消音齿轮(一文带你了解TPEE弹性体材料)

Posted 2023-06-01

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消音齿轮(一文带你了解TPEE弹性体材料)

热塑性聚酯弹性体(TPC-ET)又称聚酯橡胶（或TPEE），是一类含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物，兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，软硬度可调，设计自由，是热塑性弹性体中倍受关注的新品种。

●一、反应原理●

TPEE主要由对苯二甲酸、BDO、PTMGE通过酯交换反应，缩聚反应制备。其反应方程式如下：

式中：HOOC-R''-COOH 为对苯二甲酸；HO-R'-OH为1,4-丁二醇、PTMEG等。

●二、性能特点●

TPEE属于高性能工程级弹性体，具有机械强度高、弹性好、抗冲击、耐蠕变、耐寒、耐弯曲疲劳性、耐油、耐化学药品和溶剂侵蚀等优点，具有良好的加工性，并可填充、增强及合金化改性，在汽车零部件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域得到了广泛的应用。

１、力学性能

通过对软硬段比例的调节，TPEE的硬度可以从邵氏D32到D80变化，其弹性和强度介于橡胶和塑料之间。与其他热塑性弹性体(TPE)相比，在低应变条件下，TPEE模量比相同硬度的其他TPE高。

当以模量为重要的设计条件时，用TPEE可缩小制品的横截面积，减少材料用量。

2、拉伸强度

与聚氨酯弹性体(TPU)相比，TPEE压缩模量与拉伸模量要高得多，用相同硬度的TPEE和TPU制作同一零件，前者可以承受更大的负载。在室温以上，TPEE弯曲模量很高，适宜制作悬臂梁或扭矩型部件，特别适合制作高温部件。

TPEE低温柔顺性好，低温缺口冲击强度优于其他TPE，耐磨耗性与TPU相当。TPEE具有优异的耐疲劳性能，与高弹性特点相结合，使该材料成为多次循环负载使用条件下的理想材料，适宜制作齿轮、胶辊、挠性联轴节、皮带等。

3、耐热性能

TPEE具有优异的耐热性能，硬度越高，耐热性越好。TPEE的使用温度非常高，能适应汽车生产线上的烘漆温度(150-160℃)，并且它在高温下机械性能损失小。在120℃以上使用，TPEE拉伸强度远远高于TPU。

此外，TPEE还具有出色的耐低温性能。TPEE脆点低于-70℃，并且硬度越低，耐寒性越好，大部分TPEE可在-40℃下长期使用。由于在高、低温时表现出的均衡性能，TPEE的工作温度范围非常宽，可在-70-200℃使用。

4、耐化学介质性

TPEE具有极好的耐油性，在室温下能耐大多数极性液体化学介质(如酸、碱、胺及二醇类化合物)，其耐化学品的能力随其硬度的提高而提高。

TPEE对大多数有机溶剂、燃料及气体的抗溶胀性能和抗渗透性能较好，对燃油渗透性仅为氯丁胶、氯磺化聚乙烯、丁腈胶等耐油橡胶的1/3-1/300。

5、耐候性、耐老化性

TPEE在水雾、臭氧、室外大气等各种外界条件下，化学稳定性优良。大多数热塑性弹性体(TPE)一样，在紫外光作用下会发生降解(310nm以下的紫外光是降解的一个主要因素)；

因此对于室外应用或制品受阳光照射的条件，配方中应添加紫外光防护助剂，其中包括炭黑和各种颜料或其他屏蔽材料，酚类防老剂和苯并三唑型紫外光屏蔽剂并用，能够有效地起到防紫外光老化。

6、高回弹性

将TPEE材料应用到弹簧中，可使弹簧具有很长的使用寿命，能够帮助火车很平稳地启动、加速、减速以及停止等。和金属弹簧所不同的是，它不会生锈、也不会在自然环境条件下发生恶化、或者造成弹性破裂和损失等。而与橡胶材料相比，具有更大的重复使用性，还能保持很好的弹性。

7、加工成型性

TPEE具有优良的熔融稳定性和充分的热塑性，故而具有良好的加工性，可采用各种热塑性加工工艺进行加工，如挤出、注射、吹塑、旋转模塑及熔融浇铸成型等。

在低剪切速率下，TPEE熔体粘度对剪切速率不敏感，而在高剪切速率下，熔体粘度随剪切速率升高而下降。由于TPEE熔体对温度十分敏感，在10℃变化范围内，其熔融粘度变化几倍至几十倍，因此成型时应严格控制温度。

●三、成型加工方法●

1、挤出成型

采用特定的单螺杆或双螺杆挤出机，可将TPEE挤出成型为片材、管材、棒材、纤维、薄膜等形式。

2、注射成型

用注射成型方式可以将TPEE加工成各种形状和尺寸的制品，因需要一定的塑化和熔融，TPEE更适用于螺杆式的挤出机。

3.吹塑成型

要求成型树脂拥有较高的熔体黏度和熔融强度。

4.其它成型工艺

包括旋转成型和熔融浇铸工艺成型

●四、改性和共混●

TPEE具有良好的柔韧性，熔体稳定性高，熔体粘度低，可用于提高塑料高低温冲击强度（韧性），柔顺性和共混体系兼容性，提供一定弹性。TPEE主要用于改性POM、PBT、PET等，与PVC共混、与PP、聚缩醛和CO-烯烃交替共聚物共混，与其它弹性体共混等。

１、改性POM

要求：兼容性好，熔点接近，改性后能满足要求。

优点：加入3-5%，即可得到良好的韧性，TPEE可用于做高要求聚甲醛。TPEE和聚甲醛有良好的兼容性，熔点接近，容易加工。改性聚甲醛具有良好的韧性。可用于制作消音齿轮，汽车零件等。

2、改性PBT/PET/PA

要求：兼容性好，熔点接近，改性后能满足要求。

优点：加入3-5%，即可得到良好的韧性，TPEE可用于做高要求改性。TPEE与PBT/PET/PA有良好的兼容性，熔点接近，容易加工。改性后的产品用于高要求场所。在TPEE和聚酯的共混物中加入扩链剂，效果会更好，或用聚碳代替部分聚酯。

3、与PVC共混

要求：改善室温和低温柔顺性，提高抗曲挠性能。

优点：TPEE与PVC兼容性好，加入TPEE后，明显改善了PVC的低温柔顺性，显著提高了其耐曲挠能力，降低了脆化点；提高了耐磨性、抗张强度、伸长率、硬度及撕裂强度。TPEE含量上升，则脆化温度和高温下热变形随之而降低，力学性能如模量、扯断伸长率、硬度、耐磨、撕裂强度、拉伸强度、动态模量和冲击强度等都随之上升。当TPEE含量为75%时，TPEE分散在PVC连续相中；TPEE含量为85%时，共混物的形态为两相连续，有两个结晶相，一个玻璃化转变温度。