热塑性弹性体(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦称热塑性橡胶(Thermoplastic Rubber-TPR 或 Thermoplastic Vulcanizate-TPV)是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性的材料。在正常使用温度下，一相 为流体(使温度高于它的 Tg─玻璃化温度)，另一相为固体(使温度不高于它的 Tg 或等于 Tg)，并且两相之 间存在相互作用。即在常温下显示橡胶弹性，高温下又能塑化成型的高分子材料，具有类似于橡胶的力 学性能及使用性能、又能按热塑性塑料来加工和回收，它在塑料和橡胶之间架起了一座桥梁。因此， 热塑性弹性体可象热塑性塑料那样快速、有效的、经济的加工橡胶制品。就加工而言，它是一种塑料； 就性质而言，它又是一种橡胶。热可塑性弹性体有许多优于热固性橡胶的特点。最近 30 多年来，热塑 性弹性体作为第三代橡胶在世界各地取得了极为迅猛的发展。现在，热塑性弹性体的产量早已逾越第二 代的液体橡胶，成为当今橡胶工业的又一新型材料。 最早商业化的热塑性弹性体是 20 世纪 50 年代开发出的聚氨酯类热塑性弹性体，20 纪 60 年代早期出现 了 SBS，从 20 世纪 70 年代到 90 年代热塑性弹性体呈现迅速增长趋势，1970～1990 年间，在全球范围 内，热塑性弹性体的用量以 8％～9％的年上涨的速度递增，现阶段可以说正处于热塑性弹性体发展接近成 熟的时期。热塑性弹性体已成为材料领域中不可忽视的一族。 目前，热塑性弹性体尚无统一的命名，习惯以英文字母缩写语 TPR 表示热塑性橡胶，TPE 表示热塑性弹 性体，两者在有关联的资料著作中均有使用。为统一起见，都以 TPE 或热塑性弹性体称之。目前国内对热塑 性苯乙烯--丁二烯嵌段共聚物则称之为 SBS(styrene-butadiene-styren block copolymer)，热塑性异 戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物称为 SIS(styrene-isoprene block copolymer)，饱和型 SBS 则称之为 SEBS， 即 Styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer 的缩写，就是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌 段共聚物。其它各类热塑性弹性体均以生产厂商的商品名称称之。我国也采用 SBS 的代号，表示热塑性 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，习惯称为热塑性丁苯橡胶。

  透射电镜下的 TPE 照片 正是由于这种聚合物链结构特点有交联状态的可塑性，因而本弹性体在常温下显示硫化胶的弹性，强度 和变形特征等物理机械性能。另一方面，在高温下硬段会软化或溶化，呈现塑性流动性。在加压，加温 等条件下采用纳米填充技术，动态交联技术加入多种改性辅料(阻燃、耐候、耐黄变稳定剂)，密炼或经 双螺杆挤出，切粒干燥而成本产品。 热塑性弹性体根据其组成和形态可分为三类

  加氢 SBS 应用新增长点大多数来源于软触摸制品、汽车工业等新应用，使配混料需求量开始上涨较快。2002 年 SBS 加工应用(不包括胶粘剂和沥青改性)增长 6-7%，2003 年将增长 7-8%。中国和太平洋沿岸国家的制鞋工 业是 SBS 主要消费领域。SBS 在小型物品和体育用品方面的应用增长也很快。 目前，热塑性聚氨酯应用以年均 6.3%的速率增长，主要使用在於汽车业预计未来热塑性聚氨酯在日用品和 体育用品上应用会有所突破。 主要用於取代 PVC 和橡胶， 以及扩大软触摸方面的应用。 瑞士谘询公司 Maack 业务服务(MBS)公司认为硫化热塑性弹性体(TPV)是增长最快的 TPE，欧洲消费年均增长 7.5%，而在汽车 上应用年均增长接近 15%。作为一种新产品和新技术，TPV 在耐候密封应用方面有巨大增长潜力，可以 有效克服传统产品抗蠕变性差和压缩变形大的缺点。 硫化热塑性弹性体质量轻、 设计自由度大、 成本低， 这些都是大型汽车原始设备制造厂商愿意采用 TPV 的原因。硫化热塑性弹性体耐候密封料将替代 TPDM 橡胶，年需求量增长率将在 10%以上。2002 年硫化热塑性弹性体占北美汽车密封商品市场不到 5%，但到 2010 年，预计占有份额将会超过 40%。随着耐高温处理的 TPV 的推出，TPV 在汽车机罩上的应用也会扩 大。Zeon 公司正在商业化推出能承受 150℃的硫化热塑性弹性体产品，这样一种材料噪音小、不发粘、耐合 成油和润滑液。 技术进步不断拓宽 TPE 产品性能範围，为用户更好的提供更多选择的可能性。PolyOne 公司和 DDE 公司正在合作开发以 DDE 公司的茂金属聚烯烃为基础树脂的新材料。Zeon 化学品公司正与先进弹体 系统(AES)公司合作开发耐高温 TPV。苏威工程聚合物公司与热塑性弹性体系统(TRS)公司合作提供合适 於汽车的硫化热塑性弹性体产品。 公司和 BASF 美国公司开发软触摸应用的热塑性弹性体及与其结合 GLS 的硬基材。此外，TPE 还以淋膜背胶的方式被开发为环保背胶、薄膜产品，以取代传统的 PVC 延压背胶 产品。

  化学性能优越： 耐一般化学品（水、酸、碱、醇类溶剂）； 可在溶剂中加工，可短期浸泡于溶剂或油

  中； 无毒性； 良好的抗紫外线辐射及抗氧化性能，可使用于户外环境； 粘结性能好，选用合宜的胶 粘技术可直接与真皮合成或人造皮革表面牢固粘合。

  生产加工优势： 无需硫化即具有传统硫化橡胶之特性，节省硫化剂及促进剂等辅助原料； 适合注塑成 型、压铸成型、热熔和溶解涂层等多种工艺； 边料、余料和废料等可完全回收再利用，且不改变性能， 降低浪费； 简化加工工艺，节约加工能耗与设备资源，加工周期短，降低生产所带来的成本，提高工效； 加工 设备及工艺简单，节省生产空间，降低不合格品率； 产品无毒，无刺激性气味，对环境、设备及人员 无伤害； 材料可反复使用，边脚废料可回收，可以说生产中无废料； 加工助剂和配合剂较少，可节省 产品质量控制和检测的费用；产品尺寸精度高、质量更易于控制；材料比重少，且可调； 可直接与 PP、 ABS 等多种塑料掺混而制成特种塑料合金。

  物理性能优越： 良好的外观质感，触感温和，易着色，色调均一，稳定；可调的物性，提供广阔的产

  品设计空间； 力学性能可比硫化橡胶，但无须硫化交联；硬度范围宽阔，自 SHORE-A 0 度至 SHORE-D 70 度可调； 耐拉伸性能优异，抗张强度最高可达十几个 Mpa,断裂伸长率最高可达十倍以上； 长期耐温可 超过 70℃， 低温度的环境性能好， 在-60℃温度下仍能保持良好的绕曲性； 良好的电绝缘性及耐电压特性。 具有突出的防滑性能，耐磨性和耐候性能

  DuPont Hytrel 用来制造耐油和耐热的导管 汽车和日用品消费是拉动热塑性弹性体消费增长的重要的因素，不同品种的热塑性弹性体增长率不相同。 美国亨斯迈公司汽车业务曾预计，2003 年 TPO 在汽车上应用年均增长率将大於 10%。TPO 将更多地用於 新车内装饰件和外装饰件，未来 5 年 TPO 在汽车内装饰件上应用消费增长率将达两位数。2001 年 TPE 在 全世界汽车内装饰件和外装饰件的消费占 TPE 总量的 7%，2005 年将提高为 15%，随着反应器直接制备的 TPO(RTPO)不断赢得新的市场占有率，配混法制 TPO(CTPO)和 RTPO 的各种牌号将会赢取更多的市场。预计 2006 年 TPE 在汽车上用量可达 60 万吨。美国 Freeonia 公司预计，2006 年前，由於共聚酯弹性体新型 薄膜和片材开发成功，世界顶层盖用共聚酯弹性体需求年均增幅为 8%。

  热塑性弹性体具有硫化橡胶的物理机械性能和软质塑料的工艺加工性能。由于不需再像橡胶那样经过热 硫化，因而使用简单的塑料加工机械就可以很容易地制成最终产品。它的这一特点，使橡胶工业生产流程 缩短了 1／4，节约能耗 25%-40%，提高效率 10-20 倍，堪称橡胶工业又一次材料和工艺技术革命。 热塑性弹性体 TPR，TPE 是一种具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工的特征，具 有环保无毒安全，硬度范围广，有优良的着色性，触感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优 越，无须硫化，能循环使用减少相关成本，既可以二次注塑成型，与 PP、PE、PC、PS、ABS 等基体材料包 覆粘合，也可以单独成型。 热塑性弹性体既具有热塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡胶的物理性能，可谓是塑料和橡胶优点的优 势组合。热塑性弹性体正在大肆占领原本只属于硫化橡胶的领地。近十余年来，电子电器、通讯与汽车 行业的加快速度进行发展带动了热塑性弹性体市的快速地发展。 TPE 的优点：

  热塑性弹性体的缺点： TPE 的耐热性不如橡胶，随着温度上升而物性下降幅度较大，因而适合使用的范围受到限制。同时，压缩变形、 弹回性、耐久性等同橡胶相比较差，价格上也往往高于同类的橡胶。但总的说来，TPE 的优点仍十分突 出，而缺点则在一直在改进之中，作为一种节能环保的橡胶新型原料，发展前途十分看好。

  热塑性弹性体（Thermoplastic elastomer，TPE）是物理性能介于橡胶和塑料之间的一类高分子材料，它既具有 橡胶的弹性，又具有塑料的易加工性。这些特性早在 1926 年 Waldo Semon 研究 PVC 时就发现了。随着共混技术和嵌 段、接枝等共聚技术的进展，世界各地的研究者和公司又相继开发成功了多类具有这种特性的高分子材料，如热塑性聚氨酯 （TPU）、苯乙烯类 TPE（SBC）、热塑性动态硫化胶（TPV）、聚酯型 TPE（TPEE）、聚酰胺型 TPE（TPAE）、离聚体 型 TPE 等等。 各类 TPE 几乎都有一个共同的特点， 那就是在分子的凝聚态结构中都存在微观相分离和热可逆的约束形式。 分离的 两相称作弹性相和硬相，弹性相提供类似橡胶的弹性和柔软性，而硬相既提供刚性和强度，又提供热可逆的约束形式，这些 约束形式在非动态硫化胶类 TPE 中还起到物理交联点的作用， 使弹性相象硫化橡胶一样具有优良的弹性和强度。 至今人们在 进行 TPE 的分子设计时所依赖的热可逆约束形式主要有三种，包括结晶相、冻结相和离子簇。氢键也是热可逆的约束形式， 但一般仅在上述三种形式中起辅助作用。 从各种商品化 TPE 的对比情况看来，它们在结构、特性与合成方法上都有许多差异（见表 1-1）。其中 TPU、TPV、 TPEE、TPAE 相对于 SBC、TPO、CPE 来讲，综合性能更优异，可以认为是 TPE 中档次较高的品种。 TPE 的应用领域涉及汽车、电子、电气、建筑、工程及日常生活用品等多方面，其使用的最终形态包括各种护套、管材、 电线电缆、垫片、零配件、鞋件、密封条、输送带、涂料、油漆、粘合剂、热熔胶、纤维等。可以说，TPE 工业发展到现在， 已经具有相当成熟的水平，其商业地位也日显重要了。

  嵌段共聚物型，如苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性聚氨酯、聚酯类、聚酰胺类等； 橡胶与塑料的共混物， 其中橡胶未交联(TPO)。 PP／EPDM 共混物、 如 PE／EPDM 共混物和 NBR／PVC 共混物，这种热塑性弹性体两相间的相互作用很弱，一般以塑料相为连续相，或者为共连续相； 橡胶与塑料的共混物，其中橡胶相高度交联并细分散于连续的塑料相中(TPV)。此类热塑性弹性 体是由第二类热塑性弹性体通过动态硫化的方式制成的商品化的热塑性弹性体，通常是以 PP 为 塑料相，交联的 EPDM、NBR、NR、IIR 和 EVA 等为分散相。此类热塑性弹性体的力学性能和使用 性能与传统的橡胶硫化胶最为接近。

  热塑性弹性体 TPE 的结构示意图 世界上已工业化生产的 TPE 有：苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、 TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类 和乙烯类等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。它们是由在主链上通过形成硬链段的树 脂相和软链段的橡胶相，相互牢固组合在一起而成的。TPE 的制造方法，大致可分为化学聚合和机械共 混两大类型。前者是以聚合物的形态单独出现的，有主链共聚、接技共聚和离子聚合之分。后者主要是 橡胶与树脂的共混物，其中还有以交联硫化出现的动态硫化胶(TPE—TPV)和互穿网络的聚合物 (TPE—IPN)。 热塑性弹性体具有多种可能的结构，最根本的一条是需要有至少两个互相分散的聚合物相，聚合物链的 结构特点是由化学组成不同的树脂(硬段)和橡胶段(软段)构成。硬段的链段向作用力形成物理交联， 软段则是具有较大旋转能力的高弹性链段。而软段又以适当的次序排列并以适当的方式连接起来，硬段 的这种物理交联是可逆的，即可在高温下失去约束大分子的能力呈现塑性，降至常温时这些交联又恢 复，而起类似硫化橡胶交联的作有用。