Термопластичные эластомеры - уникальные материалы, сочетающие в себе свойства термопластов и эластомеров. Эти полимеры находят широкое применение в разных отраслях благодаря отличной технологичности, эластичности, упругости и другим полезным качествам. Давайте разберемся, что представляют собой эти материалы, какие особенности лежат в основе их успеха и где они используются.
Термопластичные эластомеры: определение и строение
Термопластичный эластомер (ТПЭ) - это полимерный материал, который при комнатной температуре ведет себя как эластомер, а при нагревании - как термопласт, то есть размягчается и плавится. Это позволяет перерабатывать ТПЭ методами, типичными для термопластов - экструзией, литьем под давлением и так далее. При этом в отличие от вулканизованных резин, термопластичные эластомеры можно подвергать вторичной переработке.
К основным преимуществам ТПЭ относят:
- Высокую эластичность и упругость
- Стойкость к истиранию и разрыву
- Широкий температурный диапазон эксплуатации
- Возможность вторичного использования отходов
- Технологичность, возможность получения сложных форм и многослойных изделий
Химический состав и строение
В зависимости от исходных компонентов, ТПЭ делят на несколько основных видов:
- Стирольные
- Олефиновые
- Эфирные
- Полиамидные
- Термоэластопласты на основе полиуретана
Например, олефиновые ТПЭ получают путем совмещения полипропилена или этиленпропиленового каучука с мягким блоком из этилен-пропиленового каучука. Стирольные ТПЭ состоят из блок-сополимеров стирол-бутадиен-стирол (СБС) или стирол-этилен/бутилен-стирол (СЭБС).
Точный состав ТПЭ является коммерческой тайной производителей. Материал может включать в себя помимо полимеров пластификаторы, смягчители, наполнители, красители, стабилизаторы и другие модификаторы.
Под действием сил сдвига при переработке и нагревании происходит чередование мягких и твердых блоков, образующих дисперсию типа "сало в мраморе". Эта морфология придает материалу уникальные физико-механические свойства.
Производство термопластичных эластомеров
Термопластичные эластомеры термопластичный эластомер получают в два этапа. Сначала при температуре 200-250°C и высоком давлении проводят полимеризацию для образования макромолекул с требуемой структурой. Далее осуществляют переработку полученного полимера в изделия методом экструзии, литья под давлением, термопластического формования, в том числе многослойного литья и профилирования.
В качестве сырья при производстве материал термопластичный эластомер используют:
- Синтетические каучуки - стирольные (СКС, СБС), олефиновые, полиуретановые
- Термопластичные полимеры - полипропилен, полиэтилен, ПВХ, полистирол
- Масла - парафиновые, нафтеновые, ароматические
- Наполнители - технический углерод, мел, тальк, каолин
- Пластификаторы, красители, стабилизаторы, антиоксиданты
Переработку ТПЭ осуществляют на традиционном пластмассовом оборудовании при температуре до 250°С. Благодаря термопластичности материала отходы можно собирать, измельчать и использовать повторно. Это позволяет экономить сырье и снижать себестоимость готовых изделий. Кроме того, термопластичные эластомеры не требуют вулканизации, что также упрощает технологию.
Потребительские свойства и применение ТПЭ
Благодаря уникальному сочетанию свойств термопластичности и эластичности, материалы на основе ТПЭ находят широкое применение в самых разных областях.
Автомобилестроение
В автомобильной промышленности ТПЭ используют для изготовления уплотнителей, прокладок, манжет, втулок, приводных ремней, шлангов, облицовок и отделки салона.
Основные требования к автомобильным ТПЭ:
- Тепло- и морозостойкость
- Стойкость к ультрафиолету и озону
- Негорючесть
- Долговечность
- Стабильность размеров
Медицина и фармацевтика
Медицинские ТПЭ широко используются для изготовления одноразовых шприцев, катетеров, зондов, трубок и шлангов. Ключевые требования к таким материалам:
- Биосовместимость
- Стерилизуемость
- Прочность
- Гибкость
- Химическая инертность
Пищевая промышленность
ТПЭ применяют для упаковки и хранения пищевых продуктов - мяса, молочных продуктов, фруктов и овощей. К таким материалам предъявляют высокие гигиенические требования:
- Отсутствие запаха
- Химическая инертность
- Термостойкость
- Герметичность
Производство детских игрушек
Из ТПЭ изготавливают разнообразные мягкие игрушки, конструкторы, головоломки. Основные требования к таким материалам:
- Яркая и стойкая окраска
- Мягкость
- Прочность
- Экологическая безопасность
Строительство и ЖКХ
ТПЭ применяют для герметизации стыков, изготовления труб, муфт, фитингов и других элементов систем водоснабжения и канализации. Ключевые требования:
- Морозостойкость и термостойкость
- Стойкость к химическим веществам
- Долговечность
Основные требования к полимерным упаковочным материалам для контакта с пищей - это химическая инертность, отсутствие запаха, термостойкость и герметичность. ТПЭ в полной мере удовлетворяют этим критериям.
Упаковка для мясных продуктов
ТПЭ широко используются для изготовления упаковки под вакуумом и в модифицированной газовой среде. Такая упаковка позволяет значительно увеличить сроки хранения мяса и мясных изделий при сохранении свежести, вкуса и питательной ценности.
Пленки и контейнеры на основе ТПЭ применяют для фасовки и упаковывания сыров, творога, сметаны, йогуртов и других кисломолочных продуктов. Материал обеспечивает сохранность органолептических свойств и полезных веществ на всем сроке годности.
Упаковка для напитков
Из ТПЭ изготавливают разнообразную тару для розлива и бутилирования напитков - бутылки, канистры, бочки. Материал устойчив к воздействию спирта, уксусной кислоты и других компонентов напитков.
Герметичные пакеты и коробки из ТПЭ используются для упаковки шоколада, печенья, конфет, пряников, пирожных и других сладостей. Материал защищает продукты от влаги и плесени.
Производство детских игрушек из ТПЭ
Помимо требований к материалам по мягкости, прочности и экологичности, для производства детских игрушек важна яркая и стойкая окраска изделий. ТПЭ легко поддаются окрашиванию, при этом красители не вымываются и не выцветают долгое время.
