TPE что за материал

Типы термопластичных эластомеров

ТРЕ прост в переработке, что делает его востребованным во многих отраслях промышленности. Выделяют две категории ТЭП:

• Блок-сополимеры (диенсодержащие, полиэфирные, полиуретановые, полиамидные). 

• Пластичные смеси (акрилатные, олефиновые, виниловые).

Структура первого типа состоит из блоков твердых и мягких полимеров в одной цепи. Жесткие блоки образуются путем соединения кристаллических веществ, а мягкие – с помощью эластичных мостиков из аморфных веществ. Самыми распространенными блок-сополимерами являются:

• Стирольные SBC. Они отличаются термостойкостью и химической устойчивостью;

• Термопластичные полиуретаны. Среди преимуществ этого типа – износостойкость, прочность на разрыв, низкая истираемость.

Смеси получают путем механического соединения твердых и мягких веществ. Этот вид ТРЕ более востребован в современной промышленности. К нему относятся:

• Эластомерные сплавы. Обладают улучшенной эластичностью;

• Полиолефиновые смеси. В состав входят соединения EPDM-каучука и полипропилена. Характеризуются устойчивостью к высоким температурам, имеют отличные показатели сжатия.

   

При добавлении различных соединений получают также сополиэфиры, термопластические вулканизаторы, полиэфирные блок-амиды. Эти продукты обладают особыми характеристиками, которые зависят от модификаторов.

Рассматривая TPE, что за материал, нужно рассказать о добавках: 

• Этилен-пропиленовые каучуки позволяют придать повышенную эластичность при низких температурах;

• УФ-стабилизаторы повышают устойчивость к солнечному излучению;

• Вспенивающие агенты делают компаунд пористым;

• Наполнители минимизируют усадку;

• Добавки позволяют улучшить сцепляемость с различными поверхностями.

Модификаторы способствуют изменению стандартных свойств термопластичных эластомеров, что дает возможность использовать их для производства продукции сложных геометрических форм. 

Методы получения ТПЭ 

Все термоэластопласты получают путем сополимеризации. Основные стадии данного процесса:

• Превращение небольшого количества молекул в отдельные кластеры;

• Присоединение молекул полимера к блокам (активным центрам);

• Переход центра на частицу другого вещества, образование макромолекулы.

Для достижения требуемой прочности эластомеры подвергаются обработке, в результате которой происходит сшивка сополимеров. Однако они не плавятся, а следовательно, не могут быть использованы для повторной переработки. Чтобы достичь обратимого сшивания, для соединения молекул используют вторичные взаимодействия.

В зависимости от вида TPE (что за материал требуется получить в результате), используется два способа сополимеризации:

• Цепная. Макромолекула образуется из чередующихся звеньев веществ. Твердые и мягкие участки (блоки) последовательно соединяются.

• Привитая. Модификация молекулы заключается в присоединении к основной магистральной цепи дополнительных ветвей с разнообразными свойствами. Реакция может проводиться методом передачи цепи или по ионному механизму. 

В качестве примера рассмотрим процесс получения бутадиен-стирольного термоэластопласта (SBR).

На первом этапе необходимо подготовить мономеры и растворитель. Для этого производится их очистка, ректификация, высушивание в атмосфере азота, без доступа кислорода. Подготовительные работы проводят с помощью осушителей и адсорберов. Далее происходит процесс полимеризации с использованием специальных аппаратов (титраторов, полимеризаторов, смесителей). Затем необходимо выделить полученное сырье из раствора, промыть и отделить материал на вибросите. Финальным этапом является сушка ТПЭ и придание ему необходимой формы (гранул).

Характеристики TPE

Термопластичный эластомер TPE – материал третьего поколения, обладающий улучшенными характеристиками:

• Пригодность для обработки в расплаве. С помощью литья изготавливают детали любой сложности и стоимости;

• Возможность вторичной переработки путем двухкомпонентной формовки или экструзии. ТПЭ можно гранулировать и повторно использовать. Это позволяет снизить производственные расходы и благоприятно влияет на экологию;

• Отличные физические свойства. Среди них износостойкость, прочность, эластичность, легкий удельный вес, стойкость к истиранию, малая подверженность деформации и т.д.;

• Устойчивость к воздействию ультрафиолета и к перепадам температур. Также материал обладает химической инертностью;

• Возможность изготовления материалов в различных состояниях - от гелеобразных до экстрапрочных;

• Восприимчивость к красителям и пигментам. Материал легко окрашивается в любой цвет;

• Энергоэффективность при производстве. Она достигается за счет отсутствия необходимости вулканизации или других энергозатратных процессов;

• Стойкость к старению. TPE пластик способен сохранять эстетичный внешний вид в течение долгого времени. 

Следует также выделить гипоалергенность и нетоксичность изделий из ТПЭ для человека. В процессе производства эластомеров могут возникнуть некоторые риски, связанные с вдыханием порошка или попаданием его в глаза, но они минимизируются при соблюдении работниками техники безопасности. Конечный продукт безопасен и может использоваться в любой отрасли, включая пищевую промышленность. 

Термоэластопласты имеют и некоторые недостатки:

• Твердость по сравнению с другими полимерными материалами;

• Особенности утилизации. При сгорании TPE могут выделяться токсичные вещества, например, формальдегид;

• Гигроскопичность. Это свойство термоэластомеров вызывает необходимость повышенного внимания к качеству сушки веществ;

• Низкая температура плавления TPE. Существует риск повредить сырье при излишнем нагревании. Их применение при высоких температурах ограничено.

Области применения термопластичных эластомеров

Благодаря преимуществам перед многими другими эластомерами, TPE широко используется в различных сферах:

• Автомобильная промышленность (коврики, уплотнители, пыльники, панели в салоне, прокладки для окон);

• Строительство (гибкая кровля, производство асфальта);

• Пищевой сектор (бутылки, контейнеры для еды);

• Медицина (ручки для инструментов, кислородные маски, стоматологическое оборудование, капельницы, перчатки);

• Электроника (телекоммуникации, изоляция кабелей);

• Спорт (ласты, мембраны, инвентарь);

• Дизайн и архитектура (оконные профили, отделка стен и потолков, детали интерьера);

• Бытовое применение (подошвы для обуви, чехлы для телефонов, наушники, игрушки, товары для животных).

Отличие TPE от силикона

Несмотря на то, что силикон и ТПЭ – это искусственные полимеры, их молекулярная структура имеет ряд отличий. Это и обуславливает разницу в их свойствах, характеристиках и методах производства. Силиконовый материал требует вулканизации, он термореактивный и относится к резине, TPE – термоэластопластам.

Для получения термопластичных эластомеров требуется меньше энергии, что делает конечный продукт более доступным. Кроме того, силиконовые изделия не подлежат вторичной переработке, что приводит к повышению стоимости конечного продукта. 

Выбор компонентов для производства силиконов ограничен по сравнению с ТЭП, поскольку для получения последнего можно использовать менее дорогостоящие пластмассы. 

К другим преимуществам TPE относительно силикона можно отнести:

• Лучшая сопротивляемость разрыву;

• Низкий коэффициент трения;

• Газонепроницаемость;

• Маслостойкость;

• Химическая устойчивость.

Однако силикон имеет лучшие показатели термостойкости, поэтому для работы при высоких температурах предпочтительным будет использование именно этого материала.