一、 热塑性弹性体（TPE）的定义

热塑性弹性体（thermoplastic elastomer，简记：TPE）是指在常温下具有加硫橡胶的性质（即弹性体的性质），在高温下又可以塑化变形之高分子材料。它可以用塑料的加工机器如注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型、T-Die流延成型等较传统硫化橡胶更为快速的加工方式制造成品，且有质轻（密度低）、环保（可回收、燃烧无毒）、使用寿命长（可较传统橡胶达5~10倍以上）、加工变化度大、制品总成本低等优点。在各行业中，逐渐被广泛使用。TPE有时候也被称作热塑性橡胶（Thermoplastic Rubber，TPR），但由其定义而言，应称为TPE较适当。 TPE是弹性体，具有加硫橡胶的性质，但却不需要加硫。此外TPE并具有许多介于橡胶与塑胶中间的特征。

二、 橡胶与塑料的基本性质

TPE为同时具有橡胶（或弹性体）与塑料之性质的材料，故以下先对橡胶、塑料的基本性质做一简介(如图1-1)。包括橡胶（或弹性体）及塑料的高分子材料，其代表性的物理性质，可由应力-应变的特性看出。图1-1为各种高分子材料的试片，在被拉伸时表现的应力-应变行为。图中箭头则表示试片受到拉伸及放松时，应力-应变的变化。钢铁是伸长率（应变）很小的材料，其应力-应变性质如1所示，是可恢复原状的完全弹性体。而粘土则是完全的塑性体，如2所示，为完全无法回复。至于高分子物质则兼具弹性体与塑性体的性质，为粘弹性体3的行为，但橡胶（或弹性体）较塑胶更接近于完全弹性体。由于多数塑料为粘弹性体，要具体描述热塑性弹性体与一般塑料的区别并不容易，较大的差异为热塑性弹性体在常温下具有高伸长率、高回弹率、低压缩永久变形率、及低脆化温度等特性。另一最大区别是分子结构的差异，由于TPE具有加硫橡胶的性质，表示TPE必定由橡胶成分（即软质段，soft segment）与塑料成分（即硬质段，hard segment）所构成，软质段具有弹性，而硬质段则在常温时发挥架桥点一般的作用，可防止塑性变形。但当温度上升时，硬质段的塑料成分会熔融，失去作为架桥点的作用，而成为可塑性变形，如同塑料般加工时成型。

三、 TPE材料的种类：

TPE的种类很多。如上所述，TPE含有硬质段及软质段，分类的方法通常是以影响最大的主链分子构造的差异来分几大类，再以软质段、硬质段之分子固定方式之不同细分。可形成软质段的分子包括以下的橡胶：聚丁二烯（BR）、聚异戊二烯（IR）、天然橡胶（NR）、乙烯-丙烯橡胶（EPDM）、丁基橡胶（IIR）、聚异丁烯、聚乙烯-聚丁烯、非结晶性聚乙烯、聚醚、聚酯等。 另一方面，形成硬质段的分子可使用以下塑料：聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、间规聚合1,2聚丁二烯、反式1,4聚异戊二系、聚氨酯、聚酯、聚醯胺等。依TPE主链上分子构造的差异，可大分为如图1-2。TPE的另一种分类法，为依巨观构造的差异，分为纯TPE及混掺TPE。纯TPE是指一个分子链中，既有软质段与硬质段的共价结合，在经聚合或缩聚合而成之高分子聚合物；混掺型TPE则是将作为软质段的橡胶成分， 与作为硬质段的塑料成分，二者混掺制成，以苯乙烯系及氯系TPE为主流，用途逐渐扩大。 四、 TPE的性能比较表1为主要TPE之各种性能比较。兹再将工业上常用之TPE主要特性作一概括性说明：
pa66塑胶原料物性
1. TPU（热塑性聚氨酯）： TPU主要由(1)短链二醇与异氰酸酯反应所得PU作硬质段，（√）长链二醇与异氰酸酯反应所得PU作软质段，二者构成直链状多嵌段的共聚物即为TPU。TPU主要依其软质段之聚醇分两大系列：聚醚系及聚酯系，然后可内细分为PTMG、PEG（polyoxyethylene glycol）、PPG（polyoxypropylene glycol）、ADP（Adipic ester系）、PCL（caprolacton系）、PC（polycarbonate系）等，TPU中软质段的差异，对物性所形成的影响如下：优 -性能- 劣抗拉强度 聚酯系 〉 聚醚系撕裂强度 聚酯系 〉 聚醚系耐磨耗性 聚酯系 〉 聚醚系耐药品性 聚酯系 〉 聚醚系 耐菌性 聚酯系 〉 聚醚系密度 ADP < PCL < PTMG 低温特性 PTMG > PCL > ADP 反发挥性 PTMG > PCL > ADP 耐水性 PC > PTMG > PCL > ADP 耐热老化性 PC > PCL > ADP > PTMG 耐油性 ADP > PCL > PTMG PU的硬质段所用的二异氰酸酯亦有许多种，但适于TPU的硬质段则很少。最重要的二异氰酸酯则为MDI与TDI。 TPU在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： √耐磨耗性为各类TPE中最大的 √具高强度、高韧性、高透明的特性 √抗疲劳性、耐寒性、耐油性佳 √环保无毒可回收，可用于医疗器材缺点： ☆耐热性一般 ☆耐候（紫外线）性不足（可添加紫外线安定补强） ☆成品残留应力大、易粘模
2. TPO（聚烯系弹性体）： TPO的硬质段为PP或PE等聚烯，软质为EPDM（三元乙丙胶）等橡胶，将两者良好的混掺即得TPO。由于TPO与软质或硬质聚烯的差异又是并不明显，故难以下正确定义。但通常以橡胶成分20%以上，且弯曲弹性率690MPa以下之聚烯材料，可称为TPO。TPO一般专指单纯将聚烯与橡胶进行物理性混掺，使橡胶以微细粒子形态分散于聚烯基材中而成。此时所用之橡胶粒子可以是未加硫或已部分加硫的。若是使用已部分加硫的橡胶，TPO的性质会较好，但若加硫程度太高，则在聚烯中的分散变劣，使TPO性质降低，故橡胶的加硫程度要谨慎控制。若于混掺过程，同时使橡胶起加硫反应而制成之TPO，则称为TPV（动态加硫型TPO）。另一类TPO，则于聚合反应器中，将硬质段部分与软质段部分直接以共价链聚合而得，此类TPO以metallocene（茂金属）触媒聚合而成，另称为M-POE，因不需混掺的成本且易控制聚合度及接枝率，因此在性能及价格上应较传统TPO具竞争力。 TPO在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： √比重最小、价格低 √耐寒/热型、耐酸/碱性佳（仅次于TPEE） √耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性佳 √加工性佳、易成型大型制品缺点： ☆易受非极性溶剂，如汽油、芳香族溶剂侵蚀 ☆抗拉强度低（可以填料补强） ☆压缩永久变形度大 ☆耐磨性及拉伸回弹性差
3. TPV （动态加硫聚烯弹性体） TPV是用万马力机或塑练机等混合设备进行混合时，同时使橡胶加硫而制成的TPO，软质段的加硫橡胶粒子，可微细的分散于硬质段的聚烯基材中。 TPV可依硬质段与软质段之种类与组合之不同，而有许多种类规格，但最具代表性的则是PP-EPDM系，接着陆续有PP-NBR、PP-ACM、PP-NR、PP-IIR、PE-EPDM、PE-NR、PA-NBR、PA-ACM、PVC-NBR等系列TPV。 PP-EPDM系所用加硫剂为酚树脂系，促进剂为二氯化锡，也就是树脂架桥。形成直径为数μm的架桥EPDM粒子（软质段），分散于PP基材（硬质段）中。橡胶粒径愈细，抗拉强度与断裂伸长率即愈大；PP量愈大，硬度、弹性率、伸长率亦随之增加。 TPV在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： √压缩永久变形量为TPE中最低 √机械性质较TPO佳，且硬度较TPO低 √耐油性、耐候性及耐热性佳 √环保、无毒、可回收、可用于医疗器材缺点： ☆耐磨性较橡胶、TPU差 ☆价格远较TPO高 ☆加工性一般，表面有时易有流痕 ☆无透明性
4. TPS（聚苯乙烯系弹性体）：聚苯乙烯系弹性体可分为两大类：聚苯乙烯及橡胶（丁二烯、异戊二烯、丁烯/乙烯、丁烯/丙烯）之嵌段共聚物，及以此为基材与聚烯烃、可塑剂（油）物理共混制成之共混物。聚苯乙烯系共聚物中，分子的硬质段为PS，软质段为聚丁二烯或聚异戊二烯等聚二烯，代表性商品有SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）、SIS（苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物）及将之氢化後而成之SEBS（苯乙烯-乙烯、丁烯-苯乙烯嵌段共聚物）与SEPS（苯乙烯-乙烯、丙烯-苯乙烯嵌段共聚物）。 TPS为世界上需求量最大之TPE，目前已超过60万吨，主要因其应力--应变性质与加硫橡胶非常接近，且加工性优异，价格低廉，逐渐取代PVC及传统橡胶在鞋材及其他领域的应用。 TPS的应用依其结构及物理性能而有区别，一般苯乙烯含量为：15-40%，性质会依苯乙烯含量，橡胶微相构造及组成、分子量、分子量分布及是否接官能基等因素之不同，而有很大的变化。SBS及SIS因分子中具有双键结合，易受氧、臭氧、紫外线之影响，SEBS及SEPS则无此顾虑，因此以SEBS/SEPS为基材之共混物，在工程材料上有许多应用，惟其耐油性不佳。 TPS在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： √制成品的物性范围广，易加工 √较其他TPE柔软易拉伸，接近橡胶及硅胶触感，硬度为TPE中最低 √伸长率最高、回弹性最好 √可充当许多工程塑料的相容剂及改性剂 √环保、可回收、无毒、低价格（SBS系）缺点： ☆SBS系列、耐热、耐候性能差 ☆成品耐污性、耐磨性、耐油性皆差 ☆拉伸强度较PVC差、无法以高频波接著 ☆低硬度成品有时易出油。 ☆SEBS/SEPS系成品，不易印刷接著
5. TPEE（聚醚酯弹性体） TPEE分子中的硬质段为聚酯，软质段为Tg值低的聚醚或聚酯，为多嵌段共聚物。 TPEE依分子构造之不同可分为： 1) 聚酯、聚醚型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是聚醚 2) 聚酯、聚酯型：硬质段是芳香系结晶性聚酯，软质段则是脂肪族聚酯 3) 液晶型TPEE：硬质段是刚直的液晶分子，软质段为脂肪族聚酯。以上三种TPEE中，最常用且需求量最多的是聚酯、聚醚型TPEE，硬质段以PBT为代表，由丁二醇与酉夫酸二甲酯组成构成，软质段聚醚则以PTMG为代表。因PBT具耐热型，结晶速度大，而PTMG则具低玻璃移点Tg，故此种TPEE的成型性优，并有平衡的物性及高耐热性。作为热可塑弹性体，TPEE能发挥其机能的范围为高硬度范围。在低硬度范围，因链长数目小（3以下），硬质段会溶解在软质段中而存在中间层，因此微相分离不完全，也就无法具完全的弹性体机能，故TPEE之低硬度制品不易获得。 TPEE在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： √耐热性最高、耐荷重大、回弹性高 √反覆疲劳特性优且性质强韧 √低温挠曲性较TPU更佳 √耐油/耐药品/耐化学溶剂性佳缺点： ☆不易获得低硬度制造 ☆加工条件较窄，须较精密加工机器 ☆价格昂贵
6. TPA（聚醯胺系弹性体） TPA是以聚醯胺为硬质段，Tg值低的聚醚或聚酯为软质段，所构成的多嵌段共聚物。聚醯胺的成分可为尼龙6、66、610、11、12等，但以尼龙6或12占重要部分。软质段的成分为聚醚二醇或聚酯二醇的长链聚醇。影响TPA物性最大的，是硬质段、软质段的比率与种类。随着软质段的增加，其伸长变长，应力则变小。 TPA在性能及加工工艺上有以下主要特点：优点： √良好加工成型性（少资料，顶出性质、尺按定性佳） √具尼龙般强韧性质及耐磨耗性 √耐热性、耐油性佳 √低温耐冲击性佳缺点： ☆橡胶弹性不足 ☆易沸水水解 ☆价格昂贵 ☆回收料易变色