熱塑性塑料

熱塑性塑料是一類應用最廣的塑料，以熱塑性樹脂主要成分，並添加各種助劑而配製成塑料。在一定的温度條件下，塑料能軟化或熔融成任意形狀，冷卻後形狀不變；這種狀態可多次反覆而始終具有可塑性，且這種反覆只是一種物理變化，稱這種塑料為熱塑性塑料。

包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸類塑料、其它聚烯烴及其共聚物、聚碸、聚苯醚。 ^[2] 

熱塑性塑料根據性能特點、用途廣泛性和成型技術通用性等，可分為通用塑料、工程塑料、特殊塑料等。通用塑料的主要特點：用途廣泛、加工方便、綜合性能好。如聚乙烯（PE ）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP ）、聚苯乙烯（PS ）、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯（ABS）又通稱為“五大通用塑料”。工程塑料和特殊塑料的特點是：高聚物的某些結構和性能特別突出，或者成型加工技術難度較大等，往往應用於專業工程或特別領域、場合。主要的工程塑料有：尼龍（Nylon )、聚碳酸酯（PC ）、聚氨酯（PU）、聚四氟乙烯（特富龍, PTFE）、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，特殊塑料如“醫用高分子”類的“合成心臟瓣膜”、“人工關節”等。

根據共高聚物的聚集態結構和性能特點又可分為：結晶性塑料和非結晶性塑料兩大類。非結晶性塑料又稱為無定型塑料。 ^[2] 

熱塑性硫化橡膠（英文為Thermoplastic Vulcanizate），簡稱為TPV，熱塑性硫化橡膠的中文簡稱為熱塑性橡膠（英文Thermoplastic Rubber），簡稱為TPR，但這個名稱容易和其它種類的熱塑性彈性體（英文為Thermoplastic Elastomer）相混淆在一起，因為通常熱塑性彈性體也被大家叫做熱塑性橡膠，尤其是苯乙烯類彈性體，至少在中國似乎"TPR”已經成為它的專有名稱了，一提起TPR，就是指以SBS、SEBS等苯乙烯類彈性體為基料的熱塑性彈性體，這與苯乙烯類彈性體在民用以及終端消費品領域中消耗量之大是分不開的。

熱塑性硫化橡膠的名稱如果再説的詳細一點，那應該是熱塑性動態硫化橡膠（英文為Thermoplastic Dyamic Vulcanizate），加了“動態”2字是更具體説明了生產這種熱塑性硫化橡膠的工藝---動態硫化，這種工藝指在橡膠和熱塑性塑料熔融共混過程中使橡膠硫化，當然在橡膠在硫化的同時也不斷與熱塑性塑料相混合，因此被硫化了的橡膠是作為分散相分佈在熱塑性塑料連續相中。與之相對應的熱塑性靜態硫化橡膠，就是指橡膠按傳統方法先硫化好，然後通過磨粉設備把硫化好的橡膠磨成粉，最後與熔融的熱塑性塑料共混，理論上這種方法也能製得性能優良的TPV，但只是處於實驗室階段。 ^[3] 

TPV主要由二部分組成，一是塑料，作為連續相，二是橡膠作為分散相。通常橡膠需要與軟化油或增塑劑與之配合。硫化劑和一些輔助助劑也是必不可少的。另外為了降低成本或者提高某方面的性能，一些無機填料會被填加。

許多塑料和橡膠之間可形成TPV，但僅有個別共混物經過動態硫化後具有實用價值，商業化的有PP/PE/EPDM，PP/NBR，PP/ACM，PS/SEBS。在化工出版社《熱塑性彈性體》一書中對11種橡膠和9種塑料製備的99種橡膠/塑料共混物進行了評論，研究發現，要得到最佳性能的橡膠/熱塑性塑料動態硫化共混物，必須滿足以下條件：

（1）塑料和橡膠兩種聚合物的表面能匹配；

（2）橡膠纏結分子鏈長度較低；

（3）塑料的結晶度大於15%。當(PA66)塑料與橡膠之間的極性或表面能差別比較大的情況下，添加合適的相容劑，再進行動態硫化，也可以得到性能優良的共混物。

1、良好的彈性和耐壓縮變形性，耐環境、耐老化性相當於三元乙丙橡膠，同時其耐油耐溶劑性能與通用型氯丁橡膠不相上下。

2、應用温度範圍廣（– 60—150℃），軟硬度應用範圍廣(25A—54D)，易染色的優點大大提高了製品設計的自由度。

3、優良的加工性能：可用注射、擠出等熱塑性塑料的加工方法加工，高效、簡單易行，無需增添設備，流動性高、收縮率小。

4、綠色環保，可回收使用，且反覆使用六次性能無明顯下降，符合歐盟環保要求。

5、比重輕（0.90—0.97），外觀質量均勻，表面檔次高，手感好。

基於以上性能特點， TPV在廣泛的應用領域與傳統橡膠材料、其他TPE彈性體（包括TPR\SBS、SEBS、TPU等）材料或PVC等塑料材料相比，在綜合性能和綜合成本方面都具備一定的替代優勢，從而為製品企業在產品創新、提升產品附加值、提高競爭力方面提供了新的選擇。

TPV是Thermoplastic Vulcanizate的簡稱，中文名稱為熱塑性三元乙丙動態硫化彈性體或熱塑性三元乙丙動態硫化橡膠，是高度硫化的三元乙丙橡膠EPDM微粒分散在連續聚丙烯PP相中組成的高分子彈性體材料。TPV常温下的物理性能和功能類似於熱固性橡膠，在高温下表現為熱塑性塑料的特性，可以快速經濟和方便地加工成型。TPV熱塑性三元乙丙動態硫化彈性體/橡膠將硫化橡膠材料通過動態硫化使三元乙丙橡膠EPDM以低於2微米尺寸的微粒分散在聚丙烯PP塑料基體中，把橡膠與塑料的特性很好的結合在一起，得到綜合性能優異的高性能彈性體材料。

TPV熱塑性三元乙丙動態硫化彈性體/橡膠的主要性能：

1、 TPV可在－60℃～135℃温度範圍內使用，應用温度範圍廣泛；

2、 TPV硬度範圍在25A～65D之間，可以滿足廣泛的硬度要求；

3、 TPV具有較好的耐候性，具有優異的抗老化、耐臭氧和耐紫外線性能；

4、 TPV使用時不需要硫化，可直接通過注射、擠出、壓延、吹塑等方式加工成型，能縮短加工工藝流程，降低加工成本；

5、 TPV耐環境性能類似三元乙丙橡膠（EPDM），耐油耐溶劑性能與氯丁橡膠類似；

6、 TPV易於焊接、可重複使用、環保無毒。

TPV熱塑性三元乙丙動態硫化彈性體/橡膠的主要特點：

1、 優異的抗老化性能和良好的耐候、耐熱性能；

2、 優異的抗永久變形性能；

3、 優異的抗張強度、高韌性和高回彈性；

4、 優異的環保性能和可重複使用；

5、 優異的電絕緣性能；

6、 硬度範圍廣泛；

7、 使用温度範圍廣泛；

8、 顏色多樣化，有全透明、半透明、淺色系列，着色容易，容易加工成型；

9、 可與PP、PA、PC、ABS、PS、PBT、PET等多種材料共注射或擠出成型。

TPV熱塑性三元乙丙動態硫化彈性體/橡膠的應用領域：

■汽車工業

1、汽車密封條、密封件系列；

2、汽車防塵罩、擋泥板、通風管、緩衝器、波紋管、進氣管等；

3、汽車高壓點火線。可耐30-40KV電壓，可滿足UL94 V0阻燃要求。

■消費用品

1、手動工具、電動工具、除草機等園藝設備的零部件；

2、家用電器上使用的墊片、零件；

3、剪刀、牙刷、魚竿、運動器材、廚房用品等產品的手柄握把；

4、化妝品、飲料、食品、衞浴用品、醫療用具等產品的各類包裝；

5、各種輪子、蜂鳴器、管件、皮帶等接頭的軟質部件。

6、針塞、瓶塞、吸管、套管等軟膠件；

7、電筒外殼、兒童玩具、玩具輪胎、高爾夫袋、各類握把等。

■電子電器

1、各種耳機線外皮，耳機線接頭；

2、礦山電纜、數控同軸電纜、普通及高檔電線電纜絕緣層及護套；

3、電源插座、插頭與護套等；

4、電池、無線電話機外殼及電子變壓器外殼護套；

5、船舶、礦山、鑽井平台、核電站及其它設施的電力電纜線的絕緣層及護套。

■交通器材

1、道路、橋樑伸縮縫；

2、道路安全設施、緩衝防撞部件；

3、集裝箱密封條。

■建築建材

1、動力部件密封條

2、建築伸縮縫、密封條

3、供排水管密封件、水灌系統控制閥等 ^[3] 

熱塑性彈性體(Thermoplastic Elastomer-TPE)亦稱熱塑性橡膠(Thermoplastic Rubber-TPR) 是一種兼具橡膠和熱塑性塑料特性之材料，熱塑性彈性體具有多種可能的結構，最根本的一條是需要有至少兩個互相分散的聚合物相，在正常使用温度下，一相為流體(使温度高於它的Tg—玻璃化温度)，另一相為固體(使温度低於它的Tg或等於Tg)，並且兩相之間存在相互作用。即在常温下顯示橡膠彈性，高温下又能塑化成型的高分子材料，具有類似於橡膠的力學性能及使用性能、又能按熱塑性塑料進行加工和回收，它在塑料和橡膠之間架起了一座橋樑。因此，熱塑性彈性體可象熱塑性塑料那樣快速、有效的、經濟的加工橡膠製品。就加工而言，它是一種塑料；就性質而言，它又是一種橡膠。熱可塑性彈性體有許多優於熱固性橡膠的特點。 熱塑性彈性體尚無統一的命名，習慣以英文字母縮寫語TPR表示熱塑性橡膠，TPE表示熱塑性彈性體，兩者在有關資料著作中均有使用。為統一起見，都以TPE或熱塑性彈性體稱之。國內對熱塑性苯乙烯--丁二烯嵌段共聚物則稱之為SBS(styrene-butadiene-styren block copolymer)，熱塑性異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物稱為SIS(styrene-isoprene block copolymer)，飽和型SBS則稱之為SEBS，即Styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer的縮寫，就是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。其它各類熱塑性彈性體均以生產廠家的商品名稱稱之。我國也採用SBS的代號，表示熱塑性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，習慣稱為熱塑性丁苯橡膠。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。其優良的產品適用性來源於其特殊的分子結構的可調整性和可控制性，從而表現出以下優異的性能：

物理性能優越：良好的外觀質感，觸感温和，易着色，色調均一，穩定；可調的物性，提供廣闊的產品設計空間；力學性能可比硫化橡膠，但無須硫化交聯；硬度範圍寬闊，自SHORE-A 0度至SHORE-D70度可調；耐拉伸性能優異，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；長期耐温可超過70℃，低温環境性能良好，在-60℃温度下仍能保持良好的繞曲性； 良好的電絕緣性及耐電壓特性。 具有突出的防滑性能，耐磨性和耐候性能。

化學性能優越：耐一般化學品（水、酸、鹼、醇類溶劑）； 可在溶劑中加工，可短期浸泡於溶劑或油中； 無毒性； 良好的抗紫外線輻射及抗氧化性能，可使用於户外環境； 粘結性能好，選用合宜的膠粘技術可直接與真皮合成或人造皮革表面牢固粘合。

生產加工優勢：無需硫化即具有傳統硫化橡膠之特性，節省硫化劑及促進劑等輔助原料； 適合注塑成型、壓鑄成型、熱熔和溶解塗層等多種工藝； 邊料、餘料和廢料等可完全回收再利用，且不改變性能，降低浪費； 簡化加工工藝，節約加工能耗與設備資源，加工週期短，降低生產成本，提高工效； 加工設備及工藝簡單，節省生產空間，降低不合格品率； 產品無毒，無刺激性氣味，對環境、設備及人員無傷害； 材料可反覆使用，邊腳廢料可回收，可以説生產中無廢料； 加工助劑和配合劑較少，可節省產品質量控制和檢測的費用； 產品尺寸精度高、質量更易於控制； 材料比重少，且可調； 可直接與PP、ABS等多種塑料摻混而製成特種塑料合金。

彈性體具有優越的物理、化學性能且易於加工，同時，該產品還具有無毒、無污染並可回收二次加工的環保優勢。因此，在眾多工業領域被廣泛應用，如：玩具、運動器材、鞋材、文具、五金、電動工具、通訊、電子產品、食品和飲料包裝、家用電器、廚房用品、醫療器械、汽車、建築工程、電線電纜等。 更可貴的是，她是引領新產品設計和市場導向的優質材料，——其柔軟的質感和可調整的物性、硬度和適宜多種加工工藝且具有環保優勢——為廣大產品設計師提供了巨大的發揮空間，這無疑對您創新產品，增加價值，引領市場潮流提供了巨大的幫助。 ^[4] 

一般熱塑性塑料中的高聚物分子量可達到幾十萬到幾百萬，大分子鏈長度可達到10^-3mm。這些大分子可以是線性的，如LLDPE、HDPE；也可以是支化的，如LDPE。大分子間相互糾纏在一起，呈無序或相對有序排列，形成“聚集態結構”。

當大分子完全無序排列，我們稱之為無定型熱塑性塑料。如PVC、PC、PMMA等。其性能特點為：透明性好、機械強度較低、柔韌性好。

有部分大分子或大分子部分均勻排列結構的則稱之為結晶性熱塑性塑料。如LLDPE、POM、尼龍等，其性能特點為：透明性較差、機械強度高、柔韌性較低。

——由於高聚物分子鏈很長，不能象低分子物質那樣可以實現整個分子都進入“結晶區”而達到完全結晶。因此對結晶性熱塑性塑料常用“結晶度”來描述其結晶程度（或結晶區域大小）。

無定形熱塑料的特徵温度是玻璃化温度（Tg），當低於Tg時，高聚物表現為具有“玻璃”特徵性能，專業上稱之為“玻璃態”，此時的高聚物具備使用功能，而不能被“可塑”性能；當高於Tg時，高聚物則具有較高彈性和一定可塑性特點，同時失去使用功能，專業上稱之為“高彈態”。進一步升温後，其彈性失去而完全可塑。因此，其最高使用温度應在Tg以下，而其最低加工温度則應在Tg以上。

結晶性熱塑性塑料的特徵温度為結晶温度（Tc）。低於Tc時，高聚物表現為質地堅硬，具備使用功能，不可“塑性”加工；高於Tc時高聚物被熔融塑化，失去使用功能，而可塑性加工。

無定形熱塑性塑料與結晶性熱塑性塑料比較，前者具有三個物性狀態，後者則沒有“高彈態”，只有兩個物性狀態。這一點在加工工藝上表現為前者往往使用“漸變型螺桿”，而後者則使用“突變型螺桿”的典型特徵。

對結晶性熱塑性塑料而言，通常將含有分子鏈規則排布區域，稱之為結晶區。許多結晶性熱塑性塑料的結晶度作可以通過將控制成型温度之冷卻速度來調整，當冷卻速度快時，結晶過程被抑制，最終或獲得透明性較好的製品，如PET瓶、透明的PET片材和透明的聚丙烯片材等。 ^[2] 

塑料可區分為熱固性與熱塑性二類，前者無法重新塑造使用，後者可一再重複生產。

加熱時變軟以至流動，冷卻變硬，這種過程是可逆的，可以反覆進行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酰胺、丙烯酸類塑料、其它聚烯烴及其共聚物、聚諷、聚苯醚，氯化聚醚等都是熱塑性塑料。熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結構，分子鏈之間無化學鍵產生，加熱時軟化流動．冷卻變硬的過程是物理變化。

第一次加熱時可以軟化流動，加熱到一定温度，產生化學反應一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的，此後，再次加熱時，已不能再變軟流動了。正是藉助這種特性進行成型加工，利用第一次加熱時的塑化流動，在壓力下充滿型腔，進而固化成為確定形狀和尺寸的製品。這種材料稱為熱固性塑料。

熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化後分子鏈之間形成化學鍵，成為三度的網狀結構，不僅不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、環氧、不飽和聚酯、有機硅等塑料，都是熱固性塑料。

主要用於隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的應該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。 ^[2] 

影響熱塑性塑料成型收縮的因素有：

1、塑料品種熱塑性塑料成型過程中由於還存在結晶化形起的體積變化，內應力強，凍結在塑件內的殘餘應力大，分子取向性強等因素，因此與熱固性塑料相比則收縮率較大，收縮率範圍寬、方向性明顯，另外成型後的收縮、退火或調濕處理後的收縮率一般也都比熱固性塑料大。

2、塑件特性成型時熔融料與型腔表面接觸外層立即冷卻形成低密度的固態外殼。由於塑料的導熱性差，使塑件內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態層。所以壁厚、冷卻慢、高密度層厚的則收縮大。另外，有無嵌件及嵌件佈局、數量都直接影響料流方向，密度分佈及收縮阻力大小等，所以塑件的特性對收縮大小、方向性影響較大。

3、進料口形式、尺寸、分佈這些因素直接影響料流方向、密度分佈、保壓補縮作用及成型時間。直接進料口、進料口截面大（尤其截面較厚的）則收縮小但方向性大，進料口寬及長度短的則方向性小。距進料口近的或與料流方向平行的則收縮大。

4、成型條件模具温度高，熔融料冷卻慢、密度高、收縮大，尤其對結晶料則因結晶度高，體積變化大，故收縮更大。模温分佈與塑件內外冷卻及密度均勻性也有關，直接影 響到各部分收縮量大小及方向性。另外，保持壓力及時間對收縮也影響較大，壓力大、時間長的則收縮小但方向性大。注塑壓力高，熔融料粘度差小，層間剪切應力小，脱模後彈性 回跳大，故收縮也可適量的減小，料温高、收縮大，但方向性小。因此在成型時調整模温、壓力、注塑速度及冷卻時間等諸因素也可適當改變塑件收縮情況。

模具設計時根據各種塑料的收縮範圍，塑件壁厚、形狀，進料口形式尺寸及分佈情況，按經驗確定塑件各部位的收縮率，再來計算型腔尺寸。 ^[2] 

一、PP是Polypropylene的英文簡寫，中文名為聚丙烯。 聚丙烯（PP）的優點：

1、具有優良的力學性能，其強度、彈性都比HDPE高，抗彎曲疲勞性好。

2、具有良好的耐熱性，熔點在164-170℃，製品能在100℃以上温度進行消毒滅菌，熱變形温度通常能達到110℃，脆化温度為-35℃。

3、化學穩定性很好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對其它化學試劑都比較穩定。 4、聚丙燃的高頻絕緣性能優良，由於它幾乎不吸水，故絕緣性能不受温度影響。

聚丙烯（PP）的缺點：

1、收縮率大，厚壁製品易凹陷。

2、在低温下，衝擊強度較差。

3、靜電度高，與銅接觸易老化。

4、對紫外線很敏感。

抗衝擊改性PP與純PP對比，其優點在於：

1、衝擊強度、韌性和力學模量顯著提高，由性能表可以看出，改性後的PP，代表剛性的拉伸強度、彎曲強度和硬度都比純PP高，而代表韌性的衝擊強度也提高，尤其提高了PP的低温脆性。

2、降低了收縮率，有效改善製品的翹曲變形和表面縮陷現象。

3、提高PP的抗老化性，大大增加了製品的使用壽命。

二、HDPE是High Density Polyethylene 的英文簡寫，中文名為高密度聚乙烯。 高密度聚乙烯(HDPE)的優點：

1、抗衝擊性以及耐寒性好，耐抗環境應力開裂。

2、化學穩定性極佳，耐油性好。

3、吸水及微小，透水率低，有機蒸汽的透過率較大。

4、電絕緣性好，在一切頻率範圍內，介電性能都極其優異。

高密度聚乙烯(HDPE)的缺點：

1、HDPE的使用温度不高，一般在110℃以下。

2、HDPE的耐老化性差，在大氣、陽光、氧的作用下，逐漸變脆，力學強度和電性能下降。

3、在成型温度下，會因氧化作用，而引起粘度下降，出現變色，產生條紋。

三、ABS是 Acrylonitrile Butadiene Styrene 的英文簡寫，中文名為丙烯晴--丁二烯--苯乙烯共聚物。 丙烯晴--丁二烯--苯乙烯共聚物(ABS)的優點：

1、剛性好，衝擊強度高，且在低温時也不會快速下降。

2、耐熱性和耐低温性好，耐磨性很高，耐化學藥品性，電器性能優良。

3、易於加工，加工尺寸穩定性。

4、表面光澤好，容易塗裝、着色，還可以進行噴塗金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工性能。

丙烯晴--丁二烯--苯乙烯共聚物(ABS)的缺點：

1、ABS在空氣中的吸濕性較強，在注塑成型前必須先進行乾燥，需將樹脂在 70-80°C預乾燥4h以上。

2、耐候性差。 ^[2]