如何为注塑成型选择合适的热塑性弹性体 (TPE):实用指南
我们有时会收到关于热塑性弹性体 (TPE) 与热固性弹性体有何不同,以及各种TPE中哪种最适合特定零件的问题。热塑性零件与热固性零件最根本的区别之一,在于零件成型时发生的化学反应。
关键在于键合……化学键
热塑性弹性体 (TPE) 与热固性弹性体的分子连接方式不同。另一区别是TPE可在传统注塑机上加工。树脂加热至熔点以上,注入模具成型,再由模具冷却固化为最终形态。
同时,液态硅橡胶 (LSR) 等热固性弹性体在较低温度下注塑成型,然后模具的高温使聚合物发生化学交联。这增强了分子间的键合。
两者的一个巨大区别是:因为成型过程中不发生交联,TPE零件可回到熔融状态,从而允许回收利用。
TPE还提供优势:可在与标准热塑性树脂相同的设备上加工,允许包胶或多色注塑等更优化的工艺。
Triax Technologies利用TPE包胶与基材化学键合,为其物联网可穿戴设备创建防水密封。
热塑性弹性体的类型
根据化学成分和结构,TPE可分为六大类:
- TPV:热塑性硫化物
- TPU:热塑性聚氨酯
- TPO:热塑性烯烃
- SBC:苯乙烯嵌段共聚物
- COPE:共聚酯弹性体
- PEBA:聚醚嵌段酰胺
每种TPE类型甚至每种亚型配方之间可能存在巨大差异,因此考虑零件寿命和成本时,选择正确材料非常重要。
| TPE类型 | 商品名 | 耐化学性 | 尺寸稳定性 | 密度 | 高抗拉强度? | 肖氏硬度范围 | 连续使用温度极限 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TPV |
| 良好 | 良好 | 高 | 中等 | 40A至50D | 135°C |
| TPU |
| 优异(聚酯基配方) | 良好(含添加剂) | 高 | 是 | 65A至80D | 120°C |
| TPO |
| 良好 | 良好 | 低 | 是 | 75A至80D | 120°C |
| SBC |
| 有限 | 良好 | 低 | 低到中等 | 15A至50D | 110°C |
| COPE |
| 良好 | 良好 | 高 | 是 | 90A至80D | 140°C |
| PEBA |
| 良好 | 良好 | 低 | 是 | 80A至75D | 170°C |
TPV – 热塑性硫化物
这是一种硬质热塑性材料,其聚合物基质中分散着较软的交联橡胶区域。总体提供“柔软”手感、哑光表面和高永久压缩变形。注意:不提供透明等级。
应用: 密封件、护套和垫圈、缓冲垫、引擎盖下应用
TPU – 热塑性聚氨酯
这是一种嵌段共聚物,其分子骨架上含有交替的硬段和软段,含有氨酯键。TPU以其中高硬度、良好透明度、中等永久压缩变形、优异的耐磨、耐磨损和耐撕裂性著称。适合户外应用,成型前必须干燥。价格也相对较贵。TPU也是唯一可用于3D打印的TPE。
应用: 保护壳、运动器材、医疗设备、鞋类、直排轮滑轮
TPO – 热塑性烯烃
这是一种“硬质”聚烯烃(通常为聚丙烯)与“软质”非交联橡胶区域的共混物。其高硬度产出坚韧产品,具有高冲击强度。某些等级耐候。具有低永久压缩变形,且与TPU不同,价格相对便宜。
应用: 汽车内饰:仪表板、保险杠、车顶
SBC – 苯乙烯嵌段共聚物
这些塑料由硬质苯乙烯区域和“软质”弹性区域交替排列成块组成,通常与更刚性的聚合物(如聚丙烯)混合。SBC种类繁多,性能常取决于具体配方。SBC是所有TPE中最软、最柔韧的。具有光泽表面、高伸长率、良好透明度和耐磨性。
应用: 软触感手柄、按钮、旋钮、把手;凝胶嵌件
COPE – 共聚酯弹性体
COPE由硬质结晶聚酯区域和软质非晶段组成。以其高耐温性、撕裂强度和冲击强度著称。也具有良好的抗蠕变性和低吸湿性。
应用: 家具、汽车护套、保险杠、假肢
PEBA – 聚醚嵌段酰胺
这种共聚物由硬质聚酰胺块与软质弹性体块交替组成。PEBA以其良好的弯曲疲劳、蠕变和冲击耐受性著称。在高温下表现良好,永久压缩变形低。
应用: 医疗设备、运动器材、电子产品
复合材料
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