热塑性弹性体手册（原著第2版）

前言

《热塑性弹性体手册》的版于2007年出版。从那时起，热塑性弹性体（TPEs）行业发生了巨大变化，许多新技术已经涌现，新产品和新应用已经被开发和商业化，一些产品已经停产，一些公司被出售、购买、重组或更名。热塑性弹性体产品在过去几年以年均4％的速度增长，而且增长速度不断提高，未来将达到5.5％以上。

热塑性弹性体（TPEs）行业的动态增长是各种因素作用的结果，包括市场全球化、经济转型、行业内部竞争日益激化。创新的增长速度令人吃惊，例如在版发布的40个美国TPEs技术专利，大约是四个月的时间（2006年10月初至2007年1月底）。而后来，仅一个多月的时间内（2013年11月中旬至2013年12月中旬）就发布了相同数量的美国专利。

显然，所有这些变化和发展都必须体现在此版本的书中。本书在各章中作了许多改动和扩充，特别是在新产品和新应用方面。在附录2中添加或更改了几家公司。附录5中的产品及其性能已大大修改和扩充。此外，词汇表已修订和扩充，并添加了新的缩略语和首字母缩略词，修改或更换了几个插图和表格。这些改动和扩充的一个非常重要的来源是会议、研讨会（包括网络研讨会）上收到的信息，以及同事、学生、客户和各种研讨会与培训会的参加者对作者进行的反馈。

特别鸣谢TPE Magazine International 杂志总编辑Stephanie Wachbuschsch博士的持续支持和鼓励。Robert Eller Associates总裁Bob Eller审阅了原稿的部分内容，并提供了有价值的评语和建议。Elsevier 的Sina Ebnesajjad博士、Matthew Deans和David Jackson自始至终对手稿的准备工作给予了非常有力的帮助和鼓舞，也值得特别感谢。后，要特别称赞Elsevier的Jason Mitchell及其制作团队，使本著作能圆满完成。

Jiri G. Drobny

麦立马加，新罕布什尔州和布拉格，捷克共和国

2013年12月

版前言

本书总结了热塑性弹性体（TPEs）的化学合成、加工工艺、力学性能等基础知识及TPEs的应用。

绪言（第1章）涵盖了适用于所有TPEs的一些普通理论，如橡胶弹性原理、嵌段共聚物的相结构和相分离的热力学原理，还介绍了TPEs合成的一般方法、TPEs的分类，以及与常规硫化橡胶材料相比TPEs的优缺点。绪言之后，介绍了TPEs的简要历史，并且单列一章论述热塑性塑料的常用添加剂。

TPEs通常采用的加工方法在第4章有相当全面的论述。该章将对读者有所帮助，因为在阅读关于个别热塑性弹性体的加工部分以及要了解具体加工过程更详细的信息时，可参见提供的参考文献。在某些情况下，个别TPEs的工艺条件在相应的章节内。大多数商业TPEs的补充工艺数据在附录4中。

由于TPEs数量众多，涉及的化学品种类繁多，设置不同章节描述各种TPEs是非常有必要的，内容包含每一类TPEs的工业制造过程、性能、加工方法和条件。而TPEs的应用单列一章，包括每类TPEs应用的大量插图。

本书的重要组成部分是为加工厂家和这些材料用户提供的有用的工程数据。我们力图尽可能多地把这些内容包括在内，主要制造商提供的信息列在各自的附录中。应该指出的是，大量不同等级的TPEs不断发展，目前一些等级的TPEs也在更换，因此我们的数据表只能包括有限数量的信息。然而，即使信息数量有限，它们也将成为读者的宝贵资源。

附录包括参考文献，主要制造商名单和相应的商业名称、ISO命名和近的专利，后是一个相当全面的词汇表。

为了使本书对世界各地的读者都适用，SI单位和美国普遍使用的单位都尽可能并列使用。

本书的实践多于理论，目的是提供有用的参考文献和资源，为进入该领域的人员提供基础知识，并为已经参与聚合、加工和零件制造的人员提供的参考文献。本书也为终用户提供丰富的资源，以及成为专门从事聚合物科学和技术或材料科学研究的学生的综合性教科书。每章的末尾列出进一步深入研究该学科的详细参考文献。参考文献、主要研讨会和关于热塑性弹性体的主要评论文件列于附录1。

在此，感谢William Andrew Publishing团队，特别感谢Sina Ebnesajjad博士、Valerie Haynes博士、Betty Leahy、Martin Scrivener和Millicent Treloar帮助我圆满完成本书。罗厄尔马萨诸塞大学的Geoffrey Holden博士、Nick Schott教授，布拉格技术大学的Vratislav Duchacek教授和斯洛伐克科学院的Ivan Choda’k博士在编写本书期间提供了有益的意见。

Jiri G. Drobny

麦立马加，新罕布什尔州和布拉格，捷克共和国

2006年11月

本书首先对热塑性弹性体用添加剂与加工方法等基础知识进行了介绍；然后重点论述了苯乙烯类嵌段共聚物、动态硫化热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、含卤素聚烯烃热塑性弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、聚醚酯热塑性弹性体、离聚体型热塑性弹性体、其他热塑性弹性体、再生橡胶和塑料类热塑性弹性体的合成、特性及加工；*后对热塑性弹性体的应用进行了介绍。本书可供从事热塑性弹性体研究、生产和应用的各类技术人员参考。

第1章绪言

1.1弹性和弹性体001

1.2热塑性弹性体002

1.2.1相结构002

1.2.2热塑性弹性体的合成方法003

1.2.3相分离004

1.2.4热塑性弹性体的分类005

1.2.5热塑性弹性体的优缺点006

1.2.6热塑性弹性体的需求及其增长007

参考文献010

第2章热塑性弹性体发展简史

参考文献013

第3章添加剂

3.1抗氧剂015

3.2光稳定剂016

3.2.1UV吸收剂016

3.2.2猝灭剂016

3.2.3自由基消除剂016

3.2.4紫外光稳定性的评价016

3.3成核剂017

3.4阻燃剂017

3.5着色剂019

3.5.1着色剂的光学性能019

3.5.2着色剂的特性020

3.5.3无机颜料020

3.5.4有机颜料021

3.5.5特效颜料021

3.5.6着色剂形式021

3.6抗静电剂022

3.6.1抗静电剂的类型022

3.6.2导电材料022

3.7爽滑剂023

3.8防粘剂023

3.9加工助剂023

3.10填料和补强剂023

3.10.1立方填料和球形填料024

3.10.2片状填料025

3.10.3纤维填料025

3.10.4纳米填料026

3.11增塑剂026

3.11.1增塑剂种类026

3.11.2增塑剂的混合方法027

3.12其他添加剂027

3.13添加剂的选择028

3.14健康、卫生和安全029

参考文献030

第4章热塑性弹性体加工方法

4.1概述033

4.1.1性能对加工的影响033

4.1.2预处理038

4.2混合和共混040

4.2.1混合的基本概念041

4.2.2聚合物共混物043

4.2.3混合设备044

4.2.4给料和进料设备051

4.2.5修整工序052

4.3挤出055

4.3.1挤出工艺的基础056

4.3.2挤出机056

4.3.3挤出过程控制069

4.4注射成型070

4.4.1一般注意事项070

4.4.2基本技术071

4.4.3工艺过程071

4.4.4注射成型机械071

4.4.5注塑模具077

4.4.6注射成型进料系统081

4.4.7注塑模具特点086

4.4.8注塑机各部件所用材料089

4.4.9部件尺寸稳定性090

4.5模压成型092

4.5.1模压模具类型093

4.5.2模压成型机094

4.5.3热塑性树脂的模压成型095

4.6传递模塑095

4.6.1背景096

4.6.2传递模塑成型097

4.6.3柱塞式成型工艺098

4.6.4螺杆式传递模塑098

4.6.5传递模具的种类098

4.6.6热塑性弹性体的传递模塑101

4.7吹塑成型102

4.7.1吹塑成型工艺103

4.7.2挤出吹塑成型105

4.7.3注坯吹塑成型107

4.7.4拉伸吹塑成型107

4.7.5浸渍吹塑成型108

4.7.6多模吹塑成型109

4.7.7共挤吹塑技术109

4.7.8连续挤出109

4.7.9吹塑模具110

4.7.10吹塑零件实例112

4.8滚塑成型112

4.8.1背景113

4.8.2基本工艺技术114

4.8.3滚塑成型设备115

4.8.4设备和工艺设计117

4.8.5滚塑工艺的操作119

4.8.6旋转过程123

4.8.7聚合物熔融和部件形成124

4.8.8故障排除125

4.8.9结论125

4.9热塑性树脂的发泡126

4.9.1引言126

4.9.2背景126

4.9.3发泡技术126

4.9.4发泡工艺129

4.10热成型130

4.10.1工艺基础130

4.10.2加工的影响因素131

4.11压延134

4.12二次成型过程135

4.12.1膜和片材定向135

4.12.2焊接138

4.12.3胶黏剂黏结146

4.12.4机械紧固152

4.12.5装饰152

4.12.6交联155

4.13热塑性弹性体通用加工技术155

4.13.1热塑性弹性体的配合155

4.13.2注射成型156

4.13.3包覆成型157

4.14过程仿真157

4.153D打印158

4.16产品开发与测试158

参考文献159

第5章苯乙烯类嵌段共聚物

5.1概述166

5.2聚苯乙烯-聚二烯嵌段共聚物167

5.2.1聚苯乙烯-聚二烯嵌段共聚物的合成167

5.2.2聚苯乙烯-聚二烯嵌段共聚物的形态169

5.2.3相畴形成的临界分子量169

5.2.4聚苯乙烯-聚二烯嵌段共聚物的性能170

5.2.5苯乙烯热塑性弹性体配制173

5.2.6配合174

5.2.7苯乙烯类嵌段共聚物的混合物的加工176

5.3通过碳阳离子聚合合成苯乙烯嵌段共聚物178

5.3.1聚合过程179

5.3.2S-IB-S嵌段共聚物的性能179

5.4新产品开发181

参考文献182

第6章动态硫化热塑性弹性体

6.1概述185

6.2动态硫化过程186

6.3动态硫化制备的共混物的性能187

6.3.1三元乙丙胶-聚烯烃共混物热塑性硫化胶187

6.3.2二烯橡胶和聚烯烃的热塑性硫化胶188

6.3.3基于丁基橡胶、卤化丁基橡胶和PP树脂的热塑性硫化胶189

6.3.4丁二烯-丙烯腈橡胶和聚酰胺制备的热塑性硫化橡胶190

6.3.5基于聚丙烯酸酯橡胶和聚酰胺的TPVs191

6.4热塑性硫化胶的加工和制造191

6.4.1流变性191

6.4.2挤出成型192

6.4.3注射成型192

6.4.4模压成型193

6.4.5吹塑193

6.4.6热成型194

6.4.7压延194

6.4.8挤塑发泡194

6.4.9TPVs的粘接194

6.5新产品开发195

参考文献196

第7章聚烯烃类热塑性弹性体

7.1引言198

7.2热塑性聚烯烃共混物198

7.3形态200

7.4热塑性聚烯烃的性能200

7.4.1热塑性聚烯烃的力学性能200

7.4.2使用温度201

7.4.3耐候性202

7.4.4耐化学品性202

7.4.5粘接202

7.4.6电性能202

7.5热塑性聚烯烃的加工203

7.5.1注塑203

7.5.2挤出204

7.5.3其他加工方法205

7.6热塑性聚烯烃喷涂205

7.7新产品开发206

参考文献207

第8章含卤素聚烯烃热塑性弹性体

8.1概述209

8.2聚氯乙烯/丁腈橡胶共混物209

8.2.1熔融混炼和加工210

8.2.2物理机械性能210

8.2.3其他性能211

8.3聚氯乙烯与其他弹性体的共混物211

8.3.1聚氯乙烯/COPEs共混物211

8.3.2聚氯乙烯/热塑性聚氨酯弹性体共混物212

8.4可熔融加工橡胶213

8.4.1物理机械性能213

8.4.2耐化学性215

8.4.3耐候和阻燃215

8.4.4电性能216

8.4.5MPR的等级216

8.4.6MPR与其他聚合物的共混物217

8.4.7加工217

8.5热塑性氟碳弹性体221

8.6新产品开发221

参考文献222

第9章热塑性聚氨酯弹性体

9.1概述224

9.2热塑性聚氨酯弹性体合成225

9.2.1软段原材料225

9.2.2硬段原材料226

9.2.3其他原材料226

9.3形态227

9.4热转变228

9.5性能228

9.5.1力学性能228

9.5.2热性能231

9.5.3水解稳定性232

9.5.4耐化学性232

9.5.5耐磨耗性能232

9.5.6紫外光稳定性233

9.5.7电性能233

9.6聚氨酯热塑性弹性体的加工234

9.6.1聚氨酯热塑性弹性体的流变234

9.6.2干燥234

9.6.3注塑236

9.6.4挤出238

9.6.5压延239

9.6.6吹塑239

9.6.7热成型239

9.7TPU与其他聚合物的共混物239

9.8粘接与熔接240

9.8.1热熔接与密封240

9.8.2溶剂和胶黏剂粘接240

9.9在TPUs中使用生物基原料241

9.10新产品开发241

参考文献241

第10章聚酰胺类热塑性弹性体

10.1概述245

10.2合成245

10.2.1PEAs、PEEAs和 PCEAs的合成246

10.2.2PE-b-As的合成246

10.2.3其他热塑性聚酰胺弹性体的合成247

10.3形态247

10.4结构-性能关系248

10.5物理机械性能249

10.5.1拉伸性能249

10.5.2高温性能250

10.5.3撕裂强度251

10.5.4耐磨耗253

10.5.5压缩永久变形253

10.5.6耐屈挠性254

10.6耐化学性和耐溶剂性254

10.7电性能254

10.8其他性能255

10.8.1耐候性255

10.8.2粘接255

10.9配合255

10.10加工256

10.10.1流变256

10.10.2干燥256

10.10.3注塑257

10.10.4挤出258

10.10.5其他加工方法259

10.11粘接与熔接259

10.11.1粘接259

10.11.2熔接259

10.12新产品开发259

参考文献259

第11章聚醚酯热塑性弹性体

11.1概述262

11.2合成262

11.3形态263

11.4商品化COPEs的性能263

11.4.1应力-应变性能263

11.4.2动态性能264

11.4.3耐割口增长265

11.4.4抗冲击性能266

11.4.5对温度变化的反应266

11.4.6耐磨耗性能266

11.4.7电性能267

11.4.8耐化学性267

11.4.9其他性能268

11.5COPE共混物269

11.5.1与不同级别COPE的共混物269

11.5.2与其他聚合物的共混物269

11.6加工269

11.6.1概述269

11.6.2熔融流变270

11.6.3注塑271

11.6.4挤出273

11.6.5吹塑275

11.6.6熔融流延276

11.6.7滚塑276

11.6.8熔接和粘接277

11.6.9整理277

参考文献277

第12章离聚体型热塑性弹性体

12.1概述280

12.2合成281

12.3形态281

12.4性能和工艺过程281

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