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熱塑性彈性體具有非常廣泛的產(chǎn)品適應(yīng)性。由于熱塑性彈性體特殊的分子結(jié)構(gòu)的可調(diào)整性和可控制性，表現(xiàn)出多種優(yōu)異性能。
物理性能
良好的外觀質(zhì)感，觸感溫和；易著色，色調(diào)均一，穩(wěn)定；物性可調(diào)，為產(chǎn)品設(shè)計提供廣闊的創(chuàng)意空間；力學(xué)性能可比硫化橡膠，但無須硫化交聯(lián)；硬度范圍寬廣，自SHORE-A 0度至SHORE-D 70度可調(diào)；耐拉伸性能優(yōu)異，抗張強度最高可達十幾個Mpa，斷裂伸長率最高可達十倍以上；長期耐溫可超過70℃，低溫環(huán)境性能良好，在-60℃下仍能保持良好的撓曲性；良好的電絕緣性及耐電壓特性；突出的防滑性能，耐磨性和耐候性能等。
化學(xué)性能
耐一般化學(xué)品（水、酸、鹼、醇類溶劑）；可在溶劑中加工，可短期浸泡于溶劑或油中；無毒性；良好的抗紫外線輻射及抗氧化性能，可使用于戶外環(huán)境；粘結(jié)性能好，選用合適的膠粘技術(shù)可直接與真皮或人造皮革表面牢固粘合。
生產(chǎn)加工
無需硫化，即具有傳統(tǒng)硫化橡膠之特性，節(jié)省硫化劑及促進劑等輔助原料；適合注塑成型、壓鑄成型、熱熔和溶解涂層等多種工藝；邊料、馀料和廢料等可完全回收再利用，且不改變性能，減少浪費；簡化加工工藝，節(jié)約加工能耗與設(shè)備資源；加工周期短，降低生產(chǎn)成本，提高工效；加工設(shè)備及工藝簡單，節(jié)省生產(chǎn)空間，降低不合格品率；產(chǎn)品無毒，無刺激性氣味，對環(huán)境、設(shè)備及人員無傷害；加工助劑和配合劑較少，可節(jié)省產(chǎn)品質(zhì)量控制和檢測費用；產(chǎn)品尺寸精度高、質(zhì)量更易控制；材料比重小，且可調(diào)；可直接與PP、ABS等多種塑料摻混而制成特種塑料合金。
一般而言，熱塑性彈性體具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性能且易于加工，同時，該產(chǎn)品還具有無毒、無污染并可回收二次加工的環(huán)保優(yōu)勢。
市場前景
目前熱塑性彈性體已發(fā)展到十幾個品種，已取代部分天然橡膠、合成橡膠和塑料，廣泛應(yīng)用于汽車配件（管、帶、墊、板等）、建筑業(yè)、制鞋、醫(yī)療制品、密封制品、包裝制品、電線電纜、日常生活制品、玩具、運動器材、五金、電動工具、通訊、電子產(chǎn)品、家用電器、粘合劑及高分子材料改性等。其中汽車用熱塑性彈性體是最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，占到三分之一，其次是建筑業(yè)、醫(yī)用和日用生活制品。
更重要的是，熱塑性彈性體還是引領(lǐng)新產(chǎn)品設(shè)計和市場導(dǎo)向的優(yōu)質(zhì)材料。其柔軟的質(zhì)感和可調(diào)整的物性、硬度以及適宜多種加工工藝且具有環(huán)保性等優(yōu)勢，為產(chǎn)品設(shè)計師提供了巨大的發(fā)揮空間，這無疑對創(chuàng)新產(chǎn)品，提升產(chǎn)品價值，引領(lǐng)市場潮流提供了巨大的幫助。
由于TPE優(yōu)異的再利用性以及聚氯乙烯（PVC）等面對越來越嚴(yán)重的環(huán)保問題，近來熱塑性彈性體倍受關(guān)注，應(yīng)用顯著增長。例如，隨著美國和歐洲汽車產(chǎn)量的增加，以及中國及亞太地區(qū)工業(yè)的迅速發(fā)展，TPE應(yīng)用日益擴大。近年來增長強勁的動態(tài)硫化熱塑性彈性體(TPV)，在汽車制造業(yè)市場連續(xù)保持年均增長15%以上，作為軟PVC和橡膠的新型高性能材料替代品，具有成本和性能上的雙重優(yōu)勢。
 即使在濕滑的環(huán)境中，Santoprene TPE的手柄仍具有卓越的止滑功能。（相片提供Photo Courtesy：AES） |
與熱塑性彈性體迅速發(fā)展形成鮮明對比的是，橡膠和塑料的全球發(fā)展速度已漸漸進入停滯狀態(tài)，目前橡膠和塑料的年增長率僅1%和2.4%。可以看出，熱塑性彈性體的發(fā)展前景十分看好。
汽車，TPE最重要的市場
汽車是熱塑性彈性體最大的市場，廣泛應(yīng)用于汽車保險杠、儀表板、擋泥板、空氣導(dǎo)管、軸承、電纜護套、軟管、擋風(fēng)玻璃密封條、防護罩、防震座墊、管件等。
三元乙丙橡膠/聚丙烯（EPDM/PP）是較早應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的熱塑性彈性體，具有優(yōu)異的耐候、耐臭氧、耐紫外線及良好的耐高溫、抗沖擊性能，其耐油和耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下，可以用普通熱塑性塑料的加工設(shè)備進行加工，具有加工簡便、成本低、可連續(xù)生產(chǎn)并可回收利用等優(yōu)點。目前汽車保險杠是EPDM/PP最具代表性的應(yīng)用領(lǐng)域。日本超過80%的汽車保險杠采用EPDM/PP制造。
隨著汽車技術(shù)不斷進步，要求相關(guān)行業(yè)的配套技術(shù)越來越精密、復(fù)雜，扁形電線憑借其眾多的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用。巴斯夫在北美市場推出一種擠出級Elastollan熱塑性聚氨酯（TPU），用于生產(chǎn)汽車配線用扁形電纜（線），比標(biāo)準(zhǔn)的圓形電纜（線）輕便、節(jié)省空間，并且性能和安全性有所提高。傳統(tǒng)的圓形電線容易絞結(jié)，在汽車內(nèi)可以被隱藏放置的空間（例如內(nèi)頂板）十分有限。而扁形電線可以插在先前被認(rèn)為不可能放置的地方，如外反射鏡或車身、車篷蓋，為汽車設(shè)計留有更大馀地。采用巴斯夫ElastollanTPU擠出系列產(chǎn)品制造的汽車扁形電線耐磨損、抗彎曲和折迭，抗化學(xué)反應(yīng)和微生物反應(yīng)以及溫度驟變。TPU的熱絕緣性使其具有優(yōu)異的防潮、耐長時高溫、高濕條件，并且具備良好的電壓強度。
近期市場上還出現(xiàn)了多種替代傳統(tǒng)PVC的汽車裝飾用熱塑性彈性體。盡管這些材料價格較貴，但由于具有低霧化、外觀更佳和回收方便的優(yōu)點，業(yè)者對其前景表示看好。AES是世界領(lǐng)先的熱塑性彈性體供應(yīng)商，已有超過20年行業(yè)經(jīng)驗。AES作為各種高性能工程TPV的全球領(lǐng)先者，在2005“國際橡塑展”特別推出可著色Santoprene熱塑性硫化膠系列，能夠顯著提高汽車內(nèi)部裝飾水平，且可滿足當(dāng)今世界上最嚴(yán)格的低霧度要求，并可有效降低新車異味。
日本三井化學(xué)集團公司也在研制一種車用新型聚烯烴材料——Milastomer熱塑烯烴彈性材料。Milastomer樹脂結(jié)合了聚烯烴的低密度和硫化橡膠的低壓縮變形，不僅可用于汽車氣囊外罩和保險杠，還可用于密封墊片和擋泥板。包括奔馳、寶馬、通用、福特和本田在內(nèi)的汽車制造商都采用了Milastomer樹脂作為某些車型的內(nèi)飾材料。
改性應(yīng)用為市場熱點
隨著市場對產(chǎn)品要求不斷提高，以及其他材料領(lǐng)域新技術(shù)的不斷推出，熱塑性彈性體作為市場后來者，積極改進性能，提高產(chǎn)品技術(shù)含量也成為市場重要的熱點之一。
最近，日本利用原位反應(yīng)在環(huán)氧樹脂中直接制備反應(yīng)性熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)，取得了新的成果。據(jù)專家介紹，改性試驗所用原料中多元醇為PTMG-650、PTMG-1000、PTMG-2000和PTMG-3000，多異氰酸酯為MDI，環(huán)氧樹脂為Epikote828。用TPU改性環(huán)氧樹脂后，環(huán)氧樹脂用于鋼-鋼粘接，其粘接性能、彎曲性能和韌性都有明顯提高。
納米技術(shù)作為一種全新的技術(shù)，正在不斷改變著不同材料的性能。納米改性熱塑性彈性體也是市場研究的熱點之一。Basell公司發(fā)展出TPO納米復(fù)合材料，專供GM汽車公司用于汽車外裝飾件、保險桿與儀表板，其涂裝性、模內(nèi)涂色性、涂料接著性與涂裝耐久性等加工性能，均與未填充礦物性能相近。這種TPO納米復(fù)合材料具有高模數(shù)與輕量化(減輕約7%-21%外觀配件之重量)，填充礦物量低于5%等特點，所以兼具低溫韌性，適合取代目前所用之較昂貴的工程塑料；在加工方面因為有較寬廣的加工溫度區(qū)間，所以可以縮短成型時間且成型壓力較低，外觀缺陷較少。目前Nanocor公司也已經(jīng)與PolyOne Corporation締結(jié)戰(zhàn)略聯(lián)盟，由PolyOne Corporation供應(yīng)濃縮母料商品給廠商自行研發(fā)PO或TPO、TPU或SEBS或EVA等產(chǎn)品以供使用。
熱塑性彈性體作為一種優(yōu)異的熱塑性材料，又兼具高彈性的特點，在自身性能不斷改進的同時，也常常作為許多其他材料改性加工的重要添加材料。例如汽車保險杠使用EPDM/PP就是利用EPDM的彈性對PP進行改性，以獲得優(yōu)異的抗沖擊性能。
 輪胎是TPE的目標(biāo)應(yīng)用市場之一。（相片提供Photo Courtesy：） |
近年來，TPE市場高速發(fā)展。新型彈性體材料，如熱塑性彈性體高飽和丁月青橡膠在汽車上的應(yīng)用已取得長足發(fā)展，其在汽車上用量已占汽車橡膠總消耗量的20% - 50%（不包括輪胎）。輪胎作為橡膠消費的主要產(chǎn)品，約占橡膠總消費量的55%。這幾年，中國輪胎工業(yè)保持穩(wěn)定高速增長，特別是子午胎年遞增率在30%以上。輪胎作為橡膠最大的消費者，卻是熱塑性彈性體最難進入的市場。如果熱塑性彈性體能夠完全替代橡膠進入輪胎領(lǐng)域，無疑將為熱塑性彈性體市場帶來革命性的變化。
傳統(tǒng)橡膠輪胎的不足
輪胎在汽車各部件中占有十分重要的地位，對汽車的各項行駛性能影響極大。橡膠輪胎在使用過程中暴露出使用壽命短、耐磨性和抗撕裂強度較差等缺點，尤其是載重汽車輪胎，因負(fù)重能力有限，經(jīng)常導(dǎo)致爆胎現(xiàn)象的發(fā)生。加之橡膠輪胎的生產(chǎn)設(shè)備投資費用很高，而且某些工序需采用手工操作，即使是很高級的成型設(shè)備，制造質(zhì)量和每批產(chǎn)品的質(zhì)量都不可能完全均勻一致。此外，橡膠輪胎在使用過程中會產(chǎn)生很多廢料，報廢后回收再利用難度很大，容易造成環(huán)境污染。這些都成為人們研究開發(fā)新型輪胎用膠的主要動力。
熱塑性彈性體輪胎的試制
事實上，對熱塑性彈性體在輪胎領(lǐng)域的應(yīng)用在20世紀(jì)60年代已經(jīng)開始，并取得了一定的成果。
在1974-1975年，美國空軍飛行動力試驗室曾與Zedron公司合作，對澆注輪胎和活胎面澆注輪胎在美國空軍飛機上使用的可行性進行研究。據(jù)透露，該研究采用的材料是熱塑性聚氨酯彈性體(杜邦公司制造，商品名為Hytrel)，胎體和胎圈均無補強層材料。動力試驗表明：在6.00-6澆注輪胎、低斷面15×6.00-6澆注輪胎和6.00-6活胎面澆注輪胎等3種試驗輪胎中，后者獲得較好的結(jié)果。聚氨酯彈性體與橡膠相比具有更優(yōu)異的耐磨性能、較高的抗撕裂強度和伸長率且硬度范圍寬。此外它的吸振、減震效果好，負(fù)重容量非常大并具有極理想的耐油和耐其他化學(xué)藥品性能。
艾美萊泰公司是一家成立于1995年的技術(shù)開發(fā)公司，該公司在研制聚氨酯輪胎方面作了不少努力。最近，艾美萊公司已經(jīng)研制出一種特殊的聚氨酯材料，這種材料由多元醇、二苯甲烷二異氰酸酯等成分組成。經(jīng)試驗證明，固特異公司利用這種材料試制的新一代聚氨酯輪胎，安全性、均勻性和耐磨性均比橡膠輪胎好，而且不易產(chǎn)生胎面剝離和爆胎。
盡管新型輪胎的研制已經(jīng)開始，并取得了一定的成果，但是尚未能實現(xiàn)商品化。目前聚氨酯輪胎研究中仍然存在一些要解決的問題，如提高聚氨酯輪胎的牽引制動性能、提高耐水解性能、改進載重汽車輪胎的多次注射成型工藝等。在開發(fā)聚氨酯輪胎過程中，耐高溫性能是影響聚氨酯輪胎實用化的主要因素?，F(xiàn)在國外研制出由三聚異氰酸酯作原料制得的聚氯酯彈性體耐高溫性能非常好，通?？赡?70℃的高溫，最高可達210℃，而且其他物理機械性能如撕裂強度、耐磨性能等都有所提高，因此聚氨酯的耐高溫性能已經(jīng)基本得到解決。
據(jù)固特異公司稱，真正實現(xiàn)聚氨酯輪胎的商業(yè)化生產(chǎn)可能還需要幾年的努力，但通過持續(xù)的開發(fā)研究，聚氨酯輪胎的前景無疑是美好的。
聚氨酯輪胎的研制開發(fā)使我們有理由相信，隨著材料性能的不斷改善與提高，其他熱塑性彈性體同樣可能成為輪胎用原料的選擇。
完全替代橡膠的可能性與機會
目前來看，TPE 完全取代橡膠還存在著巨大的障礙。橡膠加工商因為高轉(zhuǎn)換成本而不愿意在熱塑性彈性體處理技術(shù)上進行投資，并且不相信 TPE 優(yōu)于傳統(tǒng)橡膠。而且，這些加工商在很多傳統(tǒng)市場上都與原始設(shè)備制造商保持有長期的合作伙伴關(guān)系，這就提高了 TPE 制造商進軍價值12.7億歐元的橡膠市場的門檻。原始設(shè)備制造商在整個價值鏈中是最具影響力的參與者，他們在產(chǎn)品使用的原料上具有最終的發(fā)言權(quán)。只有當(dāng)原始設(shè)備制造商發(fā)現(xiàn)主要成本優(yōu)勢或營銷優(yōu)勢時，原材料使用的重大轉(zhuǎn)變才會發(fā)生。
Frost & Sullivan研究分析師David Platt表示：“盡管 TPE 制造商正在慢慢克服市場發(fā)展的障礙，他們?nèi)员仨毺岣咭庾R，并告訴終端用戶用 TPE 代替?zhèn)鹘y(tǒng)橡膠而獲得的總的系統(tǒng)成本和營銷優(yōu)勢?！?
（轉(zhuǎn)載）
