯类TPE(TPB、TPI)、聚氯乙烯TPE(TPVC、TCPE)、聚氨酯类TPE(TPU)、聚酯类TPE(TPEE)、聚酰胺类TPE(TPA)     和有机氟类TPE(TPF)等八大类。其中前四类作为通用型材料，产量已占到85％以上，TPS又占其中的一半，TPO又占TPS的一半左右，并有继续上升的趋势，颇具发展魅力。      TPO(热塑性聚烯烃类橡胶)中由于出现了更接近硫化橡胶的动态型TPE，又称为TPV(热塑 性硫化橡胶)，使TPE的致命弱点(如耐热性、耐压缩变形等先天性缺陷)又进一步得到改善，已远远优于热塑性树脂。压缩变形可控制在40％以下，使用温度可达100癈~120癈，对于要求压缩变形不严格、使用温度不高的橡胶制品，完全可以代替橡胶；对于环保要求严格、无1/4毒卫生的橡胶制品，更是非热塑性弹性体莫属。用热塑性弹性体作原料，可使工艺流程缩短1／4，节约能耗2540％，提高生产效率10倍~20倍。未来，随着离聚体TPE、液晶性TPE、热熔型TPE、粘着性TPE、导电性TPE、高热传导性TPE等高性能TPE和分解性TPE等环保型TPE的出现和发展，TPE在橡胶工业中的应用还将进一步扩大，有望迎来弹性体应用的新时代。     热塑性弹性体有相当一部分是利用机械共混方法制造的。它虽被称为一种新材料，其实，橡胶工业多年来一直在进行着橡胶与橡胶并用和橡胶与塑料共混的实践，并且已经成为一门高超的橡胶改性配合技术，以后又扩大到橡胶与纤维的掺混。这种共混物从天然橡胶与甲基丙烯酸酯和酚醛树脂(NR／MA、NR／PF)开始，到合成橡胶与通用树脂的NBR／PVC、SBR／PE、EPDM／PP、CR／CPE、IIR／PE等，目前已不下数十种之多。特别是NBR／PVC和EPDM／PP共混胶，已单独形成商品化的橡塑共混材料。各类共混胶的发展，使橡胶配合材料又走出了新路子，尤其是熔融共混技术的出现，更提高了共混胶的性能。为突破两种不同极性橡胶难以共混的限制，近年来还出现了一种促进共混的增容剂，从而进一步拓宽了共混的范围，使橡胶进入到“杂交”阶段。     另一方面，随着有机金属催化技术和高分子设计技术的进步，合成橡胶也出现了重大转机，溶液型合成橡胶获得了更大发展，已从异戊橡胶、顺丁橡胶又大步进入了乳液聚合的丁苯橡胶领域。现在溶液型的SSBR性能已超出乳液型的ESBR，每年以两位数的速度向前发展。SSBR最适于用来制造高性能的抗湿滑、低滚动阻力子午线轿车轮胎，成为环保型轮胎的理想原料。SSBR用在载重轮胎方面，结束了向来只能用NR制造大型轮胎的历史，使合成橡胶继异戊橡胶之后，在进一步全面代替天然橡胶方面，又出现了新的曙光。预计不久的将来，SSBR的产量还会大幅度增长，并会取代一部分ESBR；同时，性能类似的乙烯基BR，也将配合SSBR相应获得重大发展。未来5年中，合成橡胶将以2．7％的速度增长，比天然橡胶高出零点四个百分点。合成橡胶之间的差异性也将日趋扩大。新的耐热、耐油性橡胶更向两极方向发展。茂金属催化聚合的乙丙橡胶将以年增3．8％的速度推进，近期之内可望超过100万t,成为合成橡胶的宠儿。     为与合成橡胶及热塑性弹性体抗衡，近些年来研究人员对天然橡胶也进行了一系列化学改性和机械共混技术的研究。除了先期开发的甲基丙烯酸酯改性天然橡胶(MNR)之外，还有环氧化天然橡胶(ENR)早巳上市，产量不断扩大，  已成为天然橡胶与合成橡胶竞争的新动向。环氧化天然橡胶具有相当于丁基橡胶的气密性和丁腈橡胶的耐油性，又有高于一般天然橡胶的抗湿滑性和低滚动阻力，可称之为新的“全能”橡胶，期待着用于高性能轮胎、带管、运动鞋以及工业用的各种耐油及气密性橡胶制品。环氧化天然橡胶还有利于同其他橡胶共混，形成“自硫化”共混物，与聚氯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯等共混可制成热塑性弹性体。如果成本价格进一步降下来，有望成为工业上少有的天然生长与合成技术紧密结合的新材料。     5　世界橡胶工业的原材料构成发生新变化之四     至于橡胶用的填料，正以补强、增韧、耐磨为主，开始更多地扩大使用近年来新发展起来的纳米级粉体材料和各种功能性填料。除了新型的抗滞后、低滚动阻力炭黑和高分散白炭黑之外，100nm以下的锌白、钛白、高活化碳酸钙、超级微粒陶土以及高熔点石油树脂等有机补强填料也将成为新的发展方向。橡胶配合用的助剂，随着世界PRTR2001年化学物质对环境排放量的实施，规定橡胶工业最上限为2．5靏／m3，目前使用的高毒、低效的促进剂、防老剂等将进一步被淘汰，逐步代之以绿色环保型、多功能型的新助剂，详见表51和52。例如促〖FL)〗 〖JZ〗〖HT5”H〗〖WTHZ〗〖STHZ〗 表51〓新型高级无毒硫化促进剂 〖ST〗〖WT〗〖HT6SS〗 〖BG(〗〖BHDFG2，WK10，WK35，WKW〗 促进剂类别〖〗化学结构〖〗商品名 〖BHDG14，WK10，WK35，WKW〗 磺酰胺类〖〗 〖TPJ11，+34mm。37mm，BP〗〖〗 AMZTBSI 〖BHDG18〗磺酸盐类〖〗 〖TPJ12，+48mm。50mm，BP〗〖〗 DPTBZTDZTCTOT 〖BHDG15〗其他〖〗 〖TPJ13，+40mm。29mm，BP〗〖〗 AS100KA9131VOCOL 〖BG)F〗〖HT〗 〖FL(K2) 进剂TBBS、AMZ、TBSI、ZTC、TBZTD，AS100、VOCOL、TOT、KA9131；防老剂FR、AFS、TAP DT；后硫化稳定剂HTS；橡胶再生剂Delink等，还有新的高效防焦剂、有机分散剂。 橡胶制品用的骨架材料，以轮胎、胶带、胶管使用的帘线、线绳和帆布为代表，继续向高模量、高强度的方向发展。高碳钢丝特别是钢帘线产量不断扩大，在轮胎中已开始远远超出合成纤维，与涤纶、尼龙共同形成主导骨架材料。现在，钢帘线的种类已大大超过纤维帘线，最近又出现了外层完全覆盖芯胶的密封式钢帘线和更易于使胶料向钢丝间隙内渗透的高强度高粘合钢帘线。可同钢丝媲美的芳纶，以聚对苯二甲酰对苯二胺纤维(Kevlar)为代表，继涤纶、尼龙之后，作为新的合成纤维帘线，在轮胎、胶管中用量正在急剧增大，2000年消耗量已超过1000t以上。以聚间苯二甲酰对苯二胺纤维(Nomex)为主的芳纶帆布织物，也已成为胶带、胶布等超高强度合成纤维的代表品种。新型的聚酯纤维PEN(聚对苯 二甲酸乙二醇酯)和聚酮纤维POK也有望成为轮胎的又一种新的帘线。钢丝与纤维复合的钢纤帘线更成人们关注的理想开发对象。