Термопластические эластомеры

Термопластичные эластомеры занимают промежуточное положение между пластмассами и резинами, обладая, соответственно, эластичностью и технологичностью. Химические соединения, состоящие, как из мягких (каучуков), так и жестких фаз (пластмасс), способствуют получению материалов, обладающих свойствами, присущими вулканическим резинам. Одним из главных их преимуществ можно назвать подверженность переработке на оборудовании для пластмасс, кроме того, переработка может производиться неоднократно. 
 
Термоэластопласты используются не только как самостоятельное сырье, но и в качестве компонента при литье пластмасс и в соэкструзии. Сочетаются они с красителями, различными пластификаторами и иными модификаторами и добавками. 
 
На сегодняшний день термопластичные эластомеры представляют собой одно из наиболее активно развивающихся направлений производства полимерных материалов. Специалисты данной сферы предполагают рост рынка термоэластопластов до 4 миллионов тонн к 2011 году, что будет составлять 6,3 %. 

 
Широкое распространение эластомеры получили в автомобильной отрасли, именно на нее приходится 40-50 % всех термопластичных эластомеров. Кроме  того, они используются в обувной  промышленности, медицине, строительстве, для производства товаров народного  потребления и различных технических  изделий. 
 
Такому широкому распространению материала, несомненно, поспособствовало то, что он может перерабатываться и использоваться вторично. Это очевидное преимущество по сравнению со многими видами синтетической резины.  
 
Также, термопластичные эластомеры легко подвергаются обработке и обладают эксплуатационной гибкостью, что позволит им занять достойное место во многих отраслях, в частности, в автомобилестроении. Кроме того, этот материал обладает короткими литьевыми циклами, вес изделий из него несколько меньше, чем из иных видов резин, а процесс производства эластомеров является менее энергозатратным. 
 
В настоящее время термоэластопласты применяются, как правило, в изделиях, обладающих высоким качеством, в частности, в автомобилестроении они используются при изготовлении крышек подушек безопасности. Все больше появляется различных модификаций термопластичных эластомеров, его специализированные виды, обладающие более высокой степенью прозрачности, меньшей жесткостью, более устойчивые к механическим и химическим воздействиям. 
 
На сегодняшний день существует три основных вида термопластичных эластомеров, каждый из которых обладает определенным набором необходимых свойств и характеристик: резинопластиковые смеси, блочные сополимеры и полученные в процессе динамической вулканизации резинопластмассы. 
 
 
 

Термопластичные эластомеры (ТПЭ) обладают эластичными свойствами резины и технологичностью термопластмасс. ТПЭ являются одним из самых активно развивающихся направлений в области разработки новых материалов. Проведенное Freedonia Group исследование предсказывает средний рост рынка ТПЭ на период 2006-2011 гг. в размере 6.3% вплоть до 4 млн. тонн в 2011 году. Наиболее широкое применение (40-50%) ТПЭ находят в автомобильной отрасли. Спрос снижается в странах с развитой экономикой благодаря тому, что переход с термореактивной резины был осуществлен практически везде, где это целесообразно. Есть знаки коммодификации в области строительства, а также перемещения общего рынка в Китай, где производится большая доля мировой продукции из ТПЭ, в том числе обувь, предметы быта, потребительские товары, бытовые приборы, инструменты и оборудование для спорта и отдыха. Остальные поставщики ТПЭ реагируют на эти изменения материалами более высокого качества и повышенной функциональности. 
 
Согласно оценке Патрика Эллиса, консультанта в области индустрии пластмасс и резин, европейский рынок термопластичных эластомеров вырастет с 499,000 тонн в 2007 г. до 570,000 тонн в 2012 г. По данным проведенного Frost & Sullivan исследования европейского рынка ТПЭ, автомобильная индустрия - самый крупный потребитель ТПЭ в Европе. Термореактивные полимеры (этилен-пропиленовый каучук, полихлоропрен и стирен-бутадиеновая резина) по-прежнему заметно шире используются в автопромышленности. Однако, как видно из отчетов Frost & Sullivan, на смену им все чаще приходят ТПЭ, и эта тенденция, как ожидается, сохранится и далее. В 2001 году ТПЭ составляли около 14% используемой массы используемых в автопроме термореактивных резин, а к 2004-му этот показатель вырос до 15.2%. 
 
В связи с коммерциализацией нескольких новых типов термопластичных вулканизатов (ТПВ), известных как супер-ТПВ, производители высококачественных теплореактивных резин и термопластики могут испытать трудности с удержанием своих позиций на рынке. Это открывает новые возможности производителям ТПВ для более специфичных целей, например, в двигателях автомобилей, а также приборах и промышленных деталях, работающих при высоких температурах. Также ожидается, что они займут нишевые рынки систем коммуникации и потребительских товаров, рассчитанных на использование в суровых условиях. Супер-ТПВ, такие как Zeotherm, обладают более высокой термостойкостью, чем обычные ТПВ и сополимеры. Zeotherm обладает длительной жаростойкостью в 150 градусов и кратковременной — в 175 градусов по Цельсию. Другие материалы (например, Санопрен и используемые в двигателях сополимеры) должны быть оборудованы защитным экраном, чтобы выдерживать такую температуру. Отсутствие необходимости в защитном экране — главное преимущество супер-ТПВ, посколько это позволяет снизить общую стоимость системы. Zeotherm также демонстрирует более хорошую адгезию с нейлоновыми субстратами в сравнении с обычными ТПВ.  
 
Преимущества перед другими видами синтетической резины, такие как пригодность ко вторичному использованию, легкость обработки и эксплуатационная гибкость наверняка обеспечат их дальнейшее проникновение на рынок материалов для автомобильной промышленности. Кроме того, термопластичные полиолефиновые эластомеры имеют преимущество перед большинством теплоустойчивых резин благодаря более коротким литьевым циклам, низкому энергопотреблению, меньшим зазорам на деталях и более низкому весу. Как ожидается, перечисленные достоинства повысят спрос на ТПЭ.  
 
В настоящее время ТПЭ рассчитаны на использование в изделиях высокого качества. Компании SEBS и TPO заменяют сополимерные эластомеры на ТПЭ в сложных конструкциях, таких как крышки подушек безопасности. Стиреновые ТПЭ также приходят на замену более дорогим термопластичным полиуретанам (ТПУ) там, где необходима высокая абразивная устойчивость. Появляются более специализированные виды ТПЭ с повышенной прозрачностью, меньшей жесткостью, лучшим сопротивлением к химическому воздействию, царапинам и ударам. Также разрабатываются более жаропрочные материалы для изготовления мелкоразмерных деталей. R&D по-прежнему сосредотачивается на литьевой спайке с другими термопластмассами, тканями и металлами. Законодательные и рыночные требования также принуждают поставщиков разрабатывать новые материалы без использования галогенных пламягасителей и с более низким выделением летучих веществ.  
 
Есть три основных вида ТПЭ: блочные сополимеры, резинопластиковые смеси и резинопластмассы, полученные путем динамической вулканизации. Новые типы стиреновых блочных сополимеров обладают замедленным высокотемпературным старением, сопротивлением жидкостям, упругим восстановлением и затвердеванием. Новые блочные сополимерные ТПЭ лучше поддаются формовке на пескодувной машине, отличаются большей мягкостью и хорошими характеристиками усталости при изгибе. Одним из преимуществ ТПЭ перед термореактивными резинами в том, что к ним применимы стандартные методы обработки пластмасс. Сюда можно отнести материалы, на 10-100% состоящие из биологических возобновляемых ресурсов. Материалы на основе касторового масла и масла канола имеют свойства, сходные со стандартными марками. Они рассчитаны на использование в производстве спортивных товаров. Вот некоторые из последних разработок в данной области:  
 
Испанская компания Merquinsa предлагает первую в мире серию термополиуретанов, основанных на биоматериалах, таких как многоатомные спирты растительных или жирных кислот.  
 
GLS производит ТПУ OnFlex U на основе соевого масла, состоящий из возобновляемых ресурсов на 30-45%. Жесткость по Шору находится в пределах 65-95 А. Характеристики близки стандартным маркам полимеров, используемых в области медицины, потребительских товаров и промышленности.  
 
На выставке K 2007 компания Arkema продемонстрировала первый ТПЭ из возобновляемых ресурсов. Pebax Rnew - полиэфир-блок-амид на основе касторового масла. Содержание возобновляемых веществ составляет 20-90%, жесткость - от 25 D до 72 D. Эти полимеры рассчитаны на использование в электронике, атлетической обуви и автопромышленности.  
 
Multibase предлагают новую серию полимеров Multiflex TEA, которые обеспечивают улучшенную связываемость с промышленными термопластмассами. Multibase разрабатывает марки с улучшенными погодными характеристиками (выдерживает вплоть до 4000 кДж) для использования в автомобилях. Что касается полимеров, рассчитанных на использование в помещении, то компания сосредоточена на выпуске новых марок, обеспечивающих сопротивление потускнению вплоть до 110 C, высокую маслостойкость и повышенное сопротивление так называемому «газовому выцветанию».  
 
Прозрачные ТПЭ пользуются большим спросом благодаря улучшенной эксплуатационной гибкости. Kryberg запустили новую серию полупрозрачных ТПЭ Thermolast K, которые могут похвастаться неповторимым уровнем адгезии с поликарбонатом и АБС. Они также связываются с другими стиреновыми и акриловыми полимерами, полибутилентерефталатом (ПБТ) и полиэтилентерефталатгликолем (PETG). Жесткость – от 50 A до 80 A. Жаропрочность улучшена с помощью новых составов Thermolast V SEBS, которые имеют рабочую температуру в 140 C и рассчитаны на использование в деталях станков и автомобильных двигателях.  
 
Новая линия негалогенизированных полимеров Elexar EL1402 от Teknor соответствует спецификации UL 94V-0 с жесткостью от 50 A. Сюда относятся Monprene MP1871R, призванный заменить силикон в медицинских трубках и MP2295.  
 
Компанией Kuraray в Японии был построен новый завод для производства совершенно нового акрилового ТПЭ. Он состоит из чередующихся жестких блоков PMMA и мягких блоков поли-н-бутилакрилата. Объявлено, что он обеспечивает хорошую стойкость к атмосферному воздействию, прозрачность, мягкость и адгезию. Жесткость по Шору - от 30 A до 60 D. Материал пригоден к литьевому формованию, формованию методом заливки и штамповке. Компания Sony использует его в ручках своих камер и фотоаппаратов. Также его применяют в производстве спортинвентаря, автопромышленности и изготовлении полимерных пленок.  
 
Новые сплавы ТПЭ все чаще используются в отделке интерьеров автомобилей. A Schulman ввели лицензированную технологию для серии продуктов Inteva, которая включает гибридные ТПЭ, пришедшие на замену ТПУ и напыленному полиуретану. Этот стирено-олефиновый сплав обладает более низкой плотностью в сравнении с ТПУ, но ничем не уступает ему в плане устойчивости к царапинам, стиранию и атмосферному воздействию.