一文读懂热塑性聚酰胺弹性体TPAE

关键词：TPAE；弹性体；

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热塑性聚酰胺弹性体（Thermoplastic Polyamide Elastomer ，TPAE）是由高熔点结晶性硬段（聚酰胺）和非结晶性软段（聚酯或聚醚）组成。其性能取决于硬段类型及两种嵌段的长度。由于硬段聚酰胺的存在，使TPAE具有优异的韧性、耐化学性、耐磨性及消音性。通过选择和控制嵌段类别，其力学、热和化学性能可在很大范围内变化。

TPAE可分为聚醚嵌段酰胺（PEBA）、聚醚酯酰胺（PEEA）和聚酯酰胺（PEA）嵌段共聚物。

壹

TPAE的性能

①TPAE是由硬段和软段组成，硬段为PA6、PA66、PA12等，软段是聚醚或聚酯组成，以内酰胺、二羧酸、聚醚多元醇为基础进行酯交换和缩聚反应而制成弹性体。

②TPAE具有一般橡塑弹性体的基本特性，并保持PA基本性能和强韧性。

③TPAE密度为1.00～1.10g/cm3，邵氏硬度为A55～A90不等，热变形温度为48～92℃；抗张强度为33～55MPa，伸长率390%～580%；具有优秀的柔软性、消音性和耐紫外光的性能；耐油性、翘曲性、耐疲劳性、耐磨性及耐化学药品性优良；在较低的温度下，仍保持较高的弹性。

④TPAE密度小，可使制品轻量化，可与其它高聚物组成合金，可以与增强材料、填充料、阻燃剂等复合化。

贰

TPAE的合成方法

TPAE软、硬链段可选用的材料范围广，聚合度和软、硬链段的共混比可调节，因而可根据不同的用途设计和制备性能不同的热塑性弹性体及其应用级。

在设计制备时应注意几点：

(1)聚酞胺硬链段的类型决定TPAE的熔点、耐化学品性和相对密度；

(2)聚醚或聚酯类型决定TPAE的低温特性、吸湿性、抗静电性及对某些化学品的稳定性；

(3)聚酰胺硬链段的长度对熔点有影响；

(4)软、硬链段的含量比对TPAE的弹性、硬度和耐化学品性有决定性影响，在制备时控制线型分子链中软、硬链段的共混比是生产TPAE的关键技术，通过改变软、硬链段的种类和K度，或改变两者之间的共混比，即可调节其性能，生产出系列化的TPAE产品。

TPAE合成方法较多，通常采用两步法：第一步是制备双端羧基聚酰胺预聚体，即将酰胺单体、催化剂、二元羧酸等加入聚合釜，进行熔融聚合，得到双端羧基聚酰胺预聚体；第二步是以酯化反应为基础进行聚合，即将预聚体和聚醚二元醇（或双端羟基脂肪族聚酯）按一定的组成加入聚合釜，在聚酰胺的聚合状态下进行常压或减压熔融缩聚制得TPAE产品。用该方法制得的TPAE产品耐水性差，主要原因是产物中两端含有羧基。

为解决这个问题，可在共聚时引入单羧酸聚酰胺，使产物一端为烷基，另一端为羟基；若用末端氨基化的聚醚二元醇，则可由它与当量的二羧酸和酰胺单体的混合物在聚酰胺状态下进行熔融聚合而制得TPAE产品。

另外，以芳香族聚酰胺为硬链段，脂肪族聚酯为软链段，可用溶液聚合法合成TPAE。此法也可把二元羧酸加入脂肪族聚酯醇中制得末端羧基化的脂肪族聚酯醇预聚体，再在其中加入二异氰酸酯，脱去二氧化碳进行聚合。

根据TPAE合成所需的原料，主要有二元酸法和异氰酸酯法合成方法。

叁

TPAE的成型工艺及用途

TPAE可以采用一般塑料成型设备进行挤出、注射成型、热成型和涂层。通常，成型前一定要经过干燥处理，控制含水分<0.1%。干燥条件：在鼓风式空气烘箱、脱水热空气烘箱或真空烘箱内进行干燥，邵尔硬度D≥40的PATE在80℃下干燥4h，邵尔硬度D<40时，则在700℃下干燥6h。

TPAE的熔体流动速率和熔融黏度不同，其往复式螺杆注射成型过程中，可根据浇口的尺寸以加宽所需的温度和压力范围。注射温度的选择主要取决于材料性能，一般可以在160～270℃间变动。其注射速率可根据最小流动组分来选定，这样才能产生最大的剪切速率。TPAE应在冷模具（20～40℃）内成型，这样才有助于脱模。正确的成型温度能调控组件的粗糙度、尺寸稳定性和收缩性。一般注射压力为50～80MPa。

TPAE可采用聚酰胺成型同类型设备和螺杆进行挤出，挠性级弹性体可采用PVC或PE用的螺杆挤出机，其挤出温度可控制在160～230℃之间。

由于TPAE具有优异的物理力学性能，所以应用领域广泛，如汽车部件、运动用品、医疗用品、家庭用品、机械工具、玩具、电子、电气工业等制品。