TPV是Thermoplastic Vulcanizate的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要由二部分組成，一是塑料，作為連續(xù)相，二是橡膠作為分散相。今天，小編帶大家來(lái)了解一下——TPV。
熱塑性彈性體（Thermoplastic Elastomers）作為第三代橡膠在世界各地取得了極為迅猛的發(fā)展。現(xiàn)在，熱塑性彈性體的產(chǎn)量早已逾越第二代的液體橡膠，成為當(dāng)今橡膠工業(yè)的新型材料。熱塑性彈性體所具有的橡膠與塑料的雙重性能和寬廣的特性，使之在橡膠工業(yè)中廣泛用于制造膠鞋、膠布等日用制品和膠管、膠帶、膠條、膠板、膠件以及膠粘劑等各種工業(yè)用品。
圖：TPV以及熱塑性彈性體在聚合物中的位置
最先是1973年由美國(guó)的Uniroyal公司開(kāi)發(fā)制得部分硫化的熱塑性彈性體，但性能較差。20世紀(jì)70年代末期，美國(guó)Monsanto公司Coran等人對(duì)熱塑性塑料和彈性體的動(dòng)態(tài)全硫化共混物進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，開(kāi)發(fā)了一種動(dòng)態(tài)全硫化生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)出了EPDM/PP等熱塑性彈性體(商品牌號(hào)為“Santoprene”)，成功地把硫化橡膠的一些特性(如耐熱性能和低壓縮變形性能)與熱塑性塑料的易加工特性結(jié)合在一起，使熱塑性彈性體真正地走向市場(chǎng)。
目前，除了動(dòng)態(tài)硫化法制備TPV，還有物理共混法；但國(guó)內(nèi)TPV廠家，大部分都是采用Monsanto生產(chǎn)TPV的技術(shù)。所謂動(dòng)態(tài)硫化法是指橡膠與塑料共混時(shí)，借助交聯(lián)劑和強(qiáng)烈的剪切應(yīng)力作用進(jìn)行硫化反應(yīng)的過(guò)程．其技術(shù)關(guān)鍵是在硫化尚未結(jié)束之前混合剪切不能停止，并且要有足夠的硫化劑用量以保證橡膠能夠完全硫化。
由于動(dòng)態(tài)硫化法是在共混的過(guò)程中對(duì)橡膠相進(jìn)行完全硫化，對(duì)交聯(lián)劑、共混溫度、剪切速率、共混時(shí)間及相互間的配合等都有很高的要求，而且還需要特殊的共混設(shè)備，所以該法
的生產(chǎn)成本很高，生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，不好控制橡膠相的平均粒徑及交聯(lián)度。對(duì)于全硫化熱塑性彈性體來(lái)說(shuō)，橡膠相粒徑對(duì)其物性影響極大，橡膠相粒徑越小，材料的拉伸強(qiáng)度越高及斷裂伸長(zhǎng)率越高，其加工性能也越好,動(dòng)態(tài)硫化法制備的全硫化熱塑性彈性體中橡膠相的粒徑大小主要依靠機(jī)械共混剪切與化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)之間的平衡來(lái)決定。
一、TPV結(jié)構(gòu)
塑料相和橡膠相在熔融共混過(guò)程中，將橡膠進(jìn)行硫化，得到的粒狀硫化橡膠相以微區(qū)相態(tài)穩(wěn)定地存在于塑料相中，這種方法制得的原料材料稱(chēng)為動(dòng)態(tài)硫化型熱塑性彈性體，熱塑性硫化橡膠(英文為T(mén)hermoplastic Vulcanizate)，簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)PV。
圖1.TPV結(jié)構(gòu)（源于北化工王立群教授演講報(bào)告）
注：橡膠相從連續(xù)相變成分散相，細(xì)小顆粒均勻分散到塑料相中，形成“海—島”結(jié)構(gòu)；而一切工藝的基礎(chǔ)，就是為了實(shí)現(xiàn)相反轉(zhuǎn)的過(guò)程。設(shè)備，工藝，硫化劑含量，EPDM中第三單體的含量，塑料含量多少都是由此決定。
二、TPV性能
1、良好的彈性和耐壓縮變形性，耐環(huán)境、耐老化性相當(dāng)于三元乙丙橡膠，同時(shí)其耐油耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下。
2、應(yīng)用溫度范圍廣（-60—150℃），軟硬度應(yīng)用范圍廣(25A—54D),易染色的優(yōu)點(diǎn)大大提高了制品設(shè)計(jì)的自由度。
3、優(yōu)良的加工性能：可用注射、擠出等熱塑性塑料的加工方法加工，高效、簡(jiǎn)單易行，無(wú)需增添設(shè)備，流動(dòng)性高、收縮率小。
4、綠色環(huán)保，可回收使用，且反復(fù)使用六次性能無(wú)明顯下降，符合歐盟環(huán)保要求。
5、比重輕（0.90—0.97），外觀質(zhì)量均勻，表面檔次高，手感好。
|
性能 |
TPV |
苯乙烯基TPR |
軟質(zhì)PVC |
TPU |
氯化橡膠 |
丁腈橡膠 |
EPDM |
|
比重 |
0.89-0.97 |
0.90-1.1 |
1.4 |
1.1 |
1.4 |
1.2 |
1.2 |
|
硬度（邵氏） |
40A-70D |
40A-90A |
60A-90A |
60A-60D |
50A-90A |
40A-90A |
40A-90A |
|
使用溫度（℃） |
-60~135 |
-45~110 |
-30~95 |
-40~120 |
-40~120 |
-45~130 |
-60~135 |
|
可回收 |
可以 |
可以 |
可以 |
可以 |
不可以 |
不可以 |
不可以 |
|
循環(huán)時(shí)間 |
◎ |
○ |
◎ |
○ |
△ |
△ |
△ |
|
尺寸安定性 |
◎ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
◎ |
|
耐候性 和耐臭氧 |
◎ |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
◎ |
|
耐化學(xué)品 |
◎ |
◎ |
○ |
△ |
○ |
○ |
◎ |
|
耐油性 |
△ |
× |
○ |
○ |
△ |
△ |
× |
表1. TPV與常見(jiàn)高分子材料性能對(duì)照表
備注：◎：優(yōu)異； ○：良好； △：一般；×：較差
由表可知，TPV材料具有優(yōu)秀大多數(shù)常見(jiàn)材料的綜合性能，因此在汽車(chē)、家電、建筑、電子等行業(yè)中有著廣泛而重要的應(yīng)用。
圖2. TPV產(chǎn)品產(chǎn)生形變及恢復(fù)示意圖
圖2描述了TPV材料受到外力發(fā)生形變至外力消失后恢復(fù)至初始狀態(tài)過(guò)程中材料微觀結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。可知橡膠粒子在外力存在下發(fā)生彈性形變，當(dāng)外力消失則橡膠粒子恢復(fù)至原來(lái)狀態(tài)，而足夠多的橡膠與塑料的交聯(lián)點(diǎn)則保證TPV材料的優(yōu)異性能。因此，TPV生產(chǎn)中的工藝控制直接影響這產(chǎn)品的性能。
艾邦高分子隨后將推出一系列關(guān)于TPV行業(yè)的文章；下一篇：TPV講堂2：這些都是TPV，你認(rèn)識(shí)幾個(gè)？敬請(qǐng)期待。
編輯：胡江波
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