Термопластичные эластомеры

Сокращенные названия

Сокращенные названия и их расшифровка приведены в таблице 1.

Табл. 1

Сокращение	Материал	Некоторые торговые марки
TPE	Термопластичный эластомер ТПЭ
TPA	Полиамидный ТПЭ	Bebax
TPA-EE	ТПЭ с жесткими полиамидными блоками и гибкими полиэфирными блоками (сегментами)	Grilamid
TPA-ES	ТПЭ с жесткими полиамидными блоками и гибкими сложноэфирными блоками (сегментами)
TPA-ET	ТПЭ с жесткими полиамидными блоками и гибкими простыми эфирными блоками (сегментами)
TPC	Сополиэфирный ТПЭ	Arnite, Bexloy, Ecdel, Hytrel, Lomod, Pibiflex, Riteflex
TPC-EE	Сополиэфирный ТПЭ с гибкими сегментами, имеющими простые и сложные эфирные связи
TPC-ES	Сополиэфирный ТПЭ с гибкими сложноэфирными сегментами
TPC-ET	Сополиэфирный ТПЭ с простыми эфирными сегментами
TPO	Олефиновый ТПЭ	Deflex, Engage
TPO-(EPDM+PP)	Полиолефиновый ТПЭ на основе этиленпропилендиенового каучука и изотактического полипропилена	Exact, Forflex, Hifax
TPO-(EVAC+PVDC)	Полиолефиновый ТПЭ на основе смеси поливинилиденхлорида и частично сшитого сополимера этилена и винилацетата	Hybrar, Kelbuton, Keltan, Milastome
TPS	Полистирольный ТПЭ	Hybrar, Multiflex
TPS-SBS	Полистирольный ТПЭ из стиролбутадиенстирольного блок-сополимера	Kraton D, Sopfrene, Stereon, Styrof
TPS-SIS	Полистирольный ТПЭ из стиролизопренстирольного блок-сополимера
TPS-SEBS	Полистирольный ТПЭ из стиролэтиленбутенстирольного блок-сополимера	Bergaflex, Europrene, Kraton G
TPS-SEPS	Полистирольный ТПЭ из стиролэтиленпропиленстирольного блок-сополимера	Septon
TPU	Уретановый ТПЭ	Desmopan, Esthane, Elastollan, Pell
TPU-ARES	Полиуретановый ТПЭ с ароматическими жесткими сегментами и сложноэфирными гибкими сегментами
TPU-ARET	Полиуретановый ТПЭ с ароматическими жесткими сегментами и простыми эфирными гибкими сегментами
TPU-AREE	Полиуретановый ТПЭ с ароматическими жесткими сегментами и сложноэфирными и простыми эфирными гибкими сегментами
TPU-ARCE	Полиуретановый ТПЭ с ароматическими жесткими сегментами и поликарбонатными гибкими сегментами
TPU-ARCL	Полиуретановый ТПЭ с ароматическими жесткими сегментами и поликапролактоновыми гибкими сегментами
TPU-ALES	Полиуретановый ТПЭ с алифатическими жесткими сегментами и сложноэфирными гибкими сегментами
TPU-ALET	Полиуретановый ТПЭ с алифатическими жесткими сегментами и простыми эфирными гибкими сегментами
TPV	ТПЭ со сшитым каучуком	Forprene, Santoprene, Sarlink
TPV-(EPDM-X+PP)	ТПЭ на основе густосетчатого этиленпропилендиенового каучука и полипропилена
TPV-(NBR-X+PP)	ТПЭ на основе густосетчатого бутадиенакрилонитрильного каучука и полипропилена
TPV-(NR-X+PP)	ТПЭ на основе густосетчатого натурального каучука и полипропилена
TPV-(ENR-X+PP)	ТРЕ на основе густосетчатого эпоксидированного натурального каучука и полипропилена
TPV-(PBA-X+PP)	ТПЭ на основе сетчатого полибутилакрилата и полипропилена
TPZ	Неклассифицированный ТПЭ
TPZ-(NBR+PVC)	ТПЭ на основе смеси поливинилхлорида с бутадиенакрилонитрильным каучуком

1. Физическое строение

Термопластичные эластомеры сочетают в себе высокоэластичные свойства сшитых эластомеров с таковыми у резин с преимуществом термопластичной переработки. Их состав можно классифицировать на 2 группы:

1. Полимерные смеси, которые состоят из «жесткой» термопластичной матрицы с включениями сшитых либо несшитых частиц эластомера в качестве «гибкой» фазы. Примерами могут быть термопластичные полиолефиновые эластомеры (ТРО или TPV), которые состоят их ПП с включениями до 65% этиленпропилен диенового каучука.

2. Привитые или сополимеры, которые содержат в макромолекулах термопластичные участки А и эластичные В. Оба компонента А и В несовместимы и локально разрушают эмульсию, так что жесткие участки А образуют узлы в непрерывной гибкой матрице В. Примером служит стирольный блок-сополимер TRS, в котором блоки полистирола S и бутадиена В чередуются: SSSSSSSS-BBBBBBBB-SSSSSSSS.

При рабочих температурах гибкие звенья В находятся выше температуры стеклования, а жесткие участки ниже температуры стеклования (для аморфных) или плавления (для кристаллических). При нагревании выше температуры перехода жесткие участки А размягчаются и материал легко перерабатывается обычными для термопластов методами.

2. Химическое строение, свойства и применение

Преимущества ТПЭ перед резинами: возможность переработки методами для термопластичных материалов, возможность вторичной переработки, свариваемость, прозрачность (отдельных марок), окрашиваемость. Поэтому часто ТПЭ применяют в случае комбинаций жесткого и гибкого материалов в двухкомпонентном литье под давлением и в соэкструзии. На рис.1 приведено сравнение свойств ТПЭ, эластомеров и термопластов. А в таблице 2 приведены варианты замещения различных материалов термопластичными эластомерами.



Рис. 1. Классификация ТПЭ по отношению к эластомерам и термопластам по твердости

Табл. 2. Примеры замещения пластмасс и резин термопластичными эластомерами.

Пластик	Резина	ТПЭ
ПЭ, ПТФЭ	CR	ТРА
ПЭ, ПТФЭ	CR, NRB, EPDM, ECO	ТРС
ПВХ-П, ПК+ПБТ	NR, SBR	ТРО
ПВХ-П, ПУ, ПК-смеси, ПА+полифениленовый эфир	NR, SBR, EPDM, CR, NBR, ECO	TPV
ПЭ, ПП, ПВХ-П, ПУ, АБС, ПТФЭ	NR, SBR, EPDM, CR, NBR	TPU
ПВХ-П, ПУ	NR, SBR, EPDM, CR	TPS

CR - хлоропреновый каучук
NRB - акрилонитрил бутадиеновый каучук
EPDM - этиленпропилен диеновый каучук
ECO - эпихлоргидриновый каучук
SBR - бутадиен стирольный каучук
NR - натуральный каучук

Сополиамиды (ТРА)

Полиамидные эластомеры - это блок сополимеры с жесткими полиамидными блоками и гибкими блоками из полиэфиров (ТРА-ЕТ), сложных полиэфиров (TPA-ES) или из тех и других (ТРА-ЕЕ). Сырьем для получения ТРА-ЕТ служат лактамы, дигидроксиполитетра-гидрофуран и карбоновые кислоты; для получения ТРА-ЕЕ используют лаурилактам, адипиновую кислоту и бисгидрометилциклогексан. ТРА устойчивы к маслам и топливу, чувствительны к органическим растворителям и термоокислительным реакциям.

Применение: затворы и уплотнения, тубы, спортивные товары, антистатик для термопластов и средство для улучшения технологичности полиуретановых термоэластопластов.

Сополиэфиры (ТРС)

ТРС это блок-сополимеры, состоящие из гибких сегментов алкиленэфирдиолов и/или сложных эфиров длинноцепных алифатических дикарбоновых кислот и полукристаллических сегментов полибутилентерефталата. Свойства варьируются от аналогичных резинам до аналогичных высокоэластичным инженерным пластикам. Область рабочих температур от -4 до +100^оС, при более высоких температурах требуется дополнительная стабилизация. ТРС устойчивы с топливам, смазкам и гидролизу, также может быть стабилизирован от влияния УФ и атмосферных воздействий. Перед переработкой гранулы высушивают, материал экструдируют или льют под давлением при температуре 220^оС при минимальном времени пребывания, для предотвращения деструкции.

Применение: мембраны, шланги для сжатого воздуха и гидравлики, оболочки кабеля, колпаки, приводящие и запирающие механизмы, основания лыжных ботинок, подшипники.

Полиолефиновые эластомеры (ТРО)

ТРО это смеси на основе изотактического ПП и этиленпропилендиенового каучука.

Применение: кордовая нить, обувь, подошва, трубы и шланги, затворы и уплотнители, ленты конвейера, оболочки кабелей и проводов, автомобильные части: бамперы, брызговики. TPO-(EVAC+PVDC) это хлорсодержащий термопластичный олефин-эластомер, основанный на сплаве жесткого поливинилиденхлорида с частично сшитым сополимером этилена и винилацетата.

Полистирольный термопластичный эластомер (TPS)

Анионная полимеризация с, например, бутилом лития позволяет создавать последовательные блоки стирола, бутадиена и снова стирола. В итоге получается тройной блок-сополимер TPS-SBS. Полимеры типа SIS (I - изопрен) получают аналогичным образом, TPS-SIS. TPS представляют собой двухфазную структуру с твердыми участками из полистирола и гибкими из полибутадиена. Такая структура обеспечивает общую гибкость. Твердые участки образуют физическую сшивку, которая разрушается при температуре плавления полистирола и материал перерабатывается как обычный термопласт. Из-за восприимчивости к окислению эти полимеры обычно гидрированы. Это преобразует SBS-трехблочный сополимер в стирол-этенбутен-стирольный трехблочный сополимер (TPS-SEBS) и SIS-трехблочный сополимер в стирол-этенпропен-стирольный трехблочный сополимер (TPS-SEPS). Однако эти полимеры не проявляют такой эластичности как у SBS и SIS, соответственно, зато они намного жестче. TPS это заместители для вулканизированных резин с преимуществом легкой термопластичной переработки: трубы и профили, медицинские инструменты, литые подошвы для обуви, кабельная изоляция и покрытия, звукопоглотители. TPS также используют в качестве гибкого компонента в многокомпонентном литье под давлением. Хорошее соединение достигается со следующими полимерами: ПЭ, ПП, ПС, АБС, ПА, ПБТ. Возможно получение вспененного TPS-SEBS, с плотностью 0,5 г/см³, которую можно экструдировать или лить под давлением (производство ручек, колес, профилей).

Полиуретановый эластомер (TPU)

Полиуретановые эластомеры это блок-сополимеры, полученные полиприсоединением диолов с длинными цепями (удлинители цепи: 1,4-бутандиол или 1,6-гександиол; длинноцепные диолы: полиэфирдиолы, диолы сложных полиэфиров, диолы поликарбонатов) с алифатическими диизоционатами. Их считают «био-стойкими». На рис.2 показано влияние состава композиции на модуль сдвига. TPU проявляют высокую износостойкость и гибкость, даже при низких температурах, прозрачность, стойкость с жирам маслам и растворителям при длительном нагревании.

Применение: трубы, глушители, в обувной промышленности, пластификатор для ПВХ, модификатор ударопрочности полярных термопластов.

Состав	а	b	c	d	e
Абипат полиэтилена	1	1	1	1	1
NDI	4	2
TDI			2
MDI				4	2
Бутандиол-1,4	2.6	0.85		2.6
Сложный изобутиловый эфир			0.85
1,4-бис(гидрокси-эпокси)-бензол					0.85

Рис. 2.Влияние композиции на модуль сдвига ТРU

Полиолефиновые смеси со сшитым каучуком (TPV)

TPV - это сшитые термопластичные эластомеры с гибкими резиновыми участками. Они проявляют повышенную стойкость и эластичность. Существуют маслостойкие и вспененные марки.

Применение: дверной и оконный уплотнитель, трубопроводы воздухозаборников.

Другие ТПЭ

Эта группа включает термопластичные эластомеры на основе ПВХ с бутадиенакрилонитрильным каучуком (TPZ-(NBR-PVC)) или полибутадиенакрилатом (TPZ-(PBA+PVC)). Они используются для экструзионной изоляции.