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彈性體

彈性體泛指在除去外力后能恢復原狀的材料,然而具有彈性的材料并不一定是彈性體。彈性體只是在弱應力下形變顯著,應力松弛后能迅速恢復到接近原有狀態和尺寸的高分子材料。熱塑性彈性體是彈性體一類重要組成,兩種概念不可混為一談。
彈性體
介紹
彈性體是一種性能獨特的人造熱可塑性彈性體,具有非常廣泛的用途。良好的外觀質感,觸感溫和,易著色,色調均一,穩定;耐一般化學品(水、酸、堿、醇類溶劑);無需硫化即具有傳統硫化橡膠之特性,節省硫化劑促進劑等輔助原料。弱點:不耐高溫,高溫下絕緣性能變差、外形改變。

首先根據美國測量與材料協會(ASTM)頒布的ASTM D1566-07a標準,“Standard Terminology Relating to Rubber(橡膠相關標準術語學)”來辨析一下這兩個詞的定義及其涵蓋范圍。

發展歷史
下面再簡單介紹一下橡膠、彈性體這些詞產生的歷史背景?脊叛芯勘砻飨鹉z這種材料3500年前就被人類做成皮筋用來將石斧和手柄綁扎在一起、制成小球、實心或空心的人形小雕像(G. Heinrich, et al. Reinforcement of elastomers. Current Opinion in Solid State and Materials Science 6 (2002) 195–203)。因橡膠這種材料是從南美洲三葉橡膠樹割開樹皮流出的白色漿液得到的被當地土著人稱為“Cahuchu”,意為“樹之眼淚”。

1493-1496年哥倫布第二次來到南美洲,發現海地土著人用橡膠制成的小球具有高彈性,將其作為奇珍帶回了歐洲。后來人們發現這些橡膠球能夠擦除鉛筆的痕跡,就給這種材料命名為“擦子”,英文就是“Rubber”了(英文“Rub”就是擦除擦掉的意思)。這是的rubber就是指天然橡膠了。1839年美國人Goodyear發明了橡膠的硫化,就是使線形的橡膠大分子被交聯成三維網絡結構(不溶解可熔融)工藝方法,從而奠定了近代橡膠加工工業的基礎。

后來在研究天然橡膠分子結構的基礎上,人類又相繼發明了很多種聚合物與天然橡膠具有類似的高彈性,但是硫化工藝還是這些聚合物在加工中不可或缺的獨特工藝,因而也稱它們為橡膠,但在橡膠前加“合成”以與從天然植物中獲得的橡膠相區別。

但是在上個世紀70年代,出現了一種不需硫化而只需用簡單塑料工藝即可加工的具有橡膠彈性的熱塑性高分子材料,其分子結構和加工工藝特征與天然橡膠和合成橡膠有明顯的不同,再使用橡膠來命名已經不合適了。為了與一般的塑性體相區分,人們將這類高分子材料稱為”elastomer”中文就是彈性體了。

“elasticity和elastic”在英文中就是彈性和有彈性的意思。后來彈性體的含義在學術界得到了不斷的擴展。在上個世紀九十年代,彈性體指熱塑性彈性體和不能用硫黃硫化的各種特殊飽和橡膠(于清溪.橡膠原材料手冊.化學工業出版社)。目前“彈性體”更擴展為具有彈性的聚合物的總稱。

分類介紹
彈性體分類

根據彈性體是否可塑化可以分為熱固性彈性體,熱塑性彈性體二大類。熱固性彈性體,這也就是傳統意義的橡膠(Rubber),熱塑性彈性體(ThermoPLAstic elastomer),縮寫為TPE,為上世紀90年代開始逐漸被越來越多的商業化應用。這個分類同樣也說明了這二類彈性體加工所采用的是二種不同的方式:橡膠用熱固性設備加工,TPE采用熱塑性設備加工。

由以上的傳統歷史背景所知,目前尤其在國內當談到彈性體的時候,所指的通常是熱塑性彈性體,而并不包含橡膠的含義,這也影響到了一些具體的技術交流。但隨著時間的推移,以及一些國外書籍的引入,將改變大家約定俗成的觀念。(彈性體手冊(第二版) 吳棣華等譯)

彈性體按材質分類

彈性體按照原料組成分類如下:

1、傳統橡膠(Rubber):

①不飽和橡膠

天然橡膠 Natural rubber (NR)

異戊橡膠 Synthetic polyisoprene (IR)

聚丁二烯橡膠 Polybutadiene (BR)

丁苯橡膠 Styrene-butadiene Rubber (copolymer of polystyrene and polybutadiene, SBR)

丁睛橡膠Nitrile rubber (copolymer of polybutadiene and acrylonitrile, NBR)

氯丁橡膠Chloroprene rubber (CR)

②飽和橡膠

丁基橡膠 Isobutylene Isoprene Rubber (IIR) 或 Butyl Rubber

鹵化丁基橡膠 Halogenated butyl rubbers (氯化丁基橡膠chloro isobutylene isoprene rubber: CIIR; 溴化丁基橡膠bromo isobutylene isoprene rubber: BIIR)

二元乙丙橡膠三元乙丙橡膠 EPM (ethylene propylene rubber, a copolymer of ethylene and propylene) and EPDM rubber (ethylene propylene diene rubber, a terpolymer of ethylene, propylene and a diene-component)

氯醚橡膠 Epichlorohydrin rubber (ECO)

聚丙烯酸酯橡膠 Polyacrylic rubber (ACM, ABR)

硅橡膠 Silicone rubber (SI, Q, MVQ)

氟硅橡膠 Fluorosilicone Rubber (FVMQ)

氟橡膠 Fluoroelastomers (FKM, and FEPM)

氯磺化聚乙烯 Chlorosulfonated polyethylene (CSM), (Hypalon)

氫化丁睛橡膠 Hydrogenated Nitrile Rubbers (HNBR)

2、熱塑性彈性體(TPE):

熱塑性聚烯烴彈性體 Thermoplastic Elastomer-Olefine (TPE-O, TEO)

熱塑性苯乙烯類彈性體 Styrenic thermoplastic elastomer (TES, TPE-S)

聚氨酯類熱塑性彈性體 Themoplastic Polyurethane elastomer (TPE-U, TPU)

聚酯類熱塑性彈性體 Thermoplastic polyester elastomer (TPE-E, TEEE)

聚酰胺熱塑性彈性體 Polyamide thermoplastic elastomer (TPE-A)

含鹵素熱塑性彈性體 Thermoplastic Halogenated elastomer

離子型熱塑性彈性體 Ionic thermoplastic elastomer

乙烯共聚物熱塑性彈性體 Ethylene copolymer thermoplastic elastomer) (EVA)

1,2聚丁二烯熱塑性彈性體 Thermplastic 1,2-poly-butadiene elastomer

反式聚異戊二烯熱塑性彈性體 Thermoplastictrans-polyisoprene elastomer

熔融加工型熱塑性彈性體 Melt Processible thermoplastic elastomer (商品名Alcryn)

熱塑性硫化膠 Themoplastic Vulcanizates (TPV)

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