Tpe резина что это

Опубликовано: 14.05.2024

Долгое время на российском рынке доминировали уплотняющие прокладки из EPDM. Эти уплотнители протягиваются от руки в пазы профиля вручную на производствах после сварки рам. Они всегда имеют черный цвет и не могут свариваться в силу своих структурных свойств. В качестве упорных уплотнений для стеклопакетов в створках, а также в штапиках, некоторые поставщики профилей применяют уплотнители из Термоэластопласта (далее TPE).

Компания Funke предложила на российском рынке систему профилей, полностью оснащенных свариваемыми, протянутыми или коэкструдированными уплотнителями на основе TPE. Новизна подхода состояла именно в его комплексности. Все главные профили системы (рама, створка, импост, а также штапики) поставляются только с протянутыми или коэкструдированными уплотнителями из TPE светло-серого или черного цвета.

Важным этапом для развития TPE уплотнений в Германии стало введение соответствующего раздела в требования в RAL-GZ/716, часть 2. Это произошло в августе 1997 года.

Доля профилей с TPE в продукции компании все время возрастала. В настоящее время 90% главных профилей выпускаются с уплотнителями из TPE.

Что такое термоэластопласты.

Термоэластопласты, термопластичные эластомеры – это синтетические полимеры, которые при обычных температурах обладают свойствами резин, а при повышенных размягчаются, подобно термопластам. Сочетание таких свойств обусловлено тем, что ТРЕ являются блок-сополимерами, в макромолекулах которых эластичные блоки (например, полибутадиеновые) чередуются в определённой последовательности с термопластичными (например, полистирольными). В отличие от каучуков, ТРЕ перерабатываются в резиновые изделия, минуя стадию вулканизации.

Это материал, сочетающий свойства вулканизованных каучуков при нормальной и низкой температуре, со свойствами термопластов при 120°С-200°С. ТРЕ могут перерабатываться как пластмассы, на стандартном оборудовании методами формования, экструзии, литья под давлением с малыми технологическими потерями. При этом благодаря отсутствию необходимости в вулканизации создается возможность многократной повторной переработки отходов при изготовлении изделий.

По структуре TPE блок-сополимеры состоят из гибких и жестких блоков. Природа блоков, их количество, соотношение, порядок соединения, молекулярная масса и характер взаимодействия между молекулами определяют свойства TPE. TPE могут применяться как самостоятельно, так и с добавками наполнителей, пластификаторов и других ингредиентов, вводимых для улучшения технических свойств и удешевления изделия.

Области применения термоэластопластов разнообразны: автомобильная, кабельная промышленность, электротехническая, резиновая, полимерная промышленность, товары народного потребления и др. За период с 1990 по 2000 гг., только в автомобилестроении объем использования TPE, вместо резин, в США возрос в 2,5 раза, в Западной Европе в 3 раза, в Японии в 12 раз.

Происходит смена поколений. TPE нарушил монополию вулканизаторов. Резины и галогеносодержащие пластики уступают место термоэластопластам. Например, стройматериалы (уплотнители, в том числе для окон, гибкие кровли, а с ф а л ь т ); детали автомобилей (уплотнители окон, бамперы, детали интерьера); медицинские материалы (системы хранения и переливания крови); инструменты (эластичные ручки, противоядерные элементы); обувь (подошва); предметы гигиены (зубные щетки, бритвенные наборы); бытовая техника (корпусы видеокамер, фотоаппаратов) и детские товары (соски и игрушки).

Свойства ТРЕ

Преимущества:

превосходная озоно-, UV-стойкость даже у уплотнителей белого цвета;
высокая эластичность даже при морозе -60 C°;
высокая прочность;
высокая долговечность;
цвет уплотнителя определяется красителями. Собственный светлый цвет термоэластопласта позволяет выпускать уплотнения разных оттенков цвета путем добавления красителей;
TPE химически устойчивы к большинству химикатов;
экологичность.

TPE уплотнители легко свариваются на стандартных станках со сварочными зеркалами при температуре 230-240С. Благодаря термопластичным качествам при сварке обеспечивается высокая прочность сварного шва. Это гарантирует надежное уплотнение оконных конструкций в углах.

На испытаниях, которым были подвергнуты готовые окна в Германии уже сотни раз, было безусловно подтверждено соответствие окон всем нормативным требованиям по тепло-, шумозащите, по воздухопроницаемости и ливнестойкости.

Испытания при низких температурах

Рецептура уплотнений, поставляемых в Россию, была проверена на особо низкие температуры на испытательных стендах в PfB Центре для испытания строительных элементов (Лакерманнвэг, 24, Д-83071, Штефанскирхен, Германия). Испытания проходили при температуре -50С, и при этом окно показало воздухопроницаемость класса 4 по DIN EN 12207: 2000-06. Это наиболее высокий класс по плотности окна в соответствии с немецкими нормами. Уплотнение полностью выполняло свою функцию при температуре, которая бывает только в самых холодных и северных регионах нашей страны.

Преимущества ТРЕ уплотнений для оконных компаний:

сокращение рабочего места по протягиванию резины и ускорение процесса изготовления окон. Этот фактор особо привлекателен для компаний, находящихся в непрерывной борьбе за оптимизацию и рационализацию производственного процесса.
сокращение количества артикулов на складах
эстетические преимущества серого уплотнения для конечного потребителя.

Есть ли у этого варианта уплотнений недостатки? Годы работы производств на ТРЕ уплотнениях показали, что технологических проблем для перехода на этот вариант нет. Это делается достаточно просто на предприятиях с одно- и двух головочными сварочными станками. Для автоматических линий требуется навеска дополнительных опций по обработке сварных швов, и несколько более сложный цикл отладки машин и корректировки программного обеспечения. Но зато и результат тоже выше – окна с ТПЕ уплотнениями выскакивают, как горячие пирожки.

При грамотном исполнении и обработке сварного шва не возникает дополнительных точечных нагрузок на стеклопакет и уплотнений в притворах.

В качестве недостатка приходилось слышать о несколько худшей эстетике сварного шва в углах рам, что видно при открытом в поворотном положении окне. Но есть ли тут недостаток, это большой вопрос. Не так много времени остается окно открытым в поворотном положении, и стоит ли так тщательно обращать взор во внутренний угол рамы, если функциональные качества окон безупречны?

В некоторых случаях уплотнители приходится менять на окнах в построечных условиях, когда по тем или иным причинам уплотнение на окне было повреждено. В этом редком случае приходится в углах производить фрезеровку паза и применять ремонтное уплотнение.

Переход на систему уплотняющих профилей на основе ТРЕ, предпринятый компанией Funke является прогрессивным ходом компании. Годы работы на этой системе доказали правильность решения о ее внедрении в России.

ТПЭ – общее наименование термопластичных эластомеров, именуемых также термоэластопластами. ТПЭ представляет собой каучукоподобный материал, переработка которого может осуществляться с использованием термопластических технологий, таких как литье под давлением, двухкомпонентное формование или экструзия. Термопластичные эластомеры (ТПЭ) представляют собой соединения, производимые из термопластичных материалов, таких как ПП, ПБТ или ПА, в сочетании с мягким каучуковым материалом, чаще всего содержащим такие добавки, как масло и наполнитель.

В 60-е годы прошлого века термопластичные материалы стремительно завоевывали все новые и новые сферы. В те времена резиновые смеси (термореактопласты) уже приобрели популярность на автомобильном рынке, однако являлись довольно дорогостоящими, труднопроизводимыми и плохо поддающимися переработке.

Новые тенденции в моде (более яркие цвета, обрезинивание поверхностей и пр.) повлекли за собой увеличение спроса на мягкий, более дешевый и легко производимый материал. Этот рост продолжился и в 70-е годы, когда началось крупномасштабное производство ТПЭ.

В настоящее время существует широкий ассортимент различных типов термопластичных эластомеров (ТПЭ), например:

ТПЭ-О – термопластичные олефины (смеси жестких/мягких сортов с сонепрерывной структурой)
ТПЭ-С – стироловые соединения (СБС, СЭБС или СЭПС)
ТПЭ-В – вулканизованные соединения ПП/ЭПДМ
ТПЭ-Э – сополиэфирные соединения
ТПЭ-У – термопластичный полиуретан
ТПЭ-А – термопластичный полиамид

В повседневном употреблении “Э” зачастую отбрасывается, в результате чего речь идет о ТПО, ТПС, ТПВ, ТПЭ, ТПУ и ТПА.

Схематическая микроструктура ТПЭ-С (стиролового термопластичного эластомера) .

Все сочетания твердых и мягких сортов ТПЭ имеют свойства, аналогичные каучуку, и различаются только уровнями термостойкости, химической стойкости и гибкости, а также способностью к восстановлению после снятия нагрузки (остаточной деформацией при сжатии).

Недостатками ТПЭ по сравнению с традиционными термореактивными полимерами являются их более низкие эксплуатационные характеристики. ТПЭ имеют более низкую термостойкость, химическую стойкость и худшую формоустойчивость (остаточную деформацию сжатия) после воздействия нагрузки.

К основным преимуществам термопластичных эластомеров относятся более легкое превращение (и более низкие энергозатраты по сравнению с термореактопластами) посредством традиционных термопластических технологий, таких как литье под давлением, экструзия, горячее формование, выдувное формование и др. Кроме того, ТПЭ могут легко окрашиваться и переформовываться в различные термопласты с хорошим прилипанием.

ТПЭ производятся многими изготовителями компаундов, такими как Enplast и Ravago (Ensoft, Enflex, Sconablend), Kraiburg, Tecknor Apex, AES, Elasto, Softer, под такими фирменными наименованиями, как Dryflex, Sarlink, Monprene, Santoprene, Laprene и Forprene. В отдельных регионах также активно действуют более мелкие производители.

Производители нефтехимической продукции также осуществляют выпуск отдельных семейств ТПЭ, например, EG DSM со своей маркой Arnitel (ТПЭ-Э), Celanese с маркой Riteflex (ТПЭ-Э), DuPont с маркой Hytrel (ТПЭ-Э), Arkema с маркой Pebax (ТПА) и Dow с маркой Engage (ТПО).

Стирольные термоэластопласты (ТЭПы) (англ. аббревиатура TPE-S) объединяют класс полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе стирольных блок-сополимеров, таких как СБС (стирол-бутадиен-стирол) (англ. SBS) и СЕБС (стиро-этилен-бутилен-стирол) (англ. SEBS).

В состав ТЭПов входят:

• каучуки СБС, СЕБС — придают требуемую эластичность и мягкость,
• полиолефины — обеспечивают технологическую перерабатываемость материала на типовом экструзионном оборудовании,
• наполнители — улучшают технологичность процесса, снижают усадку,
• масла-мягчители — придают ТЭПам требуемую твердость,
• антиоксиданты — увеличивают стойкость ТЭПов к старению,
• УФ-стабилизаторы — повышают стойкость ТЭПов к воздействию УФ-излучения.

ТЭПы на основе стирольных каучуков в настоящее время успешно заменяют резины в таких областях, как:

1. Строительная отрасль. Замена EPDM-резины в уплотнителях на более технологичный и дешевый ТЭП, уплотняющие кольца для труб.

2. Автомобильная отрасль. Коврики автомобилей уже в большинстве случаев производят из ТЭПов, пыльники, колпаки, кордовые уплотнители для БелАЗов, уплотнители для стекол (в вагонах уплотнители на окнах серого цвета сделаны из ТЭПов) и прочие резиновые детали, у которых нет повышенных требований к эксплуатации.

3. Кабельная отрасль. Производство кабеля КГ, КГ-ХЛ и ПРС.

Средний темп роста потребления ТЭПов в мире составляет 6–7% ежегодно.

Использование ТЭПов в кабельной промышленности для производства кабеля КГ и КГ-ХЛ:
«Традиционная» технология производства кабеля КГ включала в себя «резиновую»
технологию. Процесс состоит из следующих технологических стадий:

1. Резиносмешение и подготовка смеси. Представляет собой резиносмеситель периодического действия с камерой от 200 л, куда оператор загружает брикеты каучука, добавки. Смесь перемешивается и выгружается на следующую стадию.

2. Вальцевание. Представляет собой вальцы, на которых происходит дополнительное перемешивание, снижение вязкости смеси, введение вулканизаторов, подогрев смеси перед последующей переработкой. По готовности смеси оператор делает надрез на вальце и протягивает образованное полотно до следующей стадии.

3. Экструдирование. Представляет собой червячный пресс с большим диаметром шнека (100–200 мм). Резиновая смесь поступает на шнек, далее под давлением выдавливается в формующую головку, через которую постоянно протягивается медная жила, в результате чего накладывается изоляция. Полученное изделие поступает на следующую стадию.

4. Вулканизация. Представляет собой протяженный термошкаф, где поддерживается заданная температура для сшивки (120–200 °С). Лимитирующим фактором на данном этапе (и соответственно — всего процесса) является время пребывания изделия в камере вулканизации. Скорость линии обычно находится в интервале 3–5 м/мин.

Как видно, данный процесс обладает рядом недостатков:
1. Высокая металлоемкость.
2. Большое количество обслуживающего персонала.
3. Вредность, т.к. люди работают и контактируют с вредными веществами (сажа, перекиси).
4. Отсутствие вторичной переработки.
5. Тихоходность процесса.

Процесс производства кабеля КГ из ТЭП состоит из следующих этапов:

1. Загрузка сырья в виде гранул в экструдер для ПВХ.
2. Наложение изоляции и оболочки по типовой технологии наложения.

Данный процесс обладает рядом преимуществ перед «резиновой» технологией:

1. Низкая металлоемкость. Переработка происходит на типовом оборудовании.
2. Низкое количество обслуживающего персонала.
3. Безвредность (при наличии общецеховой вентиляции).
4. Наличие вторичной переработки ТЭПов.
5. Быстроходный процесс.

В чем же отличия кабеля КГ в резиновой оболочке и оболочке из ТЭПа?

Для начала необходимо определить области применения данного кабеля, а это:

1. Шнуры с вилками для электроинструмента, который может работать на улице.
2. Удлинители и переноски, также для работы на улице.
3. Нестационарная прокладка для подключения электрооборудования, например на месторождениях от генератора до буровой установки.
4. Бытовое использование населением.
5. Подключение сварочных станков.

Требования к кабелю КГ и КГ-ХЛ изложены в ГОСТ 24334–80 «Кабели силовые для нестационарной прокладки».
Согласно данному стандарту, кабели подвергаются определенным испытаниям.

Данные испытания кабель из резины и ТЭПа проходят без проблем (кроме испытания на нераспространение горения, т.к. для данного вида кабеля применяются иные материалы).

Особо необходимо отметить следующие отличия:

1. Кабель из ТЭПа может работать при температуре +100 °С, в то время как кабель из резиновой оболочки — только до +75 °С, а некоторые и того меньше. Это связано с наличием в резине сшивающих агентов, которые при повышении температуры начинают «дошивать» резину, и она дубеет и трескается. А учитывая тот момент, что практически все работают по нижней зоне допуска сечения жилы, перегревы в кабеле обеспечены.

2. УФ-стойкость. Кабель из ТЭПа выдерживает испытание на воздействие солнечного излучения (п. 2.5.5) (должно проводиться по ГОСТ 20.57.406 (метод 211–1) или ГОСТ 16962.1 (метод 211–1)), в то время как резиновая оболочка не выдерживает, в результате чего производители пишут в своих стандартах следующую фразу:
«Гарантийный срок эксплуатации кабелей — 6 месяцев со дня ввода в эксплуатацию, но не позднее 12 месяцев со дня изготовления».

Из вышеизложенного следует, что ТЭП на основе СЕБС-каучука является достойным заменителем резины в производстве кабеля КГ и КГ-ХЛ.

Технологии [154]	Изделия [77]
Оборудование [42]	Сырье [111]
Обзоры рынков [179]	Интервью [97]
Репортаж [26]	Все статьи

Статьи публикуются с разрешения автора и обязательным указанием ссылки на источник

Редакция оплачивает на договорной основе
технические статьи, маркетинговые отчеты, рецептуры, обзоры рынка
и другую отраслевую информацию и права не ее размещение

Приглашаем специалистов к сотрудничеству в качестве внештатных авторов и консультантов!

По вопросам публикации и оплаты статей обращайтесь в редакцию:
Тел: +7 (499) 490-77-79
Прислать сообщение

История термопластичных эластомеров/каучуков (TPR / TPE)

Первый термопластичный эластомер стал доступен в 1959 году, и с тех пор появилось множество новых вариантов таких материалов. Существует шесть основных групп TPE, которые доступны коммерчески: стирольные блок-сополимеры (TPE-S), полиолефиновые смеси (TPE-O), эластомерные сплавы, термопластичные полиуретаны (TPE-U), термопластичные сополиэфиры (TPE-E) и термопластичные полиамиды (TPE-A).

Cвойства ТЭП

Несмотря на то, что ТЭП является термопластичным, он обладает эластичностью, аналогичной эластичности сшитого каучука. Ключевым индикатором является их мягкость или твердость, измеренная по шкале дюрометра Шора. Подобно сшитому каучуку, ТЭП доступны в виде очень мягких гелевых материалов от 20 Shore OO до 90 Shore A, после чего они входят в шкалу Shore D и могут быть произведены с целью получения значения твердости до 85 Shore D, которая обозначает очень твердый материал.

Конструкторы все чаще используют ТЭП из-за значительной экономии затрат, потому что их можно обрабатывать на оборудовании для переработки пластмасс. Обычный каучук, как натуральный, так и синтетический, представляет собой термореактивный материал, который должен подвергаться химической реакции сшивания во время формования или экструзии, обычно называемой вулканизацией. Благодаря этому процессу ТЭП обычно не обрабатывается в стандартном оборудовании для термопластов. Время, необходимое для завершения реакции вулканизации, зависит от многих факторов, однако в основном, это где-то между 1 минутой и несколькими часами. С другой стороны, термопластичные формовочные и экструзионные процессы, используемые для ТЭП, избегают стадии поперечной сшивки и могут достигать очень быстрых циклов, которые могут составлять всего 20 секунд. Для защиты окружающей среды затраты на издержки требуют, чтобы все больше и больше материалов подлежало переработке. Отходы от обработки ТЭП, отбракованные детали или продукты конечного использования можно легко перерабатывать, тогда как большинство термореактивных эластомеров заканчивают свою жизнь на полигоне.

Дополнительные преимущества по сравнению с термореактивной резиной, обеспечиваемые ТЭП, включают отличную цветоустойчивость и меньшую плотность.

Вот почему ТЭП являются одними из самых быстрорастущих сегментов пластмасс:

Основные показатели

Отличная износостойкость при изгибе
Хорошие электрические свойства
орошая стойкость к разрыву и истиранию.
Устойчивость к низким и высоким температурам от -30 до + 140 ° С
Высокая стойкость к ударам
Низкий удельный вес
Отличная стойкость к химикатам и атмосферному воздействию
Совместная инъекция и совместная экструзия с полиолефинами и некоторыми инженерными пластмассами
Возможность окраски в любой цвет

Виды ТЭП (TPE)

Существует шесть основных групп ТЭП (TPE), доступных в продаже, и они перечислены в приблизительно возрастающем ценовом порядке:

Стирольные блок-сополимеры (SBS,TPE-S) основаны на двухфазных блок-сополимерах с твердыми и мягкими сегментами. Блоки стирольных концов обеспечивают термопластичные свойства, а бутадиеновые средние блоки обеспечивают эластомерные свойства. SBS, вероятно, имеет самый большой объем производства, и обычно используется в обуви, адгезивах, модификации битума, уплотнениях и рукоятках с более низкой спецификацией, где устойчивость к химическим веществам и старение имеют низкий приоритет. SBS при гидрировании превращается в SEBS, так как устранение связей C = C в бутадиеновом компоненте приводит к получению промежуточного блока этилена и бутилена, поэтому используется аббревиатура SEBS. SEBS характеризуется значительно улучшенной термостойкостью, механическими свойствами и химической стойкостью.
Термопластичные полиолефины (TPE-O или TPO). Эти материалы представляют собой смеси полипропилена (PP) и несшитого EPDM-каучука, в некоторых случаях присутствует низкая степень поперечной сшивки для повышения свойств терморезистентности и сжатия. Они используются в применениях, где требуется повышенная ударная вязкость по сравнению со стандартными сополимерами полипропилена, например, в автомобильных бамперах и приборных панелях. Свойства ограничены верхним пределом шкалы твердости, обычно 80 Shore A, и ограниченными эластомерными свойствами.
Термопластические вулканизаты (TPE-V или TPV). Эти материалы являются следующим шагом по показателям от TPE-O. Это также соединения из полипропилена и EPDM, однако они динамически вулканизированы на стадии смешения. Данный материал стал хорошим заменителем EPDM в автомобильных уплотнениях, уплотнениях труб и других применений, где требуется термостойкость до 120 C. Значения твердости по Шору обычно составляют от 45 А до 45 D. В настоящее время внедряется ряд новых TPE-V, называемых «Super TPVs», которые основаны на инженерных пластмассах, смешанных с высокоэффективными эластомерами, которые могут обеспечить значительно улучшенную тепловую и химическую стойкость.
Термопластичные полиуретаны (TPE-U или TPU). Эти материалы могут быть основаны на полиэфирных или полиэфир-уретановых типах и используются в тех случаях, когда изделие требует отличной прочности на разрыв, стойкости к истиранию и износостойкости. Примеры включают подошвы для обуви, промышленные ремни, лыжные ботинки, а также проволоку и кабель. Твердость ограничивается верхним краем шкалы Shore A, обычно 80 Shore A.
Термопластичные сополиэфиры (TPE-E или COPE или TEEE) используются там, где требуется повышенная химическая стойкость и термостойкость до 140 С. Они также обладают хорошей устойчивостью к усталости и прочности на разрыв и поэтому используются в автомобильных применениях, а также для производства промышленных шлангов. Верхний предел твердости по Шору между 85А и 75D.
Термопластические полиэфирные блок-амиды (TPE-A). Эти продукты обладают хорошей термостойкостью, имеют хорошую химическую стойкость и склеивание с полиамидными пластмассами. Их применения включают кабельные оболочки и аэрокосмические компоненты.

Из-за широкого спектра ТЭП и постоянно расширяющихся применений крайне важно, чтобы инженеры и конструкторы изделий, использующих ТЭП, оставались в курсе последних новшеств от поставщиков отрасли. Ниже приведен список показателей, которых можно достичь с помощью материалов TPE.

Термопластичные эластомеры (ТПЭ) представляют собой важный класс материалов и могут быть использованы в широком спектре промышленности. В общем, ТПЭ охватывают множество различных типов структур полимерных материалов и отличаются тем, что они являются мягкими и гибкими, как термореактивная резина, и в то же время могут обрабатываться в расплаве и перерабатываться, как термопласты.

ТПЭ определены Международным институтом производителей синтетического каучука как:

«Полимеры, полимерные смеси или соединения, которые выше температур плавления проявляют термопластичный характер, позволяющий им формоваться в изготовленные изделия, и которые в пределах своего расчетного температурного диапазона обладают эластомерными свойствами без сшивания во время изготовления. Этот процесс является обратимым, и продукт может быть переработан и переделан».

Структура термопластичных эластомеров TPE

По существу, ТПЭ представляют собой блок-сополимеров или физическую смесь полимеров, которые проявляют одновременно термопластичные и эластомерные свойства. Как семейство, ТПЭ охватывают особую группу полимерных материалов, которые подвергаются высокому уровню упругой деформации без сшивания. Они демонстрируют характеристики как термопластов, так и термореактивных каучуков одновременно.

Конструктивно ТПЭ делятся на две категории: смеси и блок-сополимеры. Независимо от того, является ли TPE смесью или блок-сополимером, полимерная система имеет кристаллические и аморфные состояния. Для смесей это достигается механической смесью полукристаллических и аморфных полимеров. Альтернативно, блок-сополимеров состоит из отдельных блоков кристаллических и аморфных в одной полимерной цепи. Эта двойственность структуры объясняет уникальные свойства TPE.

Кристаллические, известные как жесткий блок, имеют упорядоченную, запертую структуру, которая придает материалу термопластичные свойства. Относительно плотно упакованная кристаллическая фаза и связанные с ней межмолекулярные силы, удерживающие цепи, создают молекулярную структуру, которая в некоторой степени имитирует сшитую конфигурацию внутри материала.
Аморфные вещества, известные как твёрдый блок, имеют неупорядоченную структуру, которая придает материалу эластомерный характер. Это связано с большим свободным объемом внутри молекулярной структуры, что обеспечивает большее молекулярное движение. Функциональность жестких блоков и мягких блоков одинакова как для смешанных, так и для блок-сополимерных ТПЭ.

Основанные на блок-сополимере ТПЭ основаны на полимерах, которые имеют твердые и мягкие блоки вдоль основной полимерной цепи. В качестве объемного отклика затвердевание из расплавленного состояния приводит к слиянию кристаллических веществ в твердые блоки, что приводит к характерному термопластичному поведению. И наоборот, аморфные вещества образуют эластомерные мостики, также известные как связующие молекулы, представляющие собой твёрдые блоки, которые придают эластомерное поведение.

Независимо от того, является ли материал ТПЭ сополимером или смесью, твёрдый блок будет иметь температуру плавления или реже температуру стеклования, значительно превышающую комнатную температуру. Соответственно, твёрдый блок будет иметь температуру стеклования или реже температуру плавления, значительно ниже комнатной температуры.

Специфические свойства могут быть получены и адаптированы путем выборочного сочетания структуры и соотношений отдельных фаз. Хотя и жесткая, и твёрдая фазы вносят вклад в общие физические и механические свойства TPE, некоторые ключевые свойства могут быть более тесно связаны с одним или другим веществом. Некоторые ключевые свойства, связанные с отдельными фазами.

Виды TPE (ТПЭ) и каучуков

Существует шесть общих классов коммерческих TPE:

стирольные блок-сополимеры (SBC): блок-сополимеры и терполимеры стирола и бутадиена;
полиолефиновые смеси (TPO): смеси полипропилена и несшитого поли (этиленпропилендиен мономера) (EPDM) каучука;
эластомерные сплавы (TPV): смеси полипропилена и вулканизированного (сшитого) каучука EPDM;
термопластичные полиуретаны (TPU): линейные сегментированные блок-сополимеры, образованные реакцией диизоцианатов с короткоцепочечными диолами и диизоцианатов с длинноцепочечными диолами;
термопластичные сополиэфиры (COPE): сополимеры бифункциональных ароматических сложных полиэфиров с эфирными связями;
термопластичные полиамиды (PEPA): сополимеры, полученные поликонденсацией полиамида карбоновой кислоты с простым спиртовым концевым полиэфиром.

Термрреактивная резина, каучуки EPDM и другие

В отличие от термопластичных эластомеров, термореактивные каучуки представляют собой однофазные материалы без двойной твердой и гибкой фаз. Каучуковые материалы представляют собой макромолекулы натурального или синтетического полимера и могут быть полимеризованы в виде гомополимеров или статистических сополимеров / терполимеров.

Структура каучука аморфная, исключая кристаллические вещества. Из-за этого резиновые материалы подвергаются стеклованию, но не имеют точки плавления. По определению, термореактивные резиновые материалы имеют температуру стеклования ниже комнатной температуры. Это контрастирует с термореактивными пластиковыми материалами, которые имеют температуру стеклования выше условий окружающей среды.

Существует большое разнообразие типов термореактивных резиновых материалов, причем следующие представляют некоторые из наиболее распространенных с их общими сокращениями:

этиленпропилендиеновый мономерный каучук (EPDM);
натуральный каучук (NR);
полиизопрен (IR);
полихлоропрен (CR);
бутадиен-стирольный каучук (SBR);
нитрил-бутадиеновый каучук (NBR);
бутилкаучук (IIR);
полибутадиен (BR);
эпихлоргидрин (ECO);
фторированный углеводород (FKM);
силиконовая резина (Q).

Процесс сшивания в термореактивной резине представляет собой химическую реакцию, которая протекает при относительно высокой температуре в процессе формования. Наиболее распространенными сшивающими агентами являются сера, серосодержащие химические вещества и пероксиды.

Как термопластичные эластомеры, так и термореактивные каучуковые материалы получают свои основные свойства от основного полимера. Однако оба типа материалов содержат составные добавки, которые модифицируют и улучшают конечные свойства соединений. Эти добавки обычно включают армирующие наполнители, не усиливающие наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и антидеградирующие вещества, технологические добавки и многие типы специальных усилителей производительности. Термореактивные резиновые смеси также содержат отвердители, активаторы и ускорители отверждения для усиления процесса сшивания.

Сравнение TPE, TPE-S и EPDM

На базовом уровне термопластичные эластомеры проявляют некоторые характеристики термореактивного каучука, но при высокой температуре плавления или размягчения они могут перерабатываться в расплаве, как термопласты. Это позволяет повторно обрабатывать TPE и подвергать их повторной обработке. С точки зрения тех, кто знаком с термопластами, ТПЭ обеспечивают простоту изготовления и гибкость конструкции, которой нет у термореактивной резины.

Одной из последних разработок в области термоэластопластов является TPE-S, где в качестве каучука использован стирол-этилен-бутилен-стирольный блок-сополимер (SEBS).

По сравнению с другими термопластичными материалами, TPE-S обладают преимуществами в свойствах:

мягкость: низкая твердость;
гибкость: низкий модуль;
высокая сопротивляемость удару;
регулируемую твердость по Шору А (от 30 до 95 ед.)
морозостойкость;
сопротивление разрыву и истиранию;
сопротивление усталости;
желаемый набор компрессии;
широкий диапазон температур использования;
химическая устойчивость;
низкий удельный вес.

Тем не менее, термореактивные резиновые смеси предлагают отличные эксплуатационные преимущества по сравнению с TPE из-за их сшитой структуры. Абсолютные свойства будут сильно зависеть от конкретных сравниваемых соединений. Преимущества TPE преобладают в области обработки, в то время как преимущества, указанные в легкости компаундирования и легкости формования, основаны на своей точке зрения. У тех, кто знаком с работой с термореактивными смесями, могут быть разногласия.

Оба типа материалов: термопластичные эластомеры и термореактивные каучуки, представляют собой различные классы полимерных материалов, предлагающих широкий спектр свойств. Сравнение показывает, что присущие свойства зависят от различных структур, включающих два набора материалов, а также от добавок к составам.

Свойства материала	ПВХ (PVC)	EPDM	TPE-S
Прочность на разрыв (МПа)	11	9	13
Электрическое сопротивление при 20°С (Ом×см)	1×10 -11	1×10 -9	8,9×10 -11
Температура стеклования (°С)	-40	-50	-50
Удлинение на разрыв (%)	450	250	480
Истираемость (м 3 /ТДж)	14,9	100	16,1
Удлинение, после выдержки при 100°С, 7 дней (%)	90	60	90
Усадка материала в год (%)	1	>3	0,5
Допустимая температура эксплуатации (°С)	-30 - +80	-50 - +100	-40 - +90
Твёрдость по Шору А (усл. единиц)	50-80	45-75	50-95
Инертность к поликарбонату	Нейтрален	Агрессивен	Нейтрален
Стойкость к маслам	Нейтрален	Нейтрален	Нейтрален
Горючесть материала	Горит	Горит	Затухание
УФ-светостойкость	Устойчив	Устойчив	Устойчив
Восстанавливаемость после сжатия при -20°С (%)	0,39	0,38	0,39
Запах	Нет	Есть	Нет

Лучший материал для конкретного применения будет зависеть от многих параметров, включая конструкцию компонента и условия эксплуатации. Производитель уплотнителей TM POLI, хорошо знаком как с термопластичными эластомерами, так и с термореактивными каучуками, для того, чтобы выбрать для Вас наиболее подходящий материал уплотнителя и обеспечить наилучшие шансы на успех Вашего конечного продукта.

Читайте также: