[科普中國]-線型熱塑性彈性體

熱塑性聚酯彈性體(TPEE)又稱聚酯橡膠，是一類含有PBT聚酯硬段(結(jié)晶相，提供強度)和聚醚軟段(連續(xù)段)的嵌段線型共聚物。TPEE硬段的剛性，極性和結(jié)晶性使其具有突出的強度和較好的耐高溫性、耐蠕變性、抗溶劑性及抗沖性；軟段聚醚的低玻璃化溫度和飽和性使其具有優(yōu)良的耐低溫性和抗老化性。它兼具橡膠優(yōu)良的彈性和熱塑性塑料的易加工性。

發(fā)展狀況TPEE最早由美國DuPont（杜邦）和日本東洋紡公司研制成功。據(jù)估算現(xiàn)階段全球TPEE總產(chǎn)能已超過15萬t/a。目前國外已開發(fā)出多種新型TPEE。日本積水化學公司采用二羥基四聯(lián)苯，己二酸二甲酯和乙二醇等3種單體在200～300℃的高溫下熔融聚合成多元嵌段共聚物；Gagon由微生物發(fā)酵法制得含D羥基辛酸酯的聚（D羥基辛酸酯）PHO可生物降解TPEE，另外采用2一羥基丙酸和己內(nèi)酯為原料，先將2-羥基丙酸轉(zhuǎn)化為丙交酯，再用丙交酯與己內(nèi)酯（75/25）共聚得到可降解TPEEl Air Productsandchem公司研究采用二氧化碳與環(huán)氧乙烷共聚生產(chǎn)交替共聚物（PEC-PPC）。1

生產(chǎn)技術(shù)1、原料

TPEE中的硬段一般選擇高硬度結(jié)晶性PBT，軟段則選擇非結(jié)晶性的聚醚（如聚乙二醇醚PEG、聚丙二醇醚PPG，聚丁二醇醚PTMG等）或脂肪族聚酯（如聚丙交酯PLLA，聚乙交酯PGA、聚己內(nèi)酯PCL等）。以聚醚為軟段制備的TPEE耐寒性、柔軟性及耐水解性較好，但耐光，耐熱性較差；以脂肪族聚酯為軟段制備的TPEE耐熱老化性、耐候性較好，但耐水解性較差。實際生產(chǎn)中，可根據(jù)TPEE的用途來選擇不同的配比，自由設(shè)計嵌段共聚物的軟硬鏈段比例。軟、硬鏈段的種類，長度和含量對TPEE的性能均有影響。

2、合成工藝

TPEE可由DMT路線合成，也可由PTA路線合成。一般是DMT或PTA與丁二醇先進行酯化反應(yīng)，然后加入聚醚或脂肪族聚酯進行縮聚反應(yīng)。TPEE生產(chǎn)裝置一般為三釜流程，可靈活調(diào)整，用于生產(chǎn)其他相關(guān)產(chǎn)品，特別是PBTo

3、生產(chǎn)現(xiàn)狀

聚酯一聚醚型TPEE是通用型TPEE，耐熱性、耐低溫性、耐化學性能和加工性能較平衡，通過調(diào)節(jié)硬、軟段比例，邵氏硬度可在28?！?0。之間變化。特種TPEE一般都是針對通用型TPEE的缺陷或特種用途進行改進而出現(xiàn)的。如東洋紡公司的PELPRENE，P-type是其第一代通用型TPEE，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出了第2、3和4代產(chǎn)品。其中第4代TPEE可耐175℃高溫（前3代只能耐150℃高溫），可替代耐高溫性橡膠產(chǎn)品，如硅膠、丙烯腈橡膠等，主要用于汽車發(fā)動機零件。表2為各大TPEE生產(chǎn)商TPEE產(chǎn)品的組成及應(yīng)用。1

產(chǎn)品應(yīng)用1、汽車工業(yè)

最初，汽車工業(yè)，尤其是引擎蓋下的零部件被認為是聚酯彈性體的主要應(yīng)用領(lǐng)域。用聚酯彈性體制作的傳動軸防塵罩已被大量生產(chǎn)，以此取代傳統(tǒng)的氯丁橡膠制成的傳動軸防塵罩。后來又被用來制作安全氣囊殼體和進氣管?，F(xiàn)在，從線纜到汽車內(nèi)飾件都已用嵌段聚酯彈性體來生產(chǎn)。而所有這些部件在低至-40℃，高至130℃時都具有非常好的柔韌性。

目前，中高檔和高檔防塵罩均采用TPEE生產(chǎn)。

2、工業(yè)應(yīng)用

聚酯彈性體還被廣泛用于各種工業(yè)零部件中，如兼具耐熱、耐油，使用壽命長的液壓管。由于TPEE的內(nèi)在穩(wěn)定性，因此可用于帶有銅或金屬編織層的液壓管。同時由于具有優(yōu)良的耐磨性和抗蠕變性，還可用來制作各種傳送帶和輸送帶。

3、運動休閑業(yè)

TPEE的另一應(yīng)用領(lǐng)域是體育用品。在運動鞋中，聚酯彈性體主要用來制作鞋底的氣的內(nèi)襯，同時也可用于冬季體育用品中。高爾夫球也會用到聚酯彈性體。緊貼著高爾夫球表層下的內(nèi)層常常以這種材料制作，充分利用了聚酯彈性體優(yōu)異的能量吸收性能。該領(lǐng)域的其他應(yīng)用還有輕擊棒和球桿把手等。

另外，寢具也可使用聚酯彈性體制成。用TPEE$fI成的床墊彈簧，在產(chǎn)品使用周期內(nèi)富有彈性而且無需擔心變形問題，聚酯彈性體的模量范圍可以根據(jù)個人身形的不同而使床墊彈簧形成不同的彎曲程度，令消費者更舒適。

4、薄膜應(yīng)用

聚酯彈性體中軟段的化學特性決定了它是生產(chǎn)透氣性薄膜的優(yōu)異材料。第一次大規(guī)模．商業(yè)化應(yīng)用的范例是Sympatex聚酯透氣性薄膜，主要應(yīng)用于帶有彈性和透氣性的衣物內(nèi)襯上。另外，聚酯彈性體優(yōu)異的耐磨性和負載承受能力使其可作為鐵軌的減震材料。

5、移動電話

在移動電話領(lǐng)域，與現(xiàn)用硅橡膠材料相比，TPEE生產(chǎn)周期短、重量較小，可應(yīng)用于手機鍵盤、手機天線殼體和密封件等。將遙控器的按鍵從傳統(tǒng)的硅橡膠改用TPEE來制作，效果相當理想。如果此技術(shù)得到推廣剛]TPEE的用量將大大增加。21

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

耿彩芳 - 副教授 - 中國礦業(yè)大學