Термоэластопласты

К ТЭП относятся полимеры, обладающие механическими характеристиками эластомеров, но по методу переработки эти материалы являются термопластиками. Структура ТЭП в целом состоит из 2-х микроскопических фаз, одна из которых низкомодульная (что означает легкую деформацию), а вторая – довольно жесткая, которая выполняет функции своеобразной связи между упруго-эластичными областями. Подобные свойства дают возможность модификации внутренних механических свойств ТЭП, начиная с упруго-эластичного полимера, заканчивая полимерной жидкостью. Если нагреть ТЭП больше температуры плавления, то вышеупомянутая жесткая фаза быстро расплавляется и дает полимеру возможность вытечь в перерабатывающее оборудование.

ТЭП при более низких температурах имеет характеристики эластомера, то есть хорошо восстанавливает форму после сжатия или растяжения. Предельная температура использования данных материалов – это температура плавления фазы пластики. Что касается минимальной температуры, то она ниже данного предела и находится в лимитах способности полимера выдерживать химическую и окислительную деструкцию, которая сильно увеличивается при высоких температурах. Разные группы ТЭП сформированы на базе химического отличия составляющих полимеров. Базой нескольких групп является полимер из макромолекул, где сочетаются эластичные и жесткие блоки. Это блоксополимеры с термопластичными стирольными эластомерами (СБС), сополиамидами (COPA), сополиэфирами (COPE), термопластичными уретанами (ТПУ).

Другие группы – это соединения эластичных и жестких полимеров, совместимых для того, чтобы обеспечить связь. Сюда относятся ТПО (соединения полиолефиновых эластомеров термопластичные) и ПВХ/БНК (полипропилена с поливинилхлоридом/бутадиен-нитрильными каучуковыми соединениями). Еще одна подгруппа объединяет некоторые эластичные и жесткие полимеры, которые вступили в химические реакции, чтобы усилить механические свойства материала, особенно в зонах поперечного срастания фазы эластомера. Подобный ТЭП (то есть с фазой эластомера поперечного срастания или сшивания) считается ТПВ (термопластичным вулканизатом) и обычно обладает механическими характеристиками подкласса термопластичной резины. Количественный рост материалов, особенно термопластичных вулканизатов, в этих областях все еще продолжается.

Во многих типах ТЭП продолжают внедряться инновационные разработки. Ниже дается краткая информация о каждой технологии, причем список распределен по видам ТЭП.

СБС делят на две основные категории: ненасыщенные и насыщенные полимеры. В первый вид, включая стирол-изопрен-стирольные и бутадиен-стирольные блоксополимеры, входят материалы со сравнительно небольшой температурой плавления. Эти вещества подвержены тепловой деградации, они более экономичны и обладают довольно низкой химической устойчивостью. Насыщенные СБС (это главным образом стирол-этилен-бутилен-стирольные блоксополимеры) имеют высокую температуру плавления и химическую устойчивость, они также обладают хорошей устойчивостью к тепловой деградации. Недавние разработки в области СБС выявили очень мягкие составы с низкой твердостью (значение учитывается по Шору А 5-10) и со свойствами гелей. Были введены классы СБС, у которых есть оптическая прозрачность, которые вступают в реакцию как ТПВ, чтобы придать им высокую память формы, высокую рабочую температуры, химическую устойчивость и лучшие характеристики уплотнения.

Самыми распространенными смесями полимеров ТЭП считаются ТПО (или термопластичные полиолефиновые эластомеры), которые представляют собой смесь диена с полипропиленом, пропилена и тройного сополимера этилена. Они применяются в коммерческих целях в течение вот уже нескольких лет, однако продолжают активно развиваться благодаря своей экономичности. Из-за развития реакторных олефинов, повышающих экономичность и эффективность, появляются новые разработки ТПО-материалов. Каталитическая металлоорганическая полимеризация олефинов позволила начать разработку таких полимерных молекул, где свойства заданы заранее. Некоторые из них очень похожи на блок сополимеры из-за контроля сополимеризации пропилена и этилена с некоторыми другими диеновыми олефинами. Разработка обновленного олефинового полимера плюс ПОЭ (полиолефиновые эластичные эластомеры) и ПОП (полиолефиновые полужесткие пластомеры) дала возможность формирования целого ряда новых изделий с заданными характеристиками. Это в первую очередь касается продуктов ТПО.

Благодаря постоянным разработкам в области ТПВ активно развиваются, так что темпы роста ТПВ остаются в лидерах из всех видов ТЭП. Огромный объем разработок ТПВ базируется на смесях полипропилена, пропилена и диена, а также тройного сополимера этилена.

Чтобы получить улучшенные свойства ТПВ, специалисты задействовали последние достижения в сфере поперечного сшивания. При многокомпонентном формовании классы ДПЭ/ПП, как правило, связываются лишь с олефинами. Данный негативный барьер был легко преодолен разработкой подклассов, отлично связывающихся с полиамидами, в частности с нейлоном 6. К тому же были получены классы, которые связываются с полиэстером, сополимерами акрилонитрила, стирола и бутадиена, а также другими техническими термическими пластами.

Для наиболее дешевого использования с менее жесткими требованиями получены ТПВ (r-ТПВ) на базе вторично переработанных материалов, в которых каучуковая фаза – это поперечно сшитый каучук, уже переработанный. В каучуковой фазе идет стирол-бутадиеновый или натуральный каучук, так что верхний лимит температуры при работе с материалом полностью совпадают с лимитом температуры стирол-бутадиенового и натурального каучука. Также были внедрены абсолютно новые виды ТПВ, например, ТПВ с фазой уникального силоксанового каучука (силиконового термопластичного вулканизата (ТПSiВ). Этот бархатистый на ощупь и мягкий материал работает при температуре 140-150º.

Продукты ТПВ с высокой водной стойкостью уже были внедрены (к ним относится нитрильный каучук, в соединении БНК/ПП, материал в ПП с фазой нитрильного каучука), но их применение ограничилось температурой 150ºС, максимум, или практическим лимитом 125ºС. Обновленные ТПВ имеют высокую водную стойкость и увеличенный температурный лимит до 177ºС, что было достигнуто благодаря фазой акрилатного каучука и технического термопласта.

Сополиэфиры COPE до сих пор являются важным техническим подклассом ТЭП с высоким уровнем коммерческого развития. Новые классы COPE удовлетворяют всех техническим требованиям. Постепенно внедряются классы, у которых повышена эластичность и сопротивляемость к деформации.

Блоксополимеры ТПУ считаются первопроходцами в области ТЭП, которые получили широкое коммерческое применение. Однако новые разработки продолжают внедряться. Последние коммерческие новшества ТПУ имеют довольно высокую термостойкостью и повышенную мягкостью, доходящую до 20 по Шору А.

ТЭП имеет такие же главные свойства, как и у термореактивных резин (резина ДПЭ, неопреновая и натуральная резина и т.д.). Термореактивные резины и ТЭП классифицируются в первую очередь по способности выдерживать высокие температуры и сопротивляться таким углеводородным жидкостям, как топливо, гидросмеси и масла.

Эксплуатационные свойства разных классов ТЭП дают возможность использовать эти материалы на коммерческой базе во многих сферах промышленности. Новые разработки ТПSiВ и ТПВ представляют собой материалы с очень высокой устойчивостью к воздействию масел, удовлетворяющие рабочим температурным требованиям многих изделий (уплотнители в двигателе авто, шланги, защитные кожухи).

COPE с повышенной динамической эластичностью, но с меньшей твердостью является отличным материалом для изготовления изделий высокой эластичности, например, для производства автомобильных колодок. Мягкость продуктов ДПЭ/ПП ТПВ делает их применение удобным и экономичным для изготовления ручек и держателей бытовых предметов, в том числе посуды и инструментов. Посуда должна соотвествовать нормам в области контакта с пищевыми продуктами, именно поэтому для коммерческого применения идут особые ТПВ. На рисунке можно видеть набор кухонных предметов с цветными ручками ТПВ.

Последние полиолефиновые эластомеры ПОП и ПОЭ открыли абсолютно новые возможности применения их в крупных прикладных системах, а также в качестве элементов ТЭП. Некоторые полезны для интерьеров авто и других эластичных мягких поверхностей, где используется состав из поливинилхлорида.

Обновленные составы R-TPE – очень экономичны и подходят для термоустойчивости и низкого сопротивления воздействию масел. Это брызговики для машин, ограждения площадок, шумопоглощающие прокладки и коврики для входной двери. Благодаря своей экономичности эти продукты легко и быстро заменили покрытия, изготовленные из пластифицированного каучука.

Разработки в сфере термоэластопластов (ТЭП) позволили получить расширение и улучшение эксплуатационных свойств. Усовершенствования избавили от некоторых ограничений применения ТЭП с новыми ТПВ и ТПSiВ в области технического использования. Мягкие изделия будут производиться из мягких ТПВ или внедренных разработок СБС. Качество подобных поверхностей (например, для интерьеров машин) и наружных компонентов сильно улучшится благодаря металлоценовым олифеинам, обладающими низкой твердостью, полужестких ПОП и ПОЭ. Данные материалы будут крайне полезными в качестве сырья для разработки специальных ТЭП для разных ТЭП классов. Устойчивые к динамическому изгибу и очень мягкие COPE дают возможность усовершенствовать колодки для транспорта и другие подобные технические запчасти. В качестве замены для термопластичной резины и пластифицированного каучука появятся простые в производстве и экономичные R-TPE на базе материалов вторичной переработки.