| 最近30多年來(lái)，熱塑性彈性體作為第三代橡膠在世界各地取得了極為迅猛的發(fā)展�，F(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)的又一新型材料。2000年全球熱塑性彈性體的消耗量已達(dá)140多萬(wàn)t，占到世界橡膠消耗量（1800萬(wàn)t）的8%，估計(jì)2002年已超過(guò)150萬(wàn)t。年均遞增5%～6%，以高出橡膠2．5～3個(gè)百分點(diǎn)快速增長(zhǎng)。
熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機(jī)械性能和軟質(zhì)塑料的工藝加工性能。由于不需再像橡膠那樣經(jīng)過(guò)熱硫化，因而使用簡(jiǎn)單的塑料加工機(jī)械即可很容易地制成最終產(chǎn)品。它的這一特點(diǎn)，使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了l／4，節(jié)約能耗25%～40%，提高效率10～20倍，堪稱橡膠工業(yè)又一次材料和工藝技術(shù)革命。
熱塑性彈性體是介于橡膠與樹(shù)脂之間的一種新型高分子材料，不僅可以取代部分橡膠，還能使塑料得到改性。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。同時(shí)，熱塑性彈性體還可代替橡膠大量用在PVC、PE、PP、PS等通用熱塑性樹(shù)脂甚至PU、PA、CA等工程塑料的改性上面，使塑料工業(yè)也出現(xiàn)了嶄新的局面。
一、熱塑性彈性體的種類及性能特點(diǎn)
熱塑性彈性體（TPE）可概括為通用TPE和工程TPE兩個(gè)類型，目前己發(fā)展到l0大類30多個(gè)品種。從1938年德國(guó)Bayer最早發(fā)現(xiàn)聚氨酯類TPE，1963年和1965年美國(guó)Phillips和Shell，開(kāi)發(fā)出苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段聚合物TPE，到70年代美歐日各國(guó)開(kāi)始批量生產(chǎn)烯烴類TPE以來(lái)，技術(shù)不斷創(chuàng)新，新的TPE品種不斷涌現(xiàn)，構(gòu)成了當(dāng)今TPE的龐大體系，使橡膠工業(yè)與塑料工業(yè)結(jié)合聯(lián)姻大大向前邁進(jìn)了一步。
世界上已工業(yè)化生產(chǎn)的TPE有：苯乙烯類（SBS、SIS、SEBS、SEPS）、烯烴類（TP0、TPV）、雙烯類（TPB、TPI）、氯乙烯類（TPVC、TCPE）、氨酯類（TPU）、酯類（TPEE）、酰胺類（TPAE）、有機(jī)氟類（TPF）、有機(jī)硅類和乙烯類等，幾乎涵蓋了現(xiàn)在合成橡膠與合成樹(shù)脂的所有領(lǐng)域。它們是由在主鏈上通過(guò)形成硬鏈段的樹(shù)脂相和軟鏈段的橡膠相，相互牢固組合在一起而成的。TPE的制造方法，大致可分為化學(xué)聚合和機(jī)械共混兩大類型。前者是以聚合物的形態(tài)單獨(dú)出現(xiàn)的，有主鏈共聚、接技共聚和離子聚合之分。后者主要是橡膠與樹(shù)脂的共混物，其中還有以交聯(lián)硫化出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)硫化膠（TPE-TPV）和互穿網(wǎng)絡(luò)的聚合物（TPE—IPN）。
現(xiàn)在，TPE以TPS和TPO為中心，在世界各地獲得了迅速發(fā)展，兩者的產(chǎn)耗量已占到全部TPE的80%左右。雙烯類TPE和氯乙烯類TPE也成為通用TPE的重要品種。其它如TPU、TPEE、TPAE、TPF等則轉(zhuǎn)向了以工程為主。目前在世界貿(mào)易市場(chǎng)上，通用型的TPS、TPO和TPVC的噸膠價(jià)格大約在500～1400美元左右；而耐熱、耐油、高強(qiáng)度、高耐磨的TPU、TPEE、TPAE等TPE則高出通用性約50%到一倍；高性能的TPE類甚至達(dá)2～3萬(wàn)美元一噸。
TPE的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
�。�1）可用一般的熱塑性塑料成型機(jī)加工，例如注塑成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型、遞模成型等；
（2）能用橡膠注塑成型機(jī)硫化，時(shí)間可由原來(lái)的20min左右，縮短到lmin以內(nèi)；
�。�3）可用壓出機(jī)成型硫化，壓出速度快、硫化時(shí)間短；
（4）生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢料（逸出毛邊、擠出廢膠）和最終出現(xiàn)的廢品，可以直接返回再利用：
�。�5）用過(guò)的TPE舊品可以簡(jiǎn)單再生之后再次利用，減少環(huán)境污染，擴(kuò)大資源再生來(lái)源；
�。�6）不需硫化，節(jié)省能源，以高壓軟管生產(chǎn)能耗為例：橡膠為188MJ／kg，TPE為144MJ／kg，可節(jié)能25%以上；
�。�7）自補(bǔ)強(qiáng)性大，配方大大簡(jiǎn)化，從而使配合劑對(duì)聚合物的影響制約大為減小，質(zhì)量性能更易掌握；
（8）為橡膠工業(yè)開(kāi)拓新的途徑，擴(kuò)大了橡膠制品應(yīng)用領(lǐng)域。
缺點(diǎn)是TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用范圍受到限制。同時(shí)，壓縮變形、彈回性、耐久性等同橡膠相比較差，價(jià)格上也往往高于同類的橡膠。但總的說(shuō)來(lái)，TPE的優(yōu)點(diǎn)仍十分突出，而缺點(diǎn)則在不斷改進(jìn)之中，作為一種節(jié)能環(huán)保的橡膠新型原料，發(fā)展前景十分看好。
二、主要熱塑性彈性體發(fā)展現(xiàn)狀
1．苯乙烯類TPE
苯乙烯類TPE又稱TPS，為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型的共聚物，其性能最接近SBR橡膠。目前世界TPS的產(chǎn)量已達(dá)70多萬(wàn)t，約占全部TPE一半左右。代表性的品種為苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物（SBS），廣泛用于制鞋業(yè)，已大部分取代了橡膠；同時(shí)在膠布、膠板等工業(yè)橡膠制品中的用途也在不斷擴(kuò)大。SBS還大量用作PS塑料的抗沖擊改性劑，也是瀝青鋪路的瀝青路面耐磨、防裂、防軟和抗滑的優(yōu)異改性劑。
以SBS改性的PS塑料，不僅可像橡膠那樣大大改善抗沖擊性，而且透明性也非常好。以SBS改性的瀝青路面較之SBR橡膠、WRP膠粉，更容易溶解于瀝青中。因此，雖然價(jià)格較貴，仍然得到大量使用�，F(xiàn)今，更以防水卷材進(jìn)一步推廣到建筑物屋頂、地鐵、隧道、溝槽等的防水、防潮上面。SBS與S-SBR、NP橡膠并用制造的海綿，比原來(lái)PVC、EVA塑料海綿更富于橡膠觸感，且比硫化橡膠要輕，顏色鮮艷，花紋清晰。因而，不僅適于制造膠鞋中底的海綿，也是旅游鞋、運(yùn)動(dòng)鞋、時(shí)裝鞋等一次性大底的理想材料。
近些年來(lái)，異戊二烯取代丁二烯的嵌段苯乙烯聚合物（S工S）發(fā)展很快，其產(chǎn)量已占TPS量的1／3左右，約90%用在粘合劑方面。用SIS制成的熱熔膠不僅粘性優(yōu)越，而且耐熱性也好，現(xiàn)已成為美歐日各國(guó)熱熔膠的主要材料。
SBS和SIS的最大問(wèn)題是不耐熱，使用溫度一般不能超過(guò)80℃。同時(shí)，其強(qiáng)伸性、耐候性、耐油性、耐磨性等也都無(wú)法同橡膠相比。為此，近年來(lái)美歐等國(guó)對(duì)它進(jìn)行了一系列性能改進(jìn)，先后出現(xiàn)了SBS和SIS經(jīng)飽和加氫的SEBS和SEPS。SEBS（以BR加氫作軟鏈段）和SEPS（以IR加氫作軟鏈段）可使抗沖強(qiáng)度大幅度提高，耐天候性和耐熱老化性也好。日本三菱化學(xué)在1984年又以SEBS、SEPS為基料制成了性能更好的混合料，并將此飽和型TPS命名為“Rubberron”上市。因此，SEBS和SEPS不僅是通用，也是工程塑料用的改善耐天候性、耐磨性和耐熱老化性的共混材料，故而很快發(fā)展成為尼龍（PA）、聚碳酸酯（PC）等工程塑料類“合金”的增容劑。此外，還開(kāi)發(fā)了環(huán)氧樹(shù)脂用的高透明性TPS以及醫(yī)療衛(wèi)生用的生體無(wú)毒TPS等許多新的品種。
SBS或SEBS等與PP塑料熔融共混，還可以形成IPN型TPS。所謂IPN，實(shí)際是兩種網(wǎng)絡(luò)互相貫穿在一起的聚合物，故又稱之為互穿網(wǎng)絡(luò)化合物。雖然它們大多數(shù)屬于熱固性樹(shù)脂類，但也有不少像TPE的以交叉連續(xù)相形態(tài)表現(xiàn)出來(lái)的熱塑性彈性體。用SBS或SES為基材與其他工程塑料形成的IPN—TPS，可以不用預(yù)處理而直接涂裝。涂層不易刮傷，并且具有一定的耐油性，彈性系數(shù)在低溫較寬的溫度范圍內(nèi)沒(méi)有什么變化；大大提高了工程塑料的耐寒和耐熱性能。苯乙烯類化合物與橡膠接技共聚也能成為具有熱塑性的TPE，己開(kāi)發(fā)的有EPDM／苯乙烯、BR／苯乙烯、CI-IIR／苯乙烯、NP／苯乙烯等。
世界TPS最大生產(chǎn)廠家是美國(guó)Shell Chem。以Kraton、Carifles等商品名共40多個(gè)牌號(hào)，行銷世界各地，僅本土的裝置能力1998年即達(dá)23.2萬(wàn)t，據(jù)稱近幾年又有增長(zhǎng)，在法國(guó)、德國(guó)也各有3萬(wàn)t的生產(chǎn)裝置。美國(guó)Phillips Petro．生產(chǎn)的商品名為Solprene，能力3.5萬(wàn)t，日本旭化成、彈性體，意大利Enichem，比利時(shí)、西班牙、墨西哥、澳大利亞等國(guó)也利用其技術(shù)生產(chǎn)，能力由0.5萬(wàn)～2.8萬(wàn)t不等。日本的JSR和俄羅斯以自己的技術(shù)各有2.5萬(wàn)t的生產(chǎn)企業(yè)。臺(tái)灣奇美公司有9萬(wàn)t的SBS（含S-SBR）生產(chǎn)裝置。
我國(guó)是世界TPS最大消費(fèi)國(guó)，從1980年開(kāi)始以SBS為中心，伴隨著我國(guó)制鞋業(yè)（年產(chǎn)60億雙、占世界膠鞋產(chǎn)量一半）、建筑業(yè)（年用防水卷材13 000萬(wàn)m，其中SBS和APP改性瀝青8000萬(wàn)M2，居世界之首）以及公路業(yè)（高速公路2.5萬(wàn)km，全球第二）對(duì)TPS的需要，1999年為25萬(wàn)t，2000年為30萬(wàn)t，2001年為35萬(wàn)t，估計(jì)2002年可達(dá)40萬(wàn)t。而全國(guó)生產(chǎn)量1999年為8.8萬(wàn)t，2000年為13.3萬(wàn)t，2001年為16.8萬(wàn)t，2002年達(dá)到21.6萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)12%以上。目前仍然無(wú)法滿足市場(chǎng)日益擴(kuò)大的需要．一半以上要從境外進(jìn)口，其中臺(tái)灣l0萬(wàn)t，80%用于制鞋，其余8萬(wàn)t從韓國(guó)、日本、俄羅斯等地進(jìn)口。2001年，國(guó)內(nèi)SBS用于制鞋方面的有27萬(wàn)t，占78%，公路瀝青改性4.5萬(wàn)t，占13%，其他膠粘劑、防水卷材、塑料改性各占3.8%、3.2%和2%。
1982年由北京燕山石化研究院自行研制成功SBS之后，目前已有3家石化企業(yè)在生產(chǎn)。北京燕山石化年產(chǎn)規(guī)模6萬(wàn)t，生產(chǎn)量4萬(wàn)t；岳陽(yáng)石化年產(chǎn)規(guī)模10萬(wàn)t，生產(chǎn)量13萬(wàn)t；茂名石化年產(chǎn)規(guī)模5萬(wàn)t，生產(chǎn)量5萬(wàn)t。 |
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