熱塑橡膠sbs及其在制鞋工業(yè)中的應(yīng)用

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1、熱塑橡膠SBS及其在制鞋工業(yè)中的應(yīng)用一、什么是熱塑橡膠熱塑橡膠又叫熱塑性彈性體，簡稱TPR、TR或TPE，是一類新興的合成高分子材料。常溫下，它具有普通硫化橡膠的高彈性和高強(qiáng)度，而當(dāng)提高溫度時(shí)，卻又像一般熱塑性塑料那樣易于流動(dòng)，能用注射、擠出等方式快速加工成型。關(guān)于橡膠，人們知道的很多。它區(qū)別于其他工業(yè)材料的最主要標(biāo)識(shí)是其優(yōu)越的彈性，即在較小的負(fù)荷作用下，能發(fā)生很大的形變;而去掉負(fù)荷后又能很快地恢復(fù)原狀。橡膠這種良好的易變性、復(fù)原性和柔順性是其主要特征。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有上述橡膠主要特征的高分子材料不斷涌現(xiàn)，但它們又不完全和橡

2、膠相同，比如說，它們無需硫化、具有熱可塑性等等，這就導(dǎo)致了“彈性體”這個(gè)名詞的產(chǎn)生。從廣義上講，橡膠只是彈性體的一種。而對于什么是彈性體，根據(jù)美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)的規(guī)定，彈性體應(yīng)是這樣一種材料，“在室溫下，能反復(fù)地拉伸到至少原長的兩倍，而當(dāng)應(yīng)力去掉后，又能及時(shí)恢復(fù)到接近原長?！备鶕?jù)這個(gè)規(guī)定，很容易區(qū)別橡膠和塑料。一般塑料不能拉伸至原長兩倍，也就是說，延伸率小于200%;有的材料雖能拉長兩倍甚至超過，但它在外力去掉后，恢復(fù)不了原形，或者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)復(fù)不了原;而即使有的材料也能拉長，也能復(fù)原，但這個(gè)過程不能反復(fù)進(jìn)行。這些材料都

3、不能算橡膠或真正的彈性體。至于熱塑性塑料，它的概念比較明確:凡是在受熱后能夠進(jìn)行塑制，冷后即定型，而且這個(gè)過程能重復(fù)進(jìn)行的高分子材料都可叫熱塑性塑料。普通橡膠不具備這個(gè)特征，硫化后的橡膠即使再加熱也不能進(jìn)行塑制。熱塑性橡膠正是集中了上述橡膠使用性能的特點(diǎn)和塑料加工性能的特點(diǎn)，因而是一類新穎的高分子材料。也是繼天然橡膠和普通合成橡膠之后的一類新型橡膠，故有人稱這類熱塑性橡膠為第三代橡膠。二、熱塑橡膠的特點(diǎn)熱塑橡膠的最大特點(diǎn)是常溫下顯示出普通硫化橡膠的力學(xué)性能，而在高溫下又具有熱塑性塑料的加工工藝特點(diǎn)?？梢哉f，它既類似于橡膠，又很像塑料

4、，是介于橡膠和塑料之間的一種“邊緣”材料。1.無需硫化即具有良好的物理機(jī)械性能。普通橡膠(包括天然橡膠和合成橡膠)在未經(jīng)硫化時(shí)，彈性和強(qiáng)度都很低，而一經(jīng)硫化，高分子鏈之間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成后，便產(chǎn)生了極好的物理機(jī)械性能，抗張強(qiáng)度由零點(diǎn)幾兆帕(MPa)或幾兆帕一躍而為10MPa以上。熱塑性橡膠無需硫化其抗張強(qiáng)度即可達(dá)10MPa左右，而某些品種如共聚醋、TPU等竟高達(dá)30-40MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通硫化橡膠。2.存在兩相結(jié)構(gòu)，賦予材料以自補(bǔ)強(qiáng)特性。熱塑橡膠的分子鏈中，一般是由具有塑料剛性的“硬段”和橡膠彈性的“軟段”所組成。這些剛性的硬鏈段將

5、彈性的軟鏈段束縛起來，而剛性鏈段之間常溫下又由分子間作用力集結(jié)在一起，分散在連續(xù)的橡膠軟段之中形成所謂“物理交聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)”，這些“物理交聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)”就起到了相當(dāng)于硫化橡膠中硫橋鍵的作用，從而使材料具有了很高的內(nèi)聚強(qiáng)度。3.在加熱的條件下，上述物理交聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)破壞，聚合物分子鏈可以自由活動(dòng)，材料具有很好的流動(dòng)性，因而能用注射、擠出等方式加工。當(dāng)材料進(jìn)人模腔冷卻時(shí)，硬鏈段分子之間由于內(nèi)聚力的作用又重新集結(jié)，物理交聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)再度形成，因而賦予材料彈性和強(qiáng)度。物理交聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)熱則消失，冷則形成;反復(fù)循環(huán)，使材料具有良好的加工工藝性能。4.和普通橡膠相比，熱塑橡

6、膠的物理機(jī)械性能相對獨(dú)立于分子量的大小。一般而言，橡膠分子量越大，強(qiáng)度等機(jī)械性能越高，而熱塑橡膠分子量對物理機(jī)械性能影響較小。它比較低的分子量范圍(從103～105)決定了它無需塑煉、易溶、易流動(dòng)等特點(diǎn)。三、熱塑橡膠的分類熱塑橡膠種類較多。按構(gòu)成成份分，有聚烯烴型、聚酯型、聚氨酯型(簡稱TPU)和聚苯乙烯型(簡稱SBs)等等。按物理交聯(lián)形式分，可分為聚集相型、氫鍵型、結(jié)晶型等三類。聚集相型以各種苯乙烯/二烯的三嵌段共聚物為代表，TPU則屬于氫鍵型，結(jié)晶型包括聚酯和聚烯烴等。按大分子共聚方式，則可分為嵌段和接枝兩大類。此外，某些聚合物

7、大分子是通過鍵力比較低的離子鍵結(jié)合在一起，這種離子鍵化合物雖屬于化學(xué)交聯(lián)，但在加熱條件下，這種結(jié)合被瓦解，冷卻后又重新鍵合。四、熱塑橡膠發(fā)展概況熱塑橡膠的先驅(qū)者一熱塑性聚氨酯(TPU)是早在四十年代就在歐洲發(fā)展起來的固體聚氨醋彈性體的一個(gè)分支。五十年代末，西德拜耳公司首先提供了試驗(yàn)用TPU，六十年代初，正式商品上市。目前較大廠家有古德里奇公司(goodrichco.)、尤尼羅伊爾(Uniroyir)公司等，有各種不同性能用途牌號(hào)TPU幾十種。熱塑性聚氨酯的最大特點(diǎn)是高強(qiáng)度、高抗撕、高硬度和高耐磨，主要應(yīng)用于汽車行業(yè)、織物涂層、電線電

8、纜、粘合劑等。作為復(fù)面材料，除某些齒輪、轉(zhuǎn)子和壓鑄輪子、壓出型材等表面的覆蓋外，某些型號(hào)的TPU可以薄膜形式貼合于各種天然或合成纖維織物上，用以增加強(qiáng)度和耐磨。TPU在制鞋工業(yè)中的應(yīng)用除作為滑雪鞋、滑冰鞋等的鞋套以外，鞋底、鞋掌、鞋跟