Hạt nhựa TPE

Vật liệu hạt nhựa TPE tên tiếng Việt Nam vật liệu tpe tên nước ngoài Thermoplastic Elastomer hay còn gọi là chất dẻo đàn hồi nhiệt dẻo là vật liệu polyme vừa có tính chất dẻo vừa có tính chất cao su, thể hiện tính đàn hồi cao của cao su ở nhiệt độ thường, có thể hóa dẻo ở nhiệt độ cao (không lưu hóa). Đặc điểm cấu trúc của chất đàn hồi dẻo nhiệt là các phân đoạn nhựa và phân đoạn cao su khác nhau được cấu tạo từ các liên kết hóa học.

☞Tìm hiểu thêm về kiến thức hạt nhựa TPU

Phân đoạn nhựa tạo thành các điểm liên kết ngang vật lý nhờ lực liên kết và phân đoạn cao su là phân đoạn có tính đàn hồi cao góp phần tạo ra tính đàn hồi. Sự liên kết chéo vật lý của các phân đoạn nhựa là thuận nghịch với nhiệt độ, cho thấy các đặc tính xử lý nhựa của chất đàn hồi nhiệt dẻo. Do đó, chất đàn hồi dẻo nhiệt dẻo có các tính chất cơ lý của cao su lưu hóa và các đặc tính xử lý của chất dẻo nhiệt. Nó là một loại vật liệu polyme mới giữa cao su và nhựa thông và thường được gọi là cao su thế hệ thứ ba.

Theo các phương pháp điều chế khác nhau, chất đàn hồi nhiệt dẻo chủ yếu được chia thành hai loại: chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo tổng hợp hóa học và chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo hỗn hợp cao su. Trước đây xuất hiện đơn lẻ ở dạng polyme, bao gồm đồng trùng hợp chuỗi chính, đồng trùng hợp ghép và trùng hợp ion. Loại thứ hai chủ yếu là hỗn hợp cao su và nhựa thông, trong số đó cũng có các chất lưu hóa động (TPE-TPV) và các polyme của mạng đan xen (TPE-IPN) xuất hiện dưới dạng các chất lưu hóa liên kết chéo.

Là một thế hệ cao su tổng hợp mới, chất đàn hồi dẻo nhiệt đã bắt đầu thay thế một số loại cao su tổng hợp truyền thống và lĩnh vực ứng dụng của chúng không ngừng được mở rộng. 

Tính năng sản phẩm hạt nhựa TPE

• 1. Nó có thể được xử lý bằng máy đúc nhựa nhiệt dẻo nói chung mà không cần thiết bị xử lý đặc biệt.
• 2. Hiệu quả sản xuất được cải thiện đáng kể. Nó có thể được đúc trực tiếp bằng máy ép cao su, do không cần lưu hóa và thời gian đúc rất ngắn, nó có thể được sản xuất và gia công trực tiếp bằng máy đùn và hiệu quả sản xuất được cải thiện đáng kể.
• 3. Dễ dàng tái chế và giảm chi phí. Chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất (gờ thoát, cao su thải đùn) và các sản phẩm thải cuối cùng có thể được trả lại trực tiếp để tái sử dụng; các sản phẩm TPE cũ đã qua sử dụng có thể được tái sinh và tái chế một cách đơn giản, giảm ô nhiễm môi trường và mở rộng nguồn tài nguyên tái tạo.
• 4. Tiết kiệm năng lượng. Hầu hết các chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo không cần lưu hóa hoặc thời gian lưu hóa rất ngắn nên có thể tiết kiệm năng lượng hiệu quả. Lấy ví dụ về mức tiêu thụ năng lượng của sản xuất ống cao áp: cao su là 188MJ / kg, TPE là 144MJ / kg, có thể tiết kiệm năng lượng hơn 25%.
• 5. Các trường ứng dụng rộng hơn. Kể từ khi TPE kết hợp các lợi thế của cao su và nhựa, nó đã mở ra các lĩnh vực ứng dụng mới cho ngành công nghiệp cao su.
• 6. Nó có thể được sử dụng để gia cố và sửa đổi độ dẻo dai của chất dẻo. Nó có đặc tính tự gia cường cao, công thức đơn giản hóa, ít ảnh hưởng của chất tạo phức lên polyme và dễ dàng kiểm soát chất lượng và hiệu suất hơn. Tuy nhiên, khả năng chịu nhiệt của TPE không tốt bằng cao su và các tính chất vật lý giảm đi rất nhiều khi nhiệt độ tăng nên phạm vi ứng dụng bị hạn chế. Đồng thời, độ biến dạng nén, phục hồi đàn hồi và độ bền kém hơn so với các loại cao su cùng loại và giá thành thường cao hơn so với các loại cao su cùng loại. Tuy nhiên, những ưu điểm của TPE vẫn rất nổi bật và các sản phẩm TPE mới khác nhau đang liên tục được phát triển. Là một loại nguyên liệu cao su mới tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, triển vọng phát triển là rất hứa hẹn.

Ứng dụng sản phẩm hạt nhựa TPE

• ✓Hiệu suất sản phẩm: độ trong suốt tốt, tính linh hoạt và giá tương đối thấp, với không gian thiết kế rộng.
• ✓Ứng dụng loạt trong suốt (trong suốt): đồ chơi cao cấp, độ trong suốt cao, sản phẩm dành cho người lớn, vật liệu cốc hút, thiết bị thể thao và con dấu.
• ✓Hiệu suất sản phẩm: Độ cứng đa dạng, từ siêu mềm đến 90A. Độ trong suốt tuyệt vời, độ bóng và cảm giác thoải mái, được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm dành cho người lớn. Nó có khả năng chống tia cực tím tốt, chịu được thời tiết và nhiệt độ cao, có thể sử dụng ngoài trời trong thời gian dài.

Các ứng dụng chính của chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo

Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo là một loại vật liệu polyme mới giữa cao su và nhựa thông, không chỉ có thể thay thế một phần cao su mà còn có thể biến đổi nhựa. Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo có các đặc tính kép và đặc tính rộng của cao su và nhựa, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cao su để sản xuất giày cao su, băng và các vật dụng hàng ngày khác, cũng như ống cao su, băng, dải cao su, tấm cao su, các bộ phận bằng nhựa và chất kết dính, vv. Các vật tư công nghiệp khác nhau. Đồng thời, chất đàn hồi dẻo nhiệt cũng có thể được sử dụng rộng rãi trong việc sửa đổi các loại nhựa nhiệt dẻo nói chung như hạt nhựa PVC, PE, PP, PS và thậm chí cả nhựa kỹ thuật như PU, PA, CA, v.v. thay vì cao su, điều này đã mang lại một tình hình mới đối với ngành nhựa.

Các loại chất đàn hồi nhiệt dẻo 

Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo có thể được tóm tắt thành hai loại: TPE chung và TPE kỹ thuật. Hiện tại, có hơn 30 loại thuộc 10 loại. Năm 1938, Bayer ở Đức lần đầu tiên phát hiện ra TPE polyurethane, vào năm 1963 và 1965, Phillips và Shell ở Hoa Kỳ đã phát triển polyme khối styrene-butadiene-styrene TPE, và vào những năm 1970, Hoa Kỳ, Châu Âu và Nhật Bản bắt đầu sản xuất hàng loạt olefin. Kể từ khi có TPE, công nghệ đã liên tục được đổi mới và các giống TPE mới đã ra đời, tạo thành hệ thống khổng lồ của TPE ngày nay, giúp cho sự kết hợp giữa ngành cao su và ngành nhựa có một bước tiến dài. Các TPE được sản xuất công nghiệp trên thế giới là: styrene (SBS, SIS, SEBS, SEPS), olefin (TP0, TPV), dienes (TPB, TPI), vinyl clorua (TPVC, TCPE), urethane. Nó bao gồm hầu hết các lĩnh vực cao su tổng hợp và nhựa tổng hợp ngày nay.

Phương pháp sản xuất chất đàn hồi dẻo nhiệt dẻo

Theo các phương pháp điều chế khác nhau, chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo chủ yếu được chia thành hai loại: chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo tổng hợp hóa học và chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo hỗn hợp cao su. Trước đây xuất hiện đơn lẻ ở dạng polyme và có thể được chia thành đồng trùng hợp chuỗi chính, đồng trùng hợp ghép và trùng hợp ion. Loại thứ hai chủ yếu là sự pha trộn giữa cao su và nhựa thông, ngoài ra còn có các chất lưu hóa động (TPE-TPV) và polyme mạng đan xen (TPE-IPN) xuất hiện trong quá trình lưu hóa liên kết chéo. Giờ đây, TPE đã phát triển nhanh chóng trên khắp thế giới, tập trung vào TPS và TPO, và việc sản xuất và tiêu thụ cả hai loại này đã chiếm khoảng 80% tổng số TPE. Diene TPE và vinyl clorua TPE cũng đã trở thành những giống quan trọng của TPE đa dụng. Những nguyên liệu khác như TPU, TPEE, TPAE, TPF đã chuyển sang kỹ thuật.

Xử lý chất đàn hồi nhiệt dẻo

Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo có các tính chất cơ lý của cao su lưu hóa và các đặc tính gia công của chất dẻo mềm. Sản phẩm cuối cùng có thể dễ dàng được tạo ra bằng cách sử dụng máy móc chế biến nhựa đơn giản, vì nó không còn cần phải được lưu hóa bằng nhiệt như cao su. Tính năng này rút ngắn 1/4 quy trình sản xuất của ngành cao su, tiết kiệm năng lượng tiêu thụ từ 25% đến 40% và nâng cao hiệu quả gấp 10 đến 20 lần. Đây có thể được gọi là một cuộc cách mạng công nghệ vật liệu và quy trình trong ngành cao su.

Hai phương pháp chính để sản xuất và gia công chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo là ép đùn và ép phun, và phương pháp đúc khuôn hiếm khi được sử dụng. Sản xuất và gia công chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo bằng phương pháp ép phun nhanh chóng và tiết kiệm. Phương pháp ép phun và thiết bị cho nhựa nhiệt dẻo nói chung có thể áp dụng cho chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo.

Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo cũng có thể được xử lý bằng cách đúc thổi, tạo hình nhiệt và hàn nhiệt. Tuy nhiên, không có phương pháp nào trong số này có thể áp dụng cho các sản phẩm cao su nhiệt rắn.

Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo có các đặc điểm sau trong các ứng dụng gia công:

• 1. Nó có thể được xử lý bằng các thiết bị và quy trình xử lý nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn, chẳng hạn như đùn, phun, đúc thổi.
• 2. Không cần lưu hóa, nó có thể điều chế và sản xuất các sản phẩm cao su, giảm quá trình lưu hóa, tiết kiệm đầu tư, tiêu thụ năng lượng thấp, quy trình đơn giản, rút ​​ngắn chu kỳ chế biến, nâng cao hiệu quả sản xuất và chi phí chế biến thấp.
• 3. Rác thải ở góc có thể được tái chế, giúp tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường.
• 4. Vì dễ bị mềm ở nhiệt độ cao nên hạn chế nhiệt độ sử dụng của sản phẩm. 

Ưu điểm của chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo:

• (1) Nó có thể được xử lý bằng các máy đúc nhựa nhiệt dẻo nói chung, chẳng hạn như ép phun, ép đùn, đúc thổi, ép nén, đúc chuyển.
• (2) Nó có thể được lưu hóa bằng máy ép cao su và thời gian có thể rút ngắn từ khoảng 20 phút xuống dưới 1 phút.
• (3) Nó có thể được hình thành và lưu hóa bằng máy đùn, với tốc độ đùn nhanh và thời gian lưu hóa ngắn.
• (4) Chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất (gờ thoát, cao su thải đùn) và các sản phẩm thải cuối cùng có thể trực tiếp quay trở lại để tái sử dụng.
• (5) Các sản phẩm TPE cũ đã qua sử dụng có thể được tái sinh và tái sử dụng một cách đơn giản, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và mở rộng nguồn tái tạo tài nguyên.
• (6) Không cần lưu hóa, tiết kiệm năng lượng Lấy tiêu thụ năng lượng của sản xuất ống cao áp làm ví dụ: cao su là 188MJ / kg, TPE là 144MJ / kg, có thể tiết kiệm hơn 25% năng lượng.
• (7) Đặc tính tự cường hóa lớn, và công thức được đơn giản hóa rất nhiều, do đó ảnh hưởng của chất tạo phức lên polyme được giảm đáng kể và hiệu suất chất lượng dễ nắm bắt hơn.
• (8) Mở ra hướng đi mới cho ngành cao su và mở rộng lĩnh vực ứng dụng của các sản phẩm cao su.

Nhược điểm của chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo:

Khả năng chịu nhiệt của TPE không tốt bằng cao su và các tính chất vật lý giảm đi rất nhiều khi nhiệt độ tăng lên, do đó phạm vi ứng dụng bị hạn chế. Đồng thời, độ biến dạng nén, khả năng đàn hồi và độ bền của cao su cùng loại kém hơn, và giá thành thường cao hơn cao su cùng loại. Nhưng nhìn chung, ưu điểm của TPE vẫn rất nổi bật, còn khuyết điểm thì không ngừng hoàn thiện, là nguyên liệu cao su mới tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường nên triển vọng phát triển rất hứa hẹn.

Các loại chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo phổ biến và đặc tính hiệu suất:

1. Styrene TPE

Styrenic TPE, còn được gọi là TPS, là một chất đồng trùng hợp khối của butadien hoặc isoprene và styrene. Hiệu suất của nó gần nhất với cao su SBR. Đây là một trong những giống chất đàn hồi nhiệt dẻo được tổng hợp về mặt hóa học được nghiên cứu sớm nhất, hiện là TPE lớn nhất thế giới sản xuất. Giống đại diện là đồng trùng hợp khối styren-butadien-styren (SBS), được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp giày dép và đã thay thế phần lớn cao su, đồng thời, nó cũng được sử dụng trong các sản phẩm cao su công nghiệp như băng keo và cao su tấm liên tục. mở rộng. SBS cũng được sử dụng rộng rãi như một chất điều chỉnh tác động cho nhựa PS và cũng là một chất điều chỉnh tuyệt vời cho khả năng chống mài mòn mặt đường nhựa, chống nứt, chống mềm và chống trượt.

Nhựa PS biến tính với SBS không chỉ có thể cải thiện đáng kể khả năng chống va đập như cao su, mà còn có độ trong suốt rất tốt. So với cao su SBR và bột cao su WRP, mặt đường bê tông nhựa cải tiến với SBS dễ hòa tan trong nhựa đường hơn. Vì vậy, mặc dù đắt hơn nhưng nó vẫn được sử dụng rộng rãi. Ngày nay, màng chống thấm được mở rộng hơn nữa để chống thấm và chống ẩm cho mái nhà, tàu điện ngầm, đường hầm, hào, v.v. Miếng bọt biển làm bằng cao su SBS, S-SBR và NP có độ dẻo cao hơn bọt biển bằng nhựa PVC và EVA ban đầu, và nhẹ hơn cao su lưu hóa, với màu sắc tươi sáng và hoa văn rõ ràng. Vì vậy, nó không chỉ thích hợp để làm miếng xốp cho đế giữa của giày cao su mà còn là chất liệu lý tưởng cho đế ngoài dùng một lần như giày du lịch, giày thể thao và giày thời trang. Trong những năm gần đây, polyme styren khối butadien được thay thế bằng isopren (S-S) đã phát triển nhanh chóng, và khoảng 90% được sử dụng trong chất kết dính. Vấn đề lớn nhất của SBS và SIS là chúng không chịu nhiệt và nhiệt độ hoạt động nói chung không thể vượt quá 80 ° C.

Đồng thời, độ bền và độ giãn dài, khả năng chống chịu thời tiết, chống dầu, chống mài mòn, … cũng không thể so sánh với cao su. Để đạt được mục tiêu này, trong những năm gần đây, Hoa Kỳ và Châu Âu đã thực hiện một loạt các cải tiến về hiệu suất trên đó, SBS và SIS đã bão hòa và các SEBS và SEPS được hydro hóa đã xuất hiện liên tiếp. SEBS (với hydro hóa BR là một phân đoạn mềm) và SEPS (với hydro hóa IR là một phân đoạn mềm) có thể cải thiện đáng kể độ bền va đập, đồng thời có khả năng chống chịu thời tiết và chống lão hóa nhiệt tốt. Năm 1984, Mitsubishi Chemical của Nhật Bản đã tạo ra một hỗn hợp có hiệu suất tốt hơn dựa trên SEBS và SEPS và đặt tên TPS bão hòa này là “Rubberron”. Do đó, SEBS và SEPS không chỉ dành cho mục đích chung mà còn là vật liệu pha trộn cho nhựa kỹ thuật để cải thiện khả năng chống chịu thời tiết, chống mài mòn và chống lão hóa nhiệt, vì vậy chúng đã nhanh chóng phát triển thành nylon (PA), polycarbonate (PC) và các vật liệu kỹ thuật khác. Chất tạo tương hợp cho “hợp kim” nhựa. Ngoài ra, nhiều giống mới như TPS độ trong suốt cao cho nhựa epoxy và TPS sinh học không độc hại cho y tế và vệ sinh đã được phát triển. SBS hoặc SEBS, v.v. được pha trộn nóng chảy với nhựa PP và cũng có thể tạo thành TPS loại IPN.

Cái gọi là IPN thực chất là một polyme trong đó hai mạng thâm nhập vào nhau, vì vậy nó còn được gọi là hợp chất mạng đan xen. Mặc dù hầu hết chúng thuộc loại nhựa nhiệt rắn, nhưng cũng có nhiều chất đàn hồi nhiệt dẻo như TPE được thể hiện dưới dạng một pha liên tục chéo. IPN-TPS được hình thành bằng cách sử dụng SBS hoặc SES làm vật liệu cơ bản và các loại nhựa kỹ thuật khác có thể được phủ trực tiếp mà không cần xử lý trước. Lớp phủ không dễ bị trầy xước và có khả năng chống dầu nhất định và hệ số đàn hồi không thay đổi trong phạm vi nhiệt độ rộng ở nhiệt độ thấp; cải thiện đáng kể khả năng chịu lạnh và chịu nhiệt của nhựa kỹ thuật. Sự đồng trùng hợp của các hợp chất styren và công nghệ ghép cao su cũng có thể trở thành TPE nhiệt dẻo, đã được phát triển bao gồm EPDM / styrene, BR / styrene, CI-IIR / styrene, NP / styrene.

2. Olefin TPE

Olefin TPE là sự pha trộn giữa hạt nhựa PP là phân đoạn cứng và EPDM là phân đoạn mềm, được gọi là TPO. Bởi vì nó có trọng lượng riêng nhẹ hơn so với các TPE khác (chỉ 0,88), khả năng chịu nhiệt lên đến 100 ° C và khả năng chống chịu thời tiết tốt và kháng ôzôn, nó đã trở thành một loại TPE khác đang phát triển nhanh chóng. TPO lưu hóa từng phần động xuất hiện vào năm 1973, và TPO lưu hóa hoàn toàn động xuất hiện vào năm 1981. Hiệu suất đã được cải thiện đáng kể và nhiệt độ tối đa có thể đạt tới 120 ℃. TPO lưu hóa động này được gọi tắt là TPV. Nó chủ yếu được sử dụng để thêm chất tạo liên kết chéo có thể lưu hóa hỗn hợp PP và EPDM trong TPO trong quá trình trộn nóng chảy. Sức mạnh làm cho các hạt của EPDM mịn đã lưu hóa hoàn toàn cao su liên kết phân tán hoàn toàn trong ma trận PP. Thông qua “hiệu ứng hạt” của loại cao su liên kết ngang này, khả năng chịu biến dạng nén, chống lão hóa nhiệt, chịu dầu của TPO được cải thiện đáng kể, thậm chí đạt cấp độ cao su CR nên người ta gọi là nhiệt dẻo lưu hóa keo.

Tận dụng khả năng chống dầu của TPV, nó đã được sử dụng để thay thế NBR và CR để sản xuất các sản phẩm cao su khác nhau. TPV cũng có thể được pha trộn với PE và được sử dụng cùng với các TPE khác như SBS để bổ sung cho nhau nhằm cải thiện hiệu suất. Hiện nay, nó đã được sử dụng rộng rãi trong ô tô như bánh răng, giá đỡ, vỏ bọc dây đánh lửa, ống cao su chịu dầu, ống dẫn khí và dải niêm phong bóng chống nứt cho các tòa nhà cao tầng, cũng như dây và cáp, thực phẩm và lĩnh vực y tế và tốc độ tăng trưởng của nó cao hơn nhiều so với TPS. Trong những năm gần đây, TPO polyme hóa đã được tung ra trên cơ sở TPV, đã tạo ra bước đột phá mới về độ dẻo dai và khả năng chịu nhiệt độ thấp của TPV. Hoa Kỳ cũng đã phát triển TPO loại IPN với hiệu suất tổng thể tốt hơn.

Năm 1985, PP / NBR-TPV được lưu hóa hoàn toàn động xuất hiện, được ghép với anhydrit maleic và một phần của PP, và một phần NBR được xử lý với amin để tạo thành NBR kết thúc bằng amin. Chất đồng trùng hợp này, có thể tạo thành một lượng nhỏ các khớp nối và khối trong quá trình lưu hóa động, có thể thay thế NBR cho phớt, ống mềm, v.v. trong máy bay, ô tô, máy mó. Loại hỗn hợp này không tương thích với nhau do sự phân cực khác nhau của hai vật liệu, vì vậy chất tương hợp MAC phải được thêm vào trong quá trình trộn. Các chất tương hợp như vậy chủ yếu bao gồm: các hợp chất polyamine ethylene, chẳng hạn như diethylene triamine hoặc triethylene tetramine, cũng như các hợp chất anhydride NBR và polypropylene maleic.

Malaysia đã phát triển thành công PP / NR TPV vào năm 1988, có độ bền kéo và xé cao, cải thiện đáng kể biến dạng nén và khả năng chịu nhiệt lên đến 100-125 ° C. Đồng thời, PP / ENR – TPV cũng được phát triển, thu được bằng cách cho NR phản ứng đầu tiên với axit peracetic để tạo NR epoxid hóa, và sau đó nấu chảy trộn với PP. Hiệu suất tốt hơn PP / NR-TPV và PP / NBR – TPV, và nó được sử dụng trong các bộ phận ô tô và dây và cáp. Trong thời kỳ này, PP / IIR-TPV, PP / CI-IIR-TPV đã xuất hiện ở Vương quốc Anh, và một loạt hỗn hợp nấu chảy như PP / SBR, PP / BR, PP / CSM, PP / ACM, PP / ECO được phát triển tại Hoa Kỳ, Đức sản xuất PP / EVA, giúp pha trộn PP và các loại cao su khác nhau thành công. Ngoài ra, có EPDM / PVC, IIR / PE và như vậy trên thị trường. Hiện tại, TPE được điều chế bằng công nghệ lưu hóa hoàn toàn động ở dạng hỗn hợp đã bao phủ 11 loại cao su và 9 loại nhựa, và có thể sản xuất 99 loại hỗn hợp cao su – nhựa. Mật độ liên kết ngang của cao su lưu hóa đã đạt đến 7 × 10-5mol / ml (đo bằng phương pháp trương nở), nghĩa là, 97% cao su được liên kết ngang và lưu hóa, độ giãn dài khi kéo lớn hơn 100%, và biến dạng vĩnh viễn kéo không vượt quá 50%. Hạt nhựa TPV có thể được xử lý với chất dẻo trong các phương pháp đúc thổi, ép phun và ép đùn nói chung.

3. Diene TPE

Diene TPE chủ yếu là đồng phân của cao su tự nhiên, vì vậy nó còn được gọi là cao su thiên nhiên chuyển hóa nhiệt dẻo (1-NR). Ngay từ 400 năm trước, người ta đã phát hiện ra nguyên liệu này là cao su thiên nhiên, nhưng do được sản xuất từ ​​những cây dại như Gutabo và Balata, khác với cây Hevea nên người ta gọi nó là cao su Gutabo, balata hay Latta Rubber. Mặc dù loại T-NR này đã được sử dụng cho cáp ngầm và da bóng gôn trong hơn 100 năm, do trạng thái nhiệt dẻo, kết tinh mạnh và tính sẵn có hạn chế nên việc sử dụng nó đã không được mở rộng trong một thời gian dài. Sau năm 1963, Hoa Kỳ, Canada, Nhật Bản và các nước khác đã liên tiếp chế tạo được cao su polyisoprene tổng hợp T-NR-trans với xúc tác kim loại hữu cơ, chất này được gọi là TPI. Cấu trúc vi mô của nó hoàn toàn trái ngược với cao su isoprene (IR), với 99% liên kết trans, 40% độ kết tinh và điểm nóng chảy 67 ° C, rất giống với cao su Gutabo và Balata tự nhiên.

Do đó, các sản phẩm tự nhiên đã dần được thay thế và phát triển hơn nữa để sử dụng trong các thiết bị chỉnh hình, chất thay thế thạch cao và thiết bị bảo hộ thể thao. Trong những năm gần đây, TPI đã được phát triển thành công như một vật liệu cao su nhớ hình dạng bằng cách sử dụng độ kết tinh và độ nhạy nhiệt độ tuyệt vời của TPI, được mọi người rất ưa chuộng. Về mặt cấu trúc, TPI là một loại cao su nhiệt dẻo bao gồm độ kết tinh được hình thành bởi cấu trúc trans cao dưới dạng phân đoạn cứng, sau đó kết hợp với các phân đoạn mềm khác ở trạng thái pha đàn hồi của bất kỳ hình dạng nào. So với các TPE khác, ưu điểm là độ bền cơ học tốt, chống trầy xước và lưu hóa tốt, nhược điểm là nhiệt độ hóa mềm rất thấp, thường chỉ 40-70 ° C, và việc sử dụng hạn chế. 

Năm 1974, một công ty Nhật Bản đã phát triển thành công đồng phân của cao su BR (cis-1,4 polybutadiene) – syndiotactic l, 2 polybutadiene, được gọi là TPB. Nó là một loại cao su polybutadien syndiotactic với hơn 90% l, 2 liên kết. Cấu trúc vi mô là một polyme khối bao gồm phần tinh thể của cấu trúc đẳng cấp của phân đoạn cứng và phần mềm của phân đoạn mềm có hình dạng bất kỳ. Mặc dù khả năng chịu nhiệt và độ bền cơ học không bằng cao su, nhưng nó được sử dụng rộng rãi trong đóng giày, xốp, phim ánh sáng và các sản phẩm cao su công nghiệp khác do độ trong suốt tốt, chịu được thời tiết, cách điện và phân hủy quang học. Sự khác biệt lớn nhất giữa TPB và TPI và các TPE khác là chúng có thể được lưu hóa. Người ta giải quyết được rằng TPE nói chung không thể được lưu hóa bằng lưu huỳnh và peroxit. Thay vào đó, phải sử dụng các thiết bị đặc biệt như sóng điện tử và bức xạ.

Nó có thể cải thiện vấn đề sửa đổi chất lượng, từ đó cải thiện những thiếu sót của TPE như khả năng chịu nhiệt, chống dầu và độ bền kém. TPB có thể được xử lý tùy ý trong phạm vi điểm nóng chảy 75-1 10 ℃ và có thể được sử dụng để sản xuất dép và giày đúc phun không lưu hóa, và cũng có thể sử dụng bọt lưu hóa để sản xuất đế giữa của giày thể thao, giày du lịch, v.v. . So với đế giữa bằng bọt biển EVA, nó không dễ bị xẹp và biến dạng, đồng thời thoải mái khi đeo, có lợi cho việc nâng cao hiệu quả thi đấu thể thao. Màng làm bằng TPB có độ thoáng khí tốt, chống thấm nước và độ trong suốt, dễ phân hủy quang học, rất an toàn, đặc biệt thích hợp cho gia dụng và bao bì bảo quản rau quả tươi.

4. Vinyl clorua TPE

Vinyl clorua TPE được chia thành hai loại: PVC dẻo nhiệt dẻo và CPE nhiệt dẻo, loại trước được gọi là TPVC và loại sau được gọi là TCPE. TPVC chủ yếu là một biến tính đàn hồi của PVC, được chia thành hai dạng: trùng hợp hóa học và pha trộn cơ học. Pha trộn cơ học chủ yếu là hỗn hợp (PVC / NBR) được tạo thành bằng cách trộn một phần NBR liên kết chéo vào PVC. TPVC thực chất chỉ là phần kéo dài của nhựa PVC mềm, nhưng do độ biến dạng nén được cải thiện rất nhiều nên mới hình thành nên một loại nhựa PVC giống như cao su. Loại TPVC này có thể được coi là sản phẩm biến đổi của PVC và chất thay thế cho cao su và chủ yếu được sử dụng để sản xuất ống cao su, tấm cao su, băng và một số bộ phận cao su. Hiện tại, hơn 70% lượng tiêu thụ là trong lĩnh vực ô tô, chẳng hạn như vô lăng, dải gạt mưa, v.v. Đối với các mục đích khác, dây điện chiếm khoảng 75%, và màng chống thấm xây dựng chiếm khoảng 10%.

Trong những năm gần đây, nó đã bắt đầu mở rộng sang các thiết bị gia dụng, làm vườn, công nghiệp và áo mưa đi làm hàng ngày. Hiện tại, các sản phẩm chính được bán trên thị trường quốc tế là hỗn hợp PVC và NBR, PVC biến tính và NBR liên kết chéo, đã trở thành những ví dụ thành công nhất về pha trộn cao su và nhựa. Các nhà sản xuất cao su nitrile-butadien ở Hoa Kỳ, Nhật Bản, Canada, Đức và các quốc gia khác đã sản xuất hàng loạt. được sản xuất với số lượng lớn. Hỗn hợp PVC và các vật liệu cao phân tử khác, chẳng hạn như hỗn hợp PVC / EPDM, PVC / PU, PVC / EVA, và hỗn hợp PVC, ethylene và acrylate, cũng lần lượt được đưa vào sản xuất. Với yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe, khí axit thoát ra từ TPVC luôn khó giải quyết triệt để và gây ô nhiễm môi trường, gần đây tốc độ phát triển trên thế giới giảm sút, phạm vi sử dụng bị ảnh hưởng lớn.

TPVC được sản xuất và sử dụng ở nước tôi chủ yếu bao gồm HPVC, được nghiên cứu từ những năm 1990, và chỉ có một lượng nhỏ được sản xuất và cung cấp. Hiện nay, nó chủ yếu ở dạng hỗn hợp PVC / NBR và PVC / EVA, ngoại trừ hỗn hợp hàng hóa riêng lẻ, hầu hết chúng được trộn bởi các nhà máy chế biến cao su. Chúng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bồn chứa dầu, ống cao su, cao su. giày dép … đã thay thế một phần CR và NBR, NR, SBR, hiệu quả rất tốt, liều lượng ngày càng mở rộng qua từng năm. Giờ đây, TCPE với chức năng TPE, được pha trộn với cao su CPE và nhựa CPE, cũng đã bắt đầu được ứng dụng. Trong tương lai, TPVC và TCPE có thể trở thành vật liệu cao su và nhựa mới thay thế một số loại cao su NR, BR, CR, SBR, cao su NBR và nhựa PVC ở Việt Nam.

5. Polyurethane TPE

Polyurethane TPE là một loại cao su polyurethane nhiệt dẻo được kết hợp với các phân đoạn cứng isocyanate và các phân đoạn mềm polyester hoặc polyether, được gọi là TPU. TPU có độ bền cơ học tuyệt vời, chống mài mòn, chống dầu và chống uốn, đặc biệt là khả năng chống mài mòn. Nhược điểm là khả năng chịu nhiệt, chịu nước nóng và chịu nén kém, bề ngoài dễ ngả vàng, dễ bị dính khuôn trong quá trình chế biến.

Hiện tại, ở Châu Âu và Hoa Kỳ và các nước khác, nó chủ yếu được sử dụng để sản xuất đồ thể thao như giày trượt tuyết và giày leo núi và nó cũng được sử dụng với số lượng lớn để sản xuất các loại giày thể thao và giày du lịch và mức tiêu thụ là rất lớn. TPU cũng có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận như ô tô, máy móc và đồng hồ bằng cách ép phun và ép đùn và được sử dụng rộng rãi trong ống cao su áp suất cao (cao su bên ngoài), ống cao su nguyên chất, tấm, băng tải, băng tải, dây điện và cáp, băng và các sản phẩm khác. Trong số đó, ép phun chiếm hơn 40% và ép đùn chiếm khoảng 35%.

Trong những năm gần đây, để nâng cao hiệu suất chế biến của TPU, nhiều giống mới dễ chế biến đã xuất hiện. Nếu nó phù hợp để đúc hai màu, nó có thể tăng độ trong suốt, độ chảy cao và TPU tái chế cao để đóng giày, có thể cải thiện hiệu quả xử lý và sản xuất. TPU không nhựa, độ cứng thấp, dễ gia công để sản xuất ống trong. TPU được gia cố bằng sợi thủy tinh có thể cải thiện độ cứng và khả năng chống va đập, v.v., được sử dụng cho các bộ phận lớn như cản ô tô. Đặc biệt, việc bổ sung các thành phần phản ứng vào TPU, sau quá trình đúc nhựa nhiệt dẻo, thông qua quá trình lão hóa, sự hình thành IPN không hoàn chỉnh (IPN được hình thành bởi polyme liên kết ngang và polyme không liên kết chéo) phát triển rất nhanh. IPN TPU này cải thiện hơn nữa các đặc tính vật lý và cơ học của TPU. Ngoài ra, hợp kim pha trộn TPU / PC giúp cải thiện hiệu suất an toàn của cản xe. Ngoài ra, còn có TPU có tính thấm ẩm cao, TPU dẫn điện và TPU dành riêng cho cơ thể sống, băng từ, kính an toàn.

Tiến độ nghiên cứu về chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo mới

Trong những năm gần đây, với sự phát triển và ứng dụng của lý thuyết thiết kế cấu trúc polyme (nghĩa là, thông qua nghiên cứu có hệ thống về mối quan hệ giữa cấu trúc hóa học phân tử và tính chất vật lý của vật liệu, vật liệu có cấu trúc hóa học cụ thể có thể được tổng hợp theo yêu cầu ứng dụng), như cũng như lưu hóa động.Với việc nghiên cứu sâu và phát triển lý thuyết và công nghệ, nhiều loại vật liệu đàn hồi dẻo nhiệt mới đã ra đời, và sơ bộ quy mô công nghiệp đã được hình thành.

1. Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo polyamide

Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo polyamide (TPAE) dùng để chỉ một loại chất đồng trùng hợp khối bao gồm phân đoạn cứng polyamit kết tinh có điểm nóng chảy cao và phân đoạn mềm polyete hoặc polyeste không kết tinh. Các phân đoạn cứng trong cấu trúc TPAE thường là polycaprolactam, polyamit 66, polylaurolactam, polyamit thơm, v.v. và các phân đoạn mềm thường là polyetylen glycol, polypropylen glycol, polybutylen glycol, polysaccharid béo hydroxyl hai đầu, v.v.

Do có nhiều loại vật liệu có sẵn cho các phân đoạn mềm và cứng, mức độ trùng hợp và tỷ lệ pha trộn giữa các phân đoạn mềm và cứng có thể được điều chỉnh, vì vậy các sản phẩm TPAE với các đặc tính khác nhau có thể được thiết kế và điều chế theo các mục đích sử dụng khác nhau. Loại phân đoạn cứng polyamit được chuẩn bị xác định điểm nóng chảy, độ bền hóa học và mật độ tương đối của TPAE; loại phân đoạn mềm polyete hoặc polyeste xác định các đặc tính nhiệt độ thấp của TPAE, tính hút ẩm, tính chất chống tĩnh điện và độ ổn định đối với một số hóa chất.

Hơn nữa, lượng Tỷ lệ giữa các phân đoạn mềm và cứng có ảnh hưởng quyết định đến độ đàn hồi, độ cứng và khả năng kháng hóa chất của TPAE. Do đó, kiểm soát tỷ lệ pha trộn của các phân đoạn mềm và cứng trong chuỗi phân tử tuyến tính là công nghệ then chốt để sản xuất TPAE. Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo polyamide có các đặc tính cơ học và độ đàn hồi tốt, cũng như khả năng chống mài mòn và tính linh hoạt tuyệt vời, và là một loại chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo thích hợp để sử dụng ở nhiệt độ cao.

2. Chất đàn hồi dẻo nhiệt dẻo liên kết chéo có thể thuận nghịch nhiệt

Chất đàn hồi dẻo nhiệt dẻo liên kết ngang có thể đảo ngược nhiệt được sử dụng phản ứng Diels-Alder, sử dụng cyclopentadiene (CPD) làm chất liên kết ngang và sử dụng các đặc tính chuyển đổi thuận nghịch nhiệt của CPD và dicyclopentadiene. Các dẫn xuất chứa CPD hoặc DCPD được giới thiệu là liên kết chéo liên kết của các phân tử polyme mạch thẳng có chứa các nhóm hoạt động, do đó chúng có thể được chuyển đổi thành các chất đàn hồi dẻo nhiệt dẻo có liên kết chéo thuận nghịch nhiệt có chứa -C – C – liên kết chéo cộng hóa trị.

Khi tổng hợp các dẫn xuất CPD và DCPD, do nguyên liệu thô, sản phẩm trung gian và sản phẩm được sử dụng có chứa các vòng diene liên hợp CPD, DCPD, và một số còn chứa các liên kết không bão hòa C = C nên nguyên liệu và nguyên liệu thô, nguyên liệu thô và sản phẩm trung gian (hoặc sản phẩm). Phản ứng Diels-Alder dễ dàng xảy ra giữa sản phẩm và sản phẩm, dẫn đến sản phẩm khó tách, hiệu suất thấp (20% đến 50%) và cấu trúc phức tạp. Ngoài ra, cũng yêu cầu rằng không có cấu trúc liên kết đôi nào tồn tại trong chuỗi chính của đại phân tử polyme, nếu không, cấu trúc liên kết ngang không thể đảo ngược sẽ được hình thành do phản ứng Diels-Alder giữa liên kết đôi của chuỗi chính và CPD, dẫn đến trong liên kết ngang thuận nghịch nhiệt với sự gia tăng thời gian xử lý.

Do đó, phương pháp hứa hẹn nhất là tổng hợp các liên kết chéo dẫn xuất DCPD (hoặc CPD) và sau đó các polyme chứa clo có liên kết ngang thuận nghịch nhiệt, polyme chứa cacboxyl và polyme chứa hydroxyl mặt dây chuyền.

3. Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo polyolefin xúc tác metallocen

TPE polyolefin xúc tác metallocene lần đầu tiên được phát triển bởi Công ty Dow Chemical tại Hoa Kỳ bằng công nghệ Insite và được giới thiệu ra thị trường vào năm 1994. Đây là một giống TPE đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Các chất xúc tác metallocene có đặc điểm là hoạt tính xúc tác cao và một vị trí hoạt động duy nhất. Các polyme được điều chế bằng xúc tác của chúng có ưu điểm là phân bố khối lượng phân tử hẹp và cấu trúc polyme có thể kiểm soát được. Chúng đã trở thành thế hệ xúc tác trùng hợp olefin mới sau xúc tác Ziegler-Natta.

5. Chất đàn hồi dẻo nhiệt dẻo tinh thể lỏng kiểu vỏ

Trong những năm gần đây, chất đàn hồi tinh thể lỏng nhiệt dẻo có cả độ đàn hồi cao và độ kết tinh lỏng ngày càng trở thành một điểm nóng nghiên cứu khác trong lĩnh vực chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo. Chất đàn hồi tinh thể lỏng nhiệt dẻo thường đề cập đến polyme ba khối hoặc nhiều khối có độ kết tinh lỏng. Hiện tại, chất đàn hồi tinh thể lỏng nhiệt dẻo có triển vọng nhất chủ yếu là chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo tinh thể lỏng dạng vỏ.

6. Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo dựa trên sinh học

Vật liệu polyme truyền thống chủ yếu được tổng hợp từ các nguồn hóa dầu Với việc tiêu thụ liên tục các nguồn tài nguyên không thể tái tạo như dầu mỏ, việc phát triển vật liệu polyme gặp phải những thách thức rất lớn. Nhằm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên không thể tái tạo như dầu mỏ và thực hiện sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp vật liệu polyme, vật liệu polyme sinh học ngày càng được quan tâm nhiều hơn. Chất đàn hồi nhựa nhiệt dẻo gốc sinh học là một loại vật liệu đàn hồi nhiệt dẻo được chế biến từ các monome sinh khối. Vì monome của chúng có nguồn gốc từ sinh vật tự nhiên nên tài nguyên của chúng rất bền vững.

7. TPV lưu hóa dẻo nhiệt dẻo mới

Với sự phát triển của công nghệ lưu hóa động, trên cơ sở chất đàn hồi nhiệt dẻo nói chung (EPDM / PP TPV), việc phát triển và điều chế các vật liệu TPV chức năng (như TPV cho lốp xe, TPV y tế, v.v.) cũng trở thành một điểm nóng nghiên cứu trong vùng này.