TPS英文全称是Thermoplastic Elastomer,我们一般称之为热塑性弹性体,是一种兼具橡胶和塑料特性的高分子材料。可以和阻燃剂,抗氧剂等助剂共同使用。TPS 弹性体在常温下具有高弹性,能够像橡胶一样在较大的变形范围内迅速恢复原状,提供良好的缓冲和减震效果。TPS 弹性体具有较高的强度和耐磨性,能够承受一定的拉伸、压缩和剪切力。同时,它还具有良好的耐疲劳性,能够在长期反复变形的情况下保持性能稳定。TPS主要包含SBS(Styrene-Butadiene-Styrene)弹性体,SEBS(Styrene-Ethylene-Butylene-Styrene)弹性体,TPO(Thermoplastic Polyolefin)弹性体等。弹性体TPS的生产及发展介绍如下。
美国是生产TPS很早、产量大和消费多的国家,其产销量占全球1/4以上。全球一大的TPS生产厂家为美国的里普伍德控股公司,最近改名Kraton聚合物公司(又称科腾公司),以前称为壳牌化学,以Kraton的商品驰名世界。现有5个工厂分布在美国、德国、法国、荷兰和巴西各地,总生产能力达到31万吨/年,美国本土**工厂为17万吨/年,可称为TPS最具代表性的企业。我国中石化集团将旗下的巴陵、燕山和茂名统合起来有24万吨/年,位居世界第二,巴陵石化也是仅次于美国里普伍德俄亥俄州工厂的又一大型企业。意大利埃尼化学和德国巴斯夫以15万吨/年和14万吨/年位居世界第3、4位,日本旭化成和台湾奇美实业以12万吨/年并列第5位,日本在美国的BS/FS排名第7,比利时阿托菲纳和美国阿克化学并列第8,我国台湾李长荣化学位居第10位。十大TPS企业的生产能力占到世界的70%以上。中国大陆和台湾地区的TPS合计起来,设备能力已达到57.4万吨/年,同美欧一起在世界上处于三甲地位。
多年来,世界TPS生产技术和产品不断改进,现已发展到第四代。作为**代的SBS,产业化几十年久盛不衰,广泛用于鞋类底材、沥青改性剂和树脂并用等,成为制鞋和铺路行业的主导材料。以异戊二烯取代丁二烯嵌段共聚的第二代TPS-SIS,更接近IR或NR的性能,因而已扩展到各类胶黏剂和密封剂,特别是热熔性感压黏合剂的**材料。产业化以来,以年均6%~7%的速度快速第1章热塑性弹性体简介增长,目前世界1/3的厂家均有SIS生产。巴陵石化公司新建的国内**规模、年产6万吨特种热塑性弹性体项目SIS单元装置生产线一次投料于2012年8月9日开车成功,产出合格成品。
为了改进SBS和SIS在耐热性、耐天候老化性、耐磨和耐油性方面存在的问题,20世纪90年代以来又出现了第三代TPS的饱和型SBS和SIS,即将其中的丁二烯、异戊二烯进行加氢反应,生成聚乙烯-聚丁烯(EB)和聚乙烯-聚丙烯(EP),而后嵌段形成S-EB-S和S-EP-S 的结构形态,称为SEBS和SEPS。目前,SEBS在克拉顿(里普伍德)、埃尼、旭化成等公司都已批量生产。国内巴酸石化年产2万吨SEBS装置为国内首套具有自主知识产权的同类装置,国内市场占有率达六成以上。作为热塑性弹性体SIS的“升级版”,SEPS自20世纪80年代末实现工业化生产。目前只有美国克拉顿公司、日本可乐丽公司及Zeon化学公司3家企业生产各牌号产品,全球年产销量约13万吨。由于国内尚无工业化的SIS加氢装置,我国SEPS产品全部依赖进口,年用量约3万吨。巴陵石化将建国内首套SEPS工业化装置,该项目采用中石化具有自主知识产权建设1套年产2万吨SEPS工业化装置。
近些年来,SEBS和SEPS又从线型聚合物发展到星型聚合物,进一步增加流动性和黏合性,并提高刚性和纵横收缩的一致性,更适用于多种工程塑料的重叠注塑,成为良好的树脂塑料改性剂。另外,日本JSP开发出在SEBS的EB部分导入苯乙烯的第四代TPSSSEBS,又进一步大幅度改善其耐热温度。可乐丽开发了TPS与TPU结合的聚合物,进一步提高了抗冲击、耐热和耐油性能。
新的SEBS和SEPS有着良好的充模性和再生性,更适于制造复杂的部件。主要目标是代替有毒性的PVC,制造玩具、包装、医疗器械配件、赛车轮胎和建筑材料,特别是与人体健康密切相关的领域,如医用部件、软质玩具以及与TPU竞争用于奶嘴、医用导管和电脑键盘衬垫等产品。最近还利用TPV动态硫化技术,生产TPS-TPV以解决TPS在耐切割性、耐裂口性和耐热变形等方面存在的严重问题,进一步改善TPS现存的缺点,扩大其使用范围。