熱塑性彈性體以其高彈性、高柔性、高韌性、手感爽滑等優(yōu)點,備受線纜廠家的親睞。隨著PVC材料在很多場合的使用受限,熱塑性彈性體(特別以TPU和TPE為代表)在消費品數(shù)據(jù)線以及新能源充電樁護套線和絕緣線、車內(nèi)高壓線上已得到了廣泛的應用與推廣。本文淺談TPU和TPE線纜料的特點、性能對比及應用情況。
1、TPU在線纜料中的應用
TPU是由二異氰酸酯和大分子多元醇、擴鏈劑/交聯(lián)劑和少量助劑共同反應生成的線性嵌段共聚物,分聚酯型和聚醚型兩種。長鏈多元醇與異氰酸酯反應得到的PU作為軟質(zhì)段,短鏈二元醇與異氰酸酯反應得到的PU作為硬質(zhì)段。
TPU在線纜方面的應用主要為以下領域:
汽車線束:防抱死線束、里程表線纜、汽車通訊線纜、充電樁阻燃護套線等;
地理勘探電纜:油田/海洋/陸地勘探線纜、地震波檢測電纜等;
消費類電子電線:耳機線、手機充電用數(shù)據(jù)線、音頻線、USB線、電腦配件線等;
能源及工業(yè)線纜:電腦數(shù)控線纜、風力發(fā)電線纜、礦用線纜、動力能源線纜等;
電線通訊線纜:光纖線纜護套線;
醫(yī)療設備線纜:心電圖線、血液氧氣探測線、電極導線線纜、按摩器線纜等。
2、TPE在線纜料中的應用
TPE 是以SEBS 為基體樹脂的熱塑性彈性體,是由苯乙烯(S)-乙烯(E)-丁烯(B)-苯乙烯(S)構成的嵌段共聚物,具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性和優(yōu)異的力學性能。
TPE電絕緣性能優(yōu)良,無毒,耐候、耐老化性能好,有較好的柔順性和較高的強度,且使用溫度范圍較寬,是制作線纜外被皮和絕緣帶的優(yōu)異材料,主要應用于智能終端和家電等領域。
在線材行業(yè),TPE在低壓線材領域(如耳機線、充電器線、USB線、音頻線、視頻線、電腦線等)代替PVC已成為大勢所趨。
消費類電子產(chǎn)品具有更新?lián)Q代快、使用周期短的特點,隨著消費升級時代的來臨,TPE相關產(chǎn)品在電子行業(yè)有著巨大的發(fā)展空間。
隨著TPE材料的新技術應用和發(fā)展,目前特殊功能TPE料主要有導電TPE、抗靜電TPE、TPE絕緣料、輻照交聯(lián)XLTPO、高回彈性TPE、高阻燃TPE等。
3、TPU與TPE線纜料的性能對比
表 TPU與TPE線纜料的性能對比
指標 | 聚醚型TPU | 聚酯型TPU | TPE |
硬度/A | 75-95A | 75-95A | 0-98A |
密度/g·cm3 | 1.15±0.05 | 1.25±0.05 | 1.05±0.05 |
抗張/kgf | ≥1.2 | ≥1.5 | ≥0.9 |
伸長率/% | ≥350 | ≥350 | ≥200 |
阻燃性能 | FT2/VW-1 | FT2/VW-1 | FT2/VW-1 |
水浴80℃/72h | OK | 差 | OK |
耐磨 | 好 | 較好 | 一般 |
耐破皮 | 好 | 好 | 一般 |
耐彎折 | 好 | 好 | 一般 |
耐臟污 | 好 | 一般 | 一般 |
手感 | 較好 | 一般 | 好 |
抗UV | 本身差,但改性可提升 | 較好 | |
價格 | 很高,是TPE的1.5-2.5倍 | 高,是TPE得1-2倍 | 性價比好 |
4、TPU與TPE線纜料的加工成型及成本對比
(1)加工成型對比
① TPU極易吸水,加工前需100℃/4h熱處理,而TPE(70~80)℃/2h即可;
② TPU對擠出機要求: L/D比在20~30,壓縮比在2~4的單螺桿三段式擠出機適合于TPU加工;螺桿及料管的間隙約為0.1~0.2mm,最佳的螺桿設計應避免剪切過熱,太高轉速易導致TPU裂解,太低轉速則因停留時間過長也導致TPU裂解,一般螺桿轉速設定于25-60rpm,而TPE對擠出機要求比較寬松一些。
③ TPU開機前確保螺桿、機頭、螺缸無死角清理,所有準備工作完成,如半成品準備、印字調(diào)試等,最后一步真正開成品了,才拉開料斗放料至螺桿,在開機初始階段,盡最大可能減少膠料在螺桿停留時間,放料后,5min內(nèi)把機臺快速開動起來,開頭一定要處理好,注意順序,就會有事半功倍的成效。
(2)成本對比
① TPE材料成本和聚酯TPU成本區(qū)別不大,聚酯TPU略高,但是聚醚TPU的成本相對較高。
② 三者TPE密度最低,聚醚TPU密度其次,聚酯TPU密度最大,因而使用TPE成本是最低的。
通過對 TPU與TPE材料的基本性能和加工工藝的對比,二者都有各自的優(yōu)勢和缺陷。但從國內(nèi)TPU 和TPE 產(chǎn)業(yè)鏈來分析,TPE 原料市場渠道更為穩(wěn)定和便利,而TPU的生產(chǎn)原料大部分要依賴進口,而且國內(nèi)生產(chǎn)工藝相對落后,產(chǎn)品穩(wěn)定性較難保證,各個生產(chǎn)廠家的原料特性差異較大,大家需要去足夠了解之后才能做好產(chǎn)品應用和改性開發(fā)。