淺析TPEE的性能、應用及發展趨勢

摘 要：熱塑性聚酯彈性體（TPEE）的性能優異，既有橡膠的彈性，又有塑料的可加工性，適合在大多數的條件下使用，在多個領域得到廣泛應用。本文主要介紹了TPEE的性能、應用、研究現狀及發展趨勢。

關鍵詞：熱塑性聚酯彈性體；TPEE；彈性體

1 熱塑性聚酯彈性體的優異性能

熱塑性聚酯彈性體（TPEE），它的主要成分是聚對苯二甲酸二醇脂（PBT）為硬段（結晶相），聚醚或聚酯為軟段的嵌段共聚物（非晶相）。比較硬段和軟段，進行判斷他們之間的硬度及物理的機械性能。硬段逐漸形成物理的連接點，其自身承受外界和內部的應力；軟段是均勻分散的高彈性鏈段。當溫度低于TPEE熔點時，硬段發部分結晶，形成的連接點起到物理交聯點的作用，保證TPEE制品不會變形；而軟段的玻璃化溫度很低，和部分未結晶的硬段形成連續相。軟段的玻璃化溫度與硬段的結晶溫度之間的范圍很寬，在這個溫度區間內，材料的塑性產生，可以采用比較簡單的工藝進行加工。不過這種物理交聯的性質不是很穩定，易受溫度的影響，溫度的降低硬段的束縛力就會上升，出現硫化橡膠的特點[1]。

1.1 綜合的力學性能較高

TPEE有非常大的硬度范圍，在調節軟硬段比例后，TPEE的硬度可以從邵氏30～82D，它的彈性要低于橡膠，高于塑料。同其他熱塑性彈性體（TPE）相比較，在低應變的時候，其他的熱塑性彈性體要比相同硬度的TPEE模量要低。若以模量為重要的設計條件，制品的橫截面積可以用TPEE制作得較小，實驗的樣品壁厚也可以更薄一些，這樣就可以很大程的減少材料的用量。TPEE有著非常好的拉伸強度，韌性和回彈性都是極為優秀的。TPEE拉伸模量和壓縮模量要遠遠高于聚氨脂（TPU），TPEE和TPU在進行制作相同制品時，一般情況下TPEE的彎曲模量很高，而在溫度較低的時候TPU的硬度過高，基于以上的性能比較，TPEE作為扭矩型部件和懸臂梁非常合適，尤其是在高溫部件的制作上，更具有優勢。TPEE的柔順性在低溫時體現的更好，其沖擊強度要遠勝于其他TPE，具有TPU相當的耐磨耗性[1]。TPEE還有著非常好的耐疲勞性能，尤其是在低應變條件下，因為滯盾損失少，在與和高彈性進行結合后，它更加適合在多次循環負載的條件下使用，所以在齒輪、皮帶、膠輥的制品中得到廣泛的應用[2]。

1.2 熱性能尤為突出

TPEE的耐熱性能非常好，硬度越高，耐熱能力越強，這一特點極大地提高了其產品品質。TPEE在持續受熱后依然能夠保持優秀的產品品質，有研究顯示，在110～140℃連續加熱10h不失重，在160℃和180℃分別加熱10h，產品的失重只有0.05%。等速升溫曲線顯示，TPEE在溫度達到250℃的時候才失重，溫度達到300℃累計失重5%，到400℃才會出現明顯的失重情況。TPEE的使用溫度很高，尤其是在短期內使用的溫度特別高，因此，在烘漆溫度為150℃-160℃的汽車生產線上得到廣泛應用。其主要的原因還有就是在高低溫度的變化下，它的機械性能不會有較大的損失。若使用得環境溫度在120℃以上，TPEE的拉伸強度就會遠勝于TPU。在低溫情況下，TPEE的柔性也極為突出，在溫度下降至-70℃時，TPEE仍然不會變脆，耐寒性非常好。因此，許多TPEE產品都可以長期使用在-40℃的惡劣環境中[1][2]。

1.3 很好的耐化學性能

TPEE耐化學腐蝕的性能極為優秀，耐油性也非常好，這也是聚酯彈性體兩大優點。一般條件下，許多的化學物品對TPEE不會產生任何腐蝕性，如酸、堿、胺及二醇類化合物等，TPEE的耐化學品的性能會隨著硬段含量的增加而提高。TPEE對大多數有機溶劑、燃料和氣體的抗溶脹性能和抗滲透性能非常好，而對燃油滲透性僅為氯丁膠、氯磺化聚乙烯、丁氰膠等耐油橡膠的1/3～1/300。TPEE耐熱水解性較差，添加聚碳酰亞胺穩定劑可以明顯改善其抗水解性。據報道，在TPEE分子中的PBT硬段引進PEN或PCT，可以獲得耐水解和耐熱性更好的TPEE[2]。

1.4 耐候性優秀

TPEE的耐候性能優秀，在雨雪、水霧、臭氧、室外氣候等多種野外條件下，性能穩定，連續使用10年以上，其自身的拉伸強度變化不大。在海水中浸泡9年以上的TPEE，拉伸強度也只降低了10%。

2 TPEE產業的發展現狀

上世紀80年代左右我國才開始研究這方面的材料，例如中科院化學所等六家科研單位進行深入的研究和開發，目前的生產能力和產品規模達到了千萬噸級的能力，許多產品相繼問世。晨光化工研究院完成“九五”攻關專題500t/a熱塑性聚酯彈性體的研究和開發工作，已先后開發出高性能級、擠出級、吹塑級、共混改性級、阻燃級5個系列30余個牌號的產品。北京市化學工業研究所也利用自身的研發優勢，建立了多條生產線，完成了千噸級TPEE生產線。不過我國的產品種類還是較少，生產規模不大，產品質量和生產工藝都有待提高，并且產品在許多方面與外國的同類產品還有較大的差距和不足，在生產能力方面，還不能滿足國內的生產需要[2]。

3 TPEE的應用及發展趨勢

進入新的世紀我國的經濟迅猛發展，人民的生活水平越來越高，對于高品質的生活需求也隨之增大，服裝、日用品等相關產的耐久性和實用性要求很高。防水透氣型TPEE及其改良品種是功能型綠色材料，具有其它塑料和橡膠材料無法比擬的高強度、高韌性、耐磨、耐油、耐寒、耐老化、可降解等優異特性，同時又具有高防水透濕性，防風、防寒、抗菌、抗紫外線等。當今，全世界對TPEE的需求每年8%的速度增長，國內對于TPEE的增長需求更是隨之增長，每年增長10%以上，其主要的應用領域有以下幾個層面[3]。

3.1 高強度的復合產品

TPEE的貼合產物強度高，耐磨性和氣密性好，大量用于箱包、救生制品、水上產品、戶外用品、體育用品的防水防磨，尤其是我國的國防工業應用更為廣泛，如野戰睡袋、野戰水袋、野戰帳篷和野戰服裝等。

3.2 服裝領域

TPEE復合織物，廣泛應用于休閑服，防寒服，防護服，特別是戶外運動產品。戶外運動對產品防水、防風、透氣，溫暖和耐磨性要求比較高，TPEE復合織物產品由于其優異的產品性能，使其在服裝領域占有了一定的市場。

3.3 汽車配件

TPEE具有制作的汽車的各類彈性制品具有比橡膠制品更優秀的綜合性能，特別是TPEE的抗疲勞性是其他彈性體無法比擬的。使用TPEE生產的汽車配件的主要產品有CVJ防塵罩、安全囊殼體、轎車進氣管、汽車線纜、汽車轉向器等等。

3.4 高分子改性劑

聚酯彈性體作為特種橡膠又是一個很好的高分子材料改性劑，與PET 、PBT共混，增韌、促進結晶、改善熔體流動性；與PC共混，改善低溫抗沖、應力開裂；與軟質PVC共混，提高室溫柔順性、改善低溫性；與ABS共混，增韌、改善耐侯性、耐油性；與PP共混，增韌、改善表面極性，提高與涂料結合力等[3]。

TPEE的研究還在向更多方向發展，目前有利用輻射法制備更高性能TPEE的研究報道。TPEE作為新型特種橡膠，正在被越來越多的領域廣泛應用。由于其優異的性能，今后將有可能作為特種材料向航天領域進軍。

4 結束語

TPEE材料的廣泛應用，必將對我國的各方面事業發展帶來前所未有的機遇，與人民的生活水平的提高和我國國防事業的前進密不可分。TPEE產品的優異性能也能夠推動我國在各方面事業的進步，改善人們的生活狀態。因其使用廣泛，前景必將不可限量。

參考文獻

[1]羅道友，朱笑初，景肅，等.高性能熱塑性聚酯彈性體（TPEE）的研究開發與應用[J].化工新型材料，2007，35（3）：2-6.

[2]朱笑初，徐新民，錢志國.熱塑性彈性體在汽車安全氣囊系統中的應用及性能特征[J].工程塑料應用，2007，35（9）：49-51.

[3]王煒，華載文.聚氨酯防水透氣涂層織物的進展[J].印染，1998，24（10）：47-49.