TPE热塑性弹性体原料较全面的知识介绍

TPE原料

TPE英文全称Thermo-Plastic Elastomer，意思是热塑性弹性体。

1 TPE原料概述

TPE原料通常以热塑性丁苯橡胶（SEBS）或SBS为基材，通过添加其他必要的无机、有机及高分子组分进行共混。经过设备搅拌混合、螺杆挤出、切粒冷却等工艺流程，制得具有橡胶弹性特性的颗粒原材料。TPE原料实际上属于高分子复合材料，其初始形态为颗粒状。

一般而言，TPE原料厂家习惯将SBS基材改性的材料称为TPR，而将SEBS改性的材料称为TPE。然而，在亚洲一些地区，如香港和台湾，习惯性叫法是TPR，而不论是SEBS还是SBS基材。

从热塑性弹性体（TPE）的定义出发，TPE原料可以涵盖更多不同聚合单体或共混基材的TPE品种。本文主要讲解以SEBS和SBS为基材的TPE原料。

TPE原料 透明

2.TPE原料外观

表面光泽：SBS基材的TPE(一般称TPR)外观为高光亮的粒子，而SEBS基材的TPE则为亚面的颗粒。

透明度及颜色：外观为透明或不透明的粒子。不透明实色的粒子底色为白色，不同的配混体系，颜色略有差异。

粒子形状：较初生产厂做出来的TPE粒子为切粒状（圆柱条形），目前出于对产品外观质量的考虑，厂商优化生产切粒设备，做出来的粒子以圆粒为主，看起来产品更高档。

TPE原料本白

3.TPE原料硬度

作为弹性体材料，硬度是其较基本较重要的物性参数。它决定了材料的使用属性，不同的制品，对TPE材料硬度要求不同。

3.1 TPE原料硬度范围

较常见的硬度范围是10~95A(Shore),硬度高于95A,一般以D来表示。以邵氏D表示的TPE原料，其硬度范围大概在40~60D. 关于邵氏硬度A与D的换算，有如下三种近似的换算关系如下：

（1）、 D=A-50 ；

（2）、D=A/2 ； （3）、A=0.173D 86.58.

笔者认为第二种算法相对简单，并且实际案例中比较常用。如果用户对硬度要求比较精准，建议还是采用相应的硬度计去测量样板的实际硬度。

另外基于SEBS的TPR(TPE),可以提供硬度低于10A的超软TPE,通常硬度单位以C或OO表示。这类超软TPE在一些情趣用品，实体娃娃，医用教学模型，减震座垫产品上有着广泛的应用。

3.2 TPE原料硬度测量

不同硬度范围的TPE材料，应采用相应的邵氏硬度计（ShoreA,D,C，见下图，从上至下依次为邵氏C,D,A三种硬度计，区别在于压针的形状，C表为弧形面压头，D表为锐利针状，A表比较钝的压针)来测量。但实际上多数情况下,TPE原料的硬度，主要以邵氏硬度计A来度量。以邵氏硬度A表来测试TPE原料样板硬度，样板的厚度一般在6.5mm左右，邵氏硬度计A的针头刺入样板的极限深度为2.5mm。样板偏薄，测出的材料硬度可能偏硬，样板偏厚，测出的材料硬度偏软。

测量硬度初时，TPE原料能承受较大的压力，但随着时间的推移，因发生蠕变和松弛而会屈服。在读取硬度计的数值时，可以即时读取，也可在某一段特定延迟时间之后读取，通常是在 5 至 10 秒之后读取。另外读取硬度数据时，采用及时读数比延时读数，数值一般偏高。

4.TPE原料主要物性参数指标

除硬度外，关于TPE原料的比较重要的物性参数有：

比重，大致范围在0.84~1.3克/立方厘米；

拉伸强度：大致范围3~10MPa；

断裂伸长率：200~1500%；

缩水率：1.5~3%；

熔融指数：1~20g/10min(2.16kg,190℃)

5.TPE原材料主要功能特性

熟悉TPE原料的朋友都比较了解，TPE原料有着广泛的应用市场。这除源于其具有广泛可调整的硬度范围外，还归结于TPE原料具有很多功能特性，现分享如下：

a 柔触感与包覆性

TPE原料触感柔软，并且同时具有良好的包覆性，包覆性指的是TPE原料可以与多数硬塑料复合注塑成型为一整体，赋予产品以软触感。日常生活中的牙刷，运动器材，美容器材，电动工具，箱包配件，各种脚轮，电子产品，智能穿戴等，都系采用TPE包覆成型。另外如线缆线材，情趣用品等，均优异的展现了TPE的柔触感。

TPE原料触感柔软

b 减震防滑特性

TPE具有橡胶弹性，具备减震及防滑等功能性。很多脚垫，座垫，防滑垫，鞋底等，均采用TPE为原材料。

c 密封及弹性

TPE原料具有优良的回弹性。可用作密封，如密封条，密封圈等，其高弹性也可用于健身器材，医疗器械，如医用止血带，拉力器拉力带，瑜伽健身带。

6.TPE原料主要物化性能

a 耐温：高温70~90℃，低温-50℃；

b 耐化学性：耐溶剂性一般，有较强的耐水解性及耐醇溶剂；不耐酸碱及有机溶剂以及机油润滑油等。

c 耐候性：基于SEBS改性的TPE具有良好的耐候性及耐老化性，抗UV可达到3.5~4级；

d 环保特性：TPE原料是优良等级的高分子材料，符合ROHS,REACH(SVHC),EN71，不含PAHS、NP、BPA、邻苯二甲酸酯及盐。

TPE线材的防火等级分为HB V2 V1 V0

其中HB.低，V0.高，测试时，产品离火即熄！

如果TPE胶料本身是V0级的，做出来的线材也一定是V0的，它不会因为形态的变化而影响阻然效果的！

垂直燃烧试验（ULVW-1燃烧试验）

(1)适用规格：UL15811080VW-1FlameTest

(2)试验概要：使试验材料保持垂直，以20度的角度对着燃烧器的火焰燃烧15秒，间隔15秒后再燃烧，以此重复5次，调查试验材料的燃烧程度。

(3)判定基准：①用火焰燃烧不超过60秒。②表示旗25%以上未烧损。③掉落物未使底部的外科用绵燃烧。

是由UL规格规定的试验，是UL电缆可以通过的试验。

7.TPE原料之特殊定制

除基本特性如软触感、止滑减震、包覆性、耐磨等基本特性外。有经验的TPE厂商可以针对不用客户的特殊要求，提供量体裁衣的TPE原料定制化服务。通过改性定制，可以提供如下特殊性能TPE原料解决方案：

阻燃、抗UV、低VOC、低气味、高回弹、低永久变形、阻尼、医疗级、食品接触级、抗静电、抗菌、镭雕、金属质感等等。

8.新产品开发TPE原料选材依据

a 较有效的办法是用户提供OK样板给到供应商。供应商根据样板，分析其性能要求，提供相应的TPE原料牌号给到用户试办确认。

b 一些（国外的）用户，可能不方便或者没有OK样板。这时用户应提供材料物性要求，以及做什么产品，有没有特殊应用要求。供应商只有在详细了解用户的要求后，才能提供适宜的样品给到用户。

c 客户若没有样板，对要求也不明确。则不能提供样料给客户试办。

9 TPE原料加工方法

TPE既有橡胶的弹性，也具备来塑料的热塑性，通过不同的加工方式，可以广泛的应用于各行各业。不同的产品所采取的加工成型的方式各不相同。

一：注塑成型。

即用注塑机注射成型。又分单物料注塑和双（多）物料注塑。单物料注塑。即产品只使用一种材料注塑加工成型。具体注塑温度应视不同的材料特性而有较大差异。双（多）物料注射。可分包胶二次注塑（一次注塑胶件需从模具取出再放到另一套模具去二次成型包胶TPE,TPR)和双色（多色）注塑两类，双色注塑指的是塑胶件不用从模具取出，只需旋转模头，换另一个射料嘴再次注射即可。

二：挤出成型。

用螺杆塑化，再开合适的口型模，利用压力挤出成需要形状的条状，片状或异型挤出制品。常见的TPE,TPR挤出条制品如家具密封条，封边条，汽车窗密封条，门窗密封条，玻璃密封条等等。

TPE原料挤出

三：吹塑成型。

这类成型方式对TPE的熔体强度要求甚高，目前就绝大多数TPE而言，吹塑成型基本只是一个美丽的谎言，很吸引眼球，却基本没有成熟的应用。

四：搪胶（滚塑）成型

模仿PVC搪胶工艺，成型TPE,TPR.但由于TPE，TPR的流变性（温度和压力变化对材料流动性的影响）与PVC相差较大，使得TPE,TPR采用搪胶（滚塑）加工仍然不能成熟运作。

五：淋膜流涎（背胶）。

这类加工方式，只有特殊配混体系的TPE方可。如一些复合薄膜，箱包内衬等等。

对于上述五种方法，都有各自的优点和缺点，适用于不同产品的TPE。前面两点是目前比较成型的加工方法，基本上所有硬度物性的TPE,TPR都适用。

d TPE配色事宜

若是色粉，应注意其分散性，在混合配色时不至于发生团聚，必要时可配扩散剂，以利于色剂分散。

若是色母，应注意色母载体树脂的选取，载体树脂的与TPE原料的相容性很重要，另外载体树脂的熔点应比TPE原料稍低，熔点较大限度不能高于TPE原料的熔点。

对于SEBS基材的TPE,若硬度较高(50A以上)，可采用PP作为载体树脂，低硬度TPE，可采用LDPE或EVA为载体树脂。

对于SBS基材的TPR,若硬度较高若硬度较高(50A以上)，可采用PS作为载体树脂，低硬度TPR，可采用EVA为载体树脂。

e 模温 一般设定为30~50 ℃，对结晶速度快的TPE料，模温可提高至60~70 ℃.

TPE原料应用

10 TPE原料主要应用

a本文讲的TPE原料，是基于SEBS基础共混改性，主要用于以下行业领域：

日用制品、厨具餐具、家居制品、婴儿用品、线材线缆、箱包配件，运动体育用品、医疗器械、玩具制品等等。

b若涵盖其他聚合单体或共混基材的TPE，则TPE原料的应用领域更为宽泛，可适用于航空配件、军用制品、工业零配件等等

TPE 应用领域有：

运动用品：高尔夫球杆、各种球拍、脚踏车、滑雪器材、滑水器材等，潜水器材蛙鞋、蛙镜、呼吸管、手电筒等、刹车块、运动护垫。

日常用品：手把类(刀具、梳子、剪刀、手提箱、牙刷柄)、 脚踏垫(屋内外用)、餐桌垫、瓶盖内衬、背包底座及其他橡胶制品。

工具材料：手工具(螺丝起子、榔头、锔子等)、手推车轮子。

汽车零件：汽车挡泥板、排挡罩、门窗封条、垫片、方向盘、防尘套、脚踏板、投射灯外壳、机车(脚踏车)手把。

文具用品：橡皮擦，笔套、垫片。

医疗用品：吸球、仪器手把、轮子、束带、容器、防毒面罩、各种管件、瓶塞。

电线电缆：电缆线外套、连接器、插头被覆。

鞋材用品：鞋垫、鞋跟护片。

资讯配件：游乐器方向盘、手把、滑鼠被覆、衬垫、外壳被覆、光碟包装盒及其他软质、防震零件。

11 TPE原料成本影响因素

TPE原料作为改性弹性体合金，更兼定制化特性，决定了原材料价格成本不是较固定的。不过对于常规的TPE原材料而言，其成本主要取决于SEBS(SBS),增强塑料，操作油，组分含量较大的助剂的市场价格波动。通用的TPE原料价格较为透明。而对于特殊定制类TPE原料，由于市场上相对稀缺，技术壁垒存在，故价格较为高昂。

TPE原料产线

12 TPE原料的优势

1.可用一般的热塑性塑料成型机加工，不需要特殊的加工设备。

2.生产效率大幅提高。可直接用橡胶注塑机硫化，时间由原来的20min左右，缩短到1min以内；由于需要的硫化时间很短，因此已可用挤出机直接硫化，生产效率大幅提高。

3.易于回收利用，降低成本。生产过程中产生的废料（逸出毛边、挤出废胶）和.终出现的废品，可以直接返回再利用；用过的TPE旧品可以简单再生之后回收利用，减少环境污染，扩大再生资源来源。

4.节能。热塑性弹性体大多不需要硫化或硫化时间很短，可以有效节约能源。以高压软管生产能耗为例：橡胶为188MJ/kg，TPE为144MJ/kg，可节能达25%以上。

5.应用领域更广。由于TPE兼具橡胶和塑料的优点，为橡胶工业开辟了新的应用领域。

6.可用于塑料的增强、增韧改性。自补强性大，配方简化，配合剂对聚合物的影响制约小，质量性能更易掌握。但TPE的耐热性不如橡胶，随着温度上升而物性下降幅度较大，因而适用范围受到限制。同时，压缩变形、弹性回复、耐久性等同橡胶相比较差，价格上也往往高于同类橡胶。尽管如此，TPE的优点仍十分突出，各种新型的TPE产品也不断开发出来。作为一种节能环保的橡胶新型原料，发展前景十分看好。