Tipos comunes y características de rendimiento de los elastómeros termoplásticos
El estireno TPE, también conocido como TPS, es un polímero en bloque de butadieno o isopreno y estireno, y su rendimiento es el más cercano al del caucho SBR. Es una de las primeras variedades de elastómeros termoplásticos sintetizados químicamente y actualmente es el TPE más grande del mundo. La variedad representativa es el copolímero en bloque de estireno-butadieno-estireno (SBS), que se utiliza ampliamente en la industria del calzado y ha reemplazado en gran medida al caucho. Al mismo tiempo, también se está ampliando su aplicación en productos de caucho industriales como cintas, láminas de caucho, etc. El SBS también se usa ampliamente como modificador de impacto para plásticos PS. También es un excelente modificador de la resistencia al desgaste, agrietamiento, ablandamiento y deslizamiento del pavimento asfáltico. El plástico PS modificado con SBS no sólo puede mejorar en gran medida la resistencia al impacto como el caucho, sino que también tiene muy buena transparencia. En comparación con el caucho de estireno-butadieno y el polvo de caucho WRP, el pavimento asfáltico modificado con SBS es más fácil de disolver en asfalto. Entonces, aunque el precio es relativamente caro, todavía se usa ampliamente. Hoy en día, las membranas impermeables se han extendido a la impermeabilización y protección contra la humedad de tejados de edificios, metros, túneles y zanjas. Las esponjas hechas de caucho SBS, S-SBR y NP tienen una sensación de caucho más rica que las esponjas de plástico originales de PVC y EVA, son más livianas que el caucho vulcanizado, tienen colores brillantes y patrones claros. Por lo tanto, no sólo es adecuado para fabricar esponjas en zapatos de goma, sino también un material ideal para suelas desechables de zapatos de viaje, calzado deportivo, calzado de moda, etc. En los últimos años, los polímeros de estireno en bloque (S-work S) que utilizan isopreno en lugar de butadieno se han desarrollado rápidamente, y alrededor del 90% de ellos se utilizan en adhesivos. El mayor problema con SBS y SIS es que no son resistentes al calor y la temperatura de funcionamiento generalmente no puede exceder los 80°C. Al mismo tiempo, su resistencia a la tracción, resistencia a la intemperie, resistencia al aceite y resistencia al desgaste son incomparables con el caucho. Por lo tanto, en los últimos años, países como Estados Unidos y Europa han realizado una serie de mejoras de rendimiento, y han aparecido sucesivamente SEBS y SEPS hidrogenados saturados SBS y SIS. SEBS (usando hidrogenación BR como segmento blando) y SEPS (usando hidrogenación IR como segmento blando) pueden mejorar en gran medida la resistencia al impacto, la resistencia a la intemperie y la resistencia al envejecimiento por calor. En 1984, la japonesa Mitsubishi Chemical fabricó una mezcla con mejor rendimiento basada en SEBS y SEPS, y en el mercado denominó a este TPS saturado "Rubberron". Por lo tanto, SEBS y SEPS no solo son materiales universales, sino también híbridos de * * plásticos de ingeniería para mejorar la resistencia a la intemperie, la resistencia al desgaste y la resistencia al envejecimiento por calor, por lo que se han convertido rápidamente en nailon (PA), policarbonato (PC), etc. para plásticos de ingeniería. Además, se han desarrollado muchas variedades nuevas, como termoplásticos altamente transparentes para resinas epoxi y termoplásticos biono tóxicos para atención médica. IPN TPS también se puede formar cuando SBS o SEBS se mezclan en fusión con plástico PP. El llamado IPN es en realidad un polímero con dos redes interpenetrantes, por lo que también se le llama compuesto de red interpenetrante. Aunque la mayoría son resinas termoendurecibles, también hay muchos elastómeros termoplásticos como el TPE que existen en forma de fases cruzadas continuas. IPN - TPS formado a partir de SBS o SES y otros plásticos de ingeniería se puede recubrir directamente sin tratamiento previo. El recubrimiento no es fácil de rayar, tiene cierta resistencia al aceite y el coeficiente elástico no cambia a bajas temperaturas en un amplio rango de temperaturas. La resistencia al frío y al calor de los plásticos de ingeniería mejoran enormemente. El caucho injertado con compuesto estirénico también puede convertirse en TPE termoplástico, y se han desarrollado EPDM/estireno, BR/estireno, CI-IIR/estireno, NP/estireno, etc.
2. Olefin TPE
Olefin TPE es una mezcla de PP como segmento duro y EPDM como segmento blando, denominada TPO. Debido a que su gravedad específica es más ligera que la de otros TPE (sólo 0,88), su resistencia al calor es de hasta 100 °C y tiene buena resistencia a la intemperie y al ozono, se ha convertido en otra variedad de TPE de rápido crecimiento. El TPO dinámico parcialmente vulcanizado apareció en 1973 y el TPO vulcanizado completamente dinámico apareció en 1981. Su rendimiento mejoró enormemente y la temperatura máxima alcanzó los 120 °C. Este TPO de vulcanización dinámica se denomina TPV. Cuando TPO se funde y mezcla la mezcla de PP y EPDM, se agrega un agente reticulante que puede vulcanizarlo, y se utiliza la alta fuerza de corte de maquinaria como mezcladores internos y máquinas de tornillo para dispersar completamente el EPDM fino completamente vulcanizado. partículas de caucho unidas en la matriz de In PP.
A través del "efecto de partículas" de este caucho reticulado, la resistencia a la deformación por compresión, la resistencia al envejecimiento por calor y la resistencia al aceite del TPO mejoran significativamente, alcanzando incluso el nivel del caucho CR, por lo que se le llama vulcanizado termoplástico. La resistencia al aceite del TPV se utiliza para reemplazar el caucho de nitrilo y el neopreno en la fabricación de diversos productos de caucho. El TPV también se puede mezclar con PE*** y utilizar con otros TPE como SBS para mejorar el rendimiento. Ahora se ha utilizado ampliamente como engranajes, cremalleras, fundas de cables de encendido, mangueras resistentes al aceite, conductos de aire, sellos brillantes resistentes a grietas en edificios de gran altura, así como alambres y cables, alimentos, medicina, etc., y su La tasa de crecimiento ha superado con creces el TPS. En los últimos años, se ha introducido el TPO polimérico sobre la base del TPV, que ha logrado nuevos avances en la dureza y resistencia a bajas temperaturas del TPV. Estados Unidos también ha desarrollado IPN TPO con un mejor desempeño integral. En 1985 apareció un PP/NBR-TPV totalmente vulcanizado dinámicamente. Parte del PP se injertó con anhídrido maleico y parte del NBR se trató con amina para formar un NBR terminado en amina. Este * * * polímero puede formar una pequeña cantidad de injertos y bloques durante el proceso de vulcanización dinámica y puede reemplazar el caucho de nitrilo para sellos y mangueras en aviones, automóviles y maquinaria. Esta mezcla * * * es incompatible entre sí debido a las diferentes polaridades de los dos materiales, por lo que se debe agregar un compatibilizador MAC al mezclar. Este tipo de compatibilizador incluye principalmente: compuestos de etilenpoliamina, como dietilentriamina o trietilentetraamina, así como compuestos de caucho de nitrilo líquido y anhídrido maleico de polipropileno. En Malasia, el PP/NR TPV se desarrolló con éxito en 1988. Su resistencia a la tracción y al desgarro es muy alta y la deformación por compresión mejora considerablemente. Su resistencia al calor puede alcanzar los 100-125 ℃. Al mismo tiempo, también se desarrolló PP/ENR-TPV, que se obtiene haciendo reaccionar NR con ácido peracético para producir NR epoxidado y luego mezclándolo en fusión con PP. Su rendimiento es mejor que PP/NR-TPV y PP/. NBR-TPV, utilizado en piezas, alambres y cables de automóviles. Durante este período, PP/IIR-TPV y PP/CI-IIR-TPV aparecieron en el Reino Unido, y Estados Unidos desarrolló una serie de sistemas de fusión como PP/SBR, PP/BR, PP/CSM, PP/ACM, y PP/ECO* * * Las mezclas, PP/EVA fabricadas en Alemania, hacen PP * * mezclado con varios cauchos. Además, existen EPDM/PVC, IIR/PE, etc. En la actualidad, el TPE en forma de compuestos de caucho preparados mediante tecnología de vulcanización dinámica completa ha cubierto 11 tipos de caucho y 9 tipos de resinas, y se pueden producir 99 tipos de compuestos de caucho y plástico. La densidad de reticulación del caucho vulcanizado ha alcanzado 7×10-5mol/ml (medida mediante el método de hinchamiento), es decir, 97 de reticulación del caucho, alargamiento por tracción superior a 100 y deformación permanente por tracción inferior a 50. TPV puede producir una variedad de piezas mediante moldeo por soplado, moldeo por inyección y moldeo por extrusión comúnmente utilizados en el procesamiento de plástico. Los productos moldeados por soplado incluyen conductos purificadores de aire para automóviles, fundas protectoras para cubiertas de engranajes, fundas de acoplamiento, etc. Los productos moldeados por inyección incluyen juntas de bujías, juntas de reflectores, juntas de frenos de pedales, fundas de conductos de servofreno, fundas de tapas de cigüeñal, etc. , también puede fabricar correas de distribución. Los productos extruidos incluyen revestimientos de alambres y cables, pegamento exterior para tuberías de combustible y varias tiras selladoras. Especialmente para tiras de sellado para automóviles, el uso de TPV se ha puesto de moda, incluidos productos sólidos y de espuma, sellado estático y productos de sellado cuasi dinámicos/dinámicos, etc. , básicamente ha sustituido al caucho. Actualmente, entre los TPE a base de olefinas, el TPO representa aproximadamente el 80-85 % y el TPV representa aproximadamente el 15-20 %. Para adaptarse a diferentes métodos de procesamiento y usos, generalmente existen entre 10 y 20 tipos. Aunque la mayoría de ellos no han anunciado métodos de producción ni resultados específicos, no son más que varias mezclas de olefinas fundidas. El TPV mixto * * * fundido se está convirtiendo en un nuevo material de caucho y plástico y el tema de investigación y desarrollo más popular para los fabricantes de caucho y plástico. También hay varias mezclas de TPO-TPV, como EPDM/PP TPV y NBR/PP TPV, ACM/PP TPV y EPDM/PA-TPV, que también se están convirtiendo en nuevas mezclas * * * modificadas.
3. Diene TPE
El diene TPE es principalmente un isómero del caucho natural, por lo que también se denomina caucho natural trans termoplástico (1-NR).
Hace ya 400 años, la gente descubrió que este material es caucho natural. Sin embargo, debido a que se produce en árboles silvestres como Gupta y Balata, es diferente del árbol de hevea, por eso se le llama caucho Gupta y caucho Balata. Aunque este tipo de T-NR se ha utilizado durante más de 65.438.000 años como cables submarinos y revestimientos de pelotas de golf, su uso no se ha ampliado durante mucho tiempo debido a su estado termoplástico, su fuerte cristalinidad y su suministro limitado. Después de 1963, Estados Unidos, Canadá, Japón y otros países utilizaron sucesivamente catalizadores organometálicos para producir caucho sintético de poliisopreno T-NR-trans, conocido como TPI. Su microestructura es exactamente lo opuesto al caucho de isopreno (IR), con 99 transenlaces, 40 de cristalinidad y un punto de fusión de 67 °C, que es muy similar al caucho natural Gutap y balata. Como resultado, los productos naturales fueron reemplazados gradualmente y desarrollados hasta convertirse en instrumentos quirúrgicos ortopédicos, sustitutos de yeso y equipos de protección deportiva. En los últimos años, el TPI se ha desarrollado con éxito como material de caucho con memoria de forma debido a su excelente cristalinidad y sensibilidad a la temperatura, y se ha vuelto popular. Estructuralmente hablando, TPI es un caucho termoplástico altamente cristalino formado combinando la estructura trans como un segmento duro con otros segmentos blandos en una fase elástica. En comparación con otros TPE, sus ventajas son buena resistencia mecánica, resistencia al daño y se puede vulcanizar, pero su desventaja es que la temperatura de reblandecimiento es muy baja, generalmente solo 40-70 °C, y su uso es limitado. Nuestro país también está desarrollando una gran cantidad de caucho Eucommia producido a partir de árboles de Eucommia en Hunan, Hubei, Sichuan, Guizhou y otros lugares. También es un tipo de caucho natural trans-1,4-poliisopreno con ricos recursos y un enorme potencial de desarrollo. En 1974, una empresa japonesa desarrolló con éxito un isómero de caucho BR (cis-1,4 polibutadieno)-1,2 polibutadieno sindiotáctico, abreviado como TPB. Es un caucho de polibutadieno sindiotáctico que combina más del 90% en la posición 1,2. La microestructura es un polímero en bloque compuesto por partes cristalinas con la misma estructura entre el segmento duro y cualquier segmento blando. Aunque su resistencia al calor y resistencia mecánica no son tan buenas como las del caucho, se usa ampliamente en productos de caucho industriales como zapatos, esponjas y películas ópticas debido a su buena transparencia, resistencia a la intemperie, aislamiento eléctrico y fotodegradabilidad. La mayor diferencia entre TPB y TPI es que se puede vulcanizar. Resuelve el problema de que el TPE general no se puede vulcanizar con azufre y peróxido, sino que debe vulcanizarse con dispositivos especiales como ondas de radio y radiación. La calidad y la modificación se pueden mejorar para mejorar las deficiencias del TPE, como la mala resistencia al calor, la resistencia al aceite y la durabilidad. El TPB se puede procesar arbitrariamente dentro del rango de punto de fusión de 75-1 10°C. Se puede usar para producir zapatillas y zapatos casuales moldeados por inyección no vulcanizados, y también se puede usar para espuma vulcanizada para fabricar entresuelas para calzado deportivo y de viaje. zapatos. En comparación con la entresuela de esponja EVA, no es fácil de colapsar ni deformar, y es cómoda de usar, lo que es beneficioso para mejorar el efecto de las competiciones deportivas. La película hecha de TPB tiene buena permeabilidad al aire, resistencia al agua y transparencia, se descompone fácilmente con la luz, es muy segura y es especialmente adecuada para envases frescos de hogar, verduras y frutas.
4. Elastómero termoplástico de cloruro de vinilo
El elastómero termoplástico de cloruro de vinilo se puede dividir en dos categorías: cloruro de polivinilo termoplástico y polietileno clorado termoplástico. El primero se llama TPVC y el segundo TCPE. El TPVC es principalmente una modificación elástica del PVC, que se divide en dos formas: polimerización química y mezcla mecánica. La mezcla mecánica es principalmente una mezcla formada mezclando NBR parcialmente reticulado con PVC (PVC/NBR). El TPVC es en realidad solo una extensión de la resina de PVC blanda, pero debido a que la deformación por compresión aumenta considerablemente, forma un PVC similar al caucho. Este tipo de TPVC puede considerarse un producto modificado del PVC y un sustituto del caucho. Se utiliza principalmente para fabricar mangueras de caucho, láminas de caucho, cintas y algunas piezas de caucho. En la actualidad más del 70% se consumen en el ámbito de la automoción, como volantes, tiras limpiaparabrisas, etc. Para otros usos, los cables representan aproximadamente el 75% y las membranas impermeabilizantes para la construcción representan aproximadamente el 10%. En los últimos años se ha ampliado a chubasqueros para electrodomésticos, jardinería, industria y uso diario. Actualmente, las mezclas de PVC y NBR, PVC modificado y NBR reticulado se venden en grandes cantidades en el mercado internacional, convirtiéndose en los ejemplos de caucho y plástico de mayor éxito. Los fabricantes de caucho de nitrilo en los Estados Unidos, Japón, Canadá, Alemania y otros países han producido una gran cantidad de productos de caucho de nitrilo y han formado materiales de caucho de nitrilo/PVC de forma independiente en la industria, y los han utilizado para fabricar una gran cantidad de mangueras de caucho y láminas de caucho. materiales, cintas y otros productos de caucho.
* * * También se han introducido y puesto en producción mezclas de PVC y otros materiales poliméricos, como PVC/EPDM, PVC/PU, PVC/EVA y productos injertados de PVC con etileno y acrilatos. A medida que los requisitos de protección ambiental se vuelven cada vez más estrictos, el problema del escape de gas ácido de TPVC y la contaminación del medio ambiente siempre ha sido difícil de resolver por completo. La tasa de crecimiento ha disminuido recientemente en todo el mundo y el alcance de las aplicaciones se ha visto muy afectado. El principal TPVC utilizado en China es el HPVC, que se ha estudiado desde la década de 1990 y sólo se produce y suministra una pequeña cantidad de TPVC. En la actualidad, el PVC/NBR y el PVC/EVA son en su mayoría mixtos. Con excepción de unos pocos productos, la mayoría se mezcla en plantas procesadoras de caucho y se utiliza ampliamente en la fabricación de tanques de petróleo, mangueras de caucho, zapatos de caucho, etc. , y ha sustituido parcialmente a CR y NBR, NR y SBR. El efecto es muy bueno y el consumo aumenta año tras año. También se utiliza TCPE con función TPE, que se mezcla con caucho CPE y resina CPE. En el futuro, TPVC y TCPE pueden convertirse en nuevos materiales de caucho y plástico para reemplazar algunos de los plásticos de caucho NR, BR, CR, SBR, NBR y PVC de mi país.
5. Poliuretano TPE
El poliuretano TPE es un caucho de poliuretano termoplástico compuesto por segmentos duros de poliuretano que reaccionan con isocianato y segmentos blandos de poliéster o poliéter. El TPU tiene una excelente resistencia mecánica, resistencia al desgaste, resistencia al aceite y flexibilidad, especialmente resistencia al desgaste. Las desventajas son poca resistencia al calor, resistencia al agua caliente y resistencia a la presión, fácil color amarillento en apariencia y fácil adherencia del molde durante el procesamiento. En la actualidad, en Europa y Estados Unidos se utiliza principalmente para fabricar artículos deportivos como botas de esquí y calzado de montaña. Produce calzado deportivo y calzado de viaje en grandes cantidades y consume mucho dinero. El TPU también se puede utilizar para producir automóviles, maquinaria, relojes y otras piezas mediante moldeo por inyección y extrusión. Se utiliza ampliamente en mangueras de alta presión (caucho exterior), mangueras puras, láminas, correas de transmisión, cintas transportadoras, alambres y cables. cintas y otros productos. El moldeo por inyección representa más del 40% y el moldeo por extrusión representa alrededor del 35%. En los últimos años, para mejorar el rendimiento del procesamiento del TPU, han surgido muchas variedades nuevas fáciles de procesar. Si es adecuado para moldeado de dos colores, puede aumentar la transparencia, la alta fluidez, la alta recuperación y mejorar la eficiencia del procesamiento y la producción. TPU sin plástico, de baja dureza y fácil de procesar utilizado en la fabricación de mangueras de caucho transparente. Se puede utilizar como TPU especial para piezas grandes, como parachoques de automóviles. Está reforzado con fibra de vidrio para mejorar la rigidez y la resistencia al impacto. Especialmente cuando se agregan componentes reactivos al TPU, se desarrolla rápidamente IPN incompleto (IPN formado por polímero reticulado y polímero no reticulado) después del moldeo termoplástico. Este IPN TPU mejora aún más las propiedades físicas y mecánicas del TPU. Además, la aleación híbrida TPU/PC*** de TPU mejora aún más el rendimiento de seguridad de los parachoques de los automóviles. Además, existen TPU de alta permeabilidad a la humedad, TPU conductor, TPU, etc. especialmente utilizados para cuerpos vivos, cintas, vidrio de seguridad, etc.