热塑橡胶SBS及其在制鞋工业中的应用.doc

热塑橡胶SBS及其在制鞋工业中的应用一、什么是热塑橡胶热塑橡胶又叫热塑性弹性体，简称TPR、TR或TPE，是一类新兴的合成高分子材料。常温下，它具有普通硫化橡胶的高弹性和高强度，而当提高温度时，却又像一般热塑性塑料那样易于流动，能用注射、挤出等方式快速加工成型。关于橡胶，人们知道的很多。它区别于其他工业材料的最主要标识是其优越的弹性，即在较小的负荷作用下，能发生很大的形变;而去掉负荷后又能很快地恢复原状。橡胶这种良好的易变性、复原性和柔顺性是其主要特征。随着科学技术的发展，具有上述橡胶主要特征的高分子材料不断涌现，但它们又不完全和橡胶相同，比如说，它们无需硫化、具有热可塑性等等，这就导致了“弹性体”这个名词的产生。从广义上讲，橡胶只是弹性体的一种。而对于什么是弹性体，根据美国材料试验协会(ASTM)的规定，弹性体应是这样一种材料，“在室温下，能反复地拉伸到至少原长的两倍，而当应力去掉后，又能及时恢复到接近原长。”根据这个规定，很容易区别橡胶和塑料。一般塑料不能拉伸至原长两倍，也就是说，延伸率小于200%;有的材料虽能拉长两倍甚至超过，但它在外力去掉后，恢复不了原形，或者在规定的时间内复不了原;而即使有的材料也能拉长，也能复原，但这个过程不能反复进行。这些材料都不能算橡胶或真正的弹性体。至于热塑性塑料，它的概念比较明确:凡是在受热后能够进行塑制，冷后即定型，而且这个过程能重复进行的高分子材料都可叫热塑性塑料。普通橡胶不具备这个特征，硫化后的橡胶即使再加热也不能进行塑制。热塑性橡胶正是集中了上述橡胶使用性能的特点和塑料加工性能的特点，因而是一类新颖的高分子材料。也是继天然橡胶和普通合成橡胶之后的一类新型橡胶，故有人称这类热塑性橡胶为第三代橡胶。二、热塑橡胶的特点热塑橡胶的最大特点是常温下显示出普通硫化橡胶的力学性能，而在高温下又具有热塑性塑料的加工工艺特点。可以说，它既类似于橡胶，又很像塑料，是介于橡胶和塑料之间的一种“边缘”材料。1.无需硫化即具有良好的物理机械性能。普通橡胶(包括天然橡胶和合成橡胶)在未经硫化时，弹性和强度都很低，而一经硫化，高分子链之间的网状结构形成后，便产生了极好的物理机械性能，抗张强度由零点几兆帕(MPa)或几兆帕一跃而为10MPa以上。热塑性橡胶无需硫化其抗张强度即可达10MPa左右，而某些品种如共聚醋、TPU等竟高达30-40MPa，远远超过普通硫化橡胶。2.存在两相结构，赋予材料以自补强特性。热塑橡胶的分子链中，一般是由具有塑料刚性的“硬段”和橡胶弹性的“软段”所组成。这些刚性的硬链段将弹性的软链段束缚起来，而刚性链段之间常温下又由分子间作用力集结在一起，分散在连续的橡胶软段之中形成所谓“物理交联网点”，这些“物理交联网点”就起到了相当于硫化橡胶中硫桥键的作用，从而使材料具有了很高的内聚强度。3.在加热的条件下，上述物理交联网点破坏，聚合物分子链可以自由活动，材料具有很好的流动性，因而能用注射、挤出等方式加工。当材料进人模腔冷却时，硬链段分子之间由于内聚力的作用又重新集结，物理交联网点再度形成，因而赋予材料弹性和强度。物理交联网点热则消失，冷则形成;反复循环，使材料具有良好的加工工艺性能。4.和普通橡胶相比，热塑橡胶的物理机械性能相对独立于分子量的大小。一般而言，橡胶分子量越大，强度等机械性能越高，而热塑橡胶分子量对物理机械性能影响较小。它比较低的分子量范围(从103～105)决定了它无需塑炼、易溶、易流动等特点。三、热塑橡胶的分类热塑橡胶种类较多。按构成成份分，有聚烯烃型、聚酯型、聚氨酯型(简称TPU)和聚苯乙烯型(简称SBs)等等。按物理交联形式分，可分为聚集相型、氢键型、结晶型等三类。聚集相型以各种苯乙烯/二烯的三嵌段共聚物为代表，TPU则属于氢键型，结晶型包括聚酯和聚烯烃等。按大分子共聚方式，则可分为嵌段和接枝两大类。此外，某些聚合物大分子是通过键力比较低的离子键结合在一起，这种离子键化合物虽属于化学交联，但在加热条件下，这种结合被瓦解，冷却后又重新键合。四、热塑橡胶发展概况热塑橡胶的先驱者一热塑性聚氨酯(TPU)是早在四十年代就在欧洲发展起来的固体聚氨醋弹性体的一个分支。五十年代末，西德拜耳公司首先提供了试验用TPU，六十年代初，正式商品上市。目前较大厂家有古德里奇公司(goodrichco.)、尤尼罗伊尔(Uniroyir)公司等，有各种不同性能用途牌号TPU几十种。热塑性聚氨酯的最大特点是高强度、高抗撕、高硬度和高耐磨，主要应用于汽车行业、织物涂层、电线电缆、粘合剂等。作为复面材料，除某些齿轮、转子和压铸轮子、压出型材等表面的覆盖外，某些型号的TPU可以薄膜形式贴合于各种天然或合成纤维织物上，用以增加强度和耐磨。TPU在制鞋工业中的应用除作为滑雪鞋、滑冰鞋等的鞋套以外，鞋底、鞋掌、鞋跟