热塑性弹性体以其高弹性、高柔性、高韧性、手感爽滑等优点,备受线缆厂家的亲睐。随着PVC材料在很多场合的使用受限,热塑性弹性体(特别以TPU和TPE为代表)在消费品数据线以及新能源充电桩护套线和绝缘线、车内高压线上已得到了广泛的应用与推广。本文浅谈TPU和TPE线缆料的特点、性能对比及应用情况。
1、TPU在线缆料中的应用
TPU是由二异氰酸酯和大分子多元醇、扩链剂/交联剂和少量助剂共同反应生成的线性嵌段共聚物,分聚酯型和聚醚型两种。长链多元醇与异氰酸酯反应得到的PU作为软质段,短链二元醇与异氰酸酯反应得到的PU作为硬质段。
TPU在线缆方面的应用主要为以下领域:
汽车线束:防抱死线束、里程表线缆、汽车通讯线缆、充电桩阻燃护套线等;
地理勘探电缆:油田/海洋/陆地勘探线缆、地震波检测电缆等;
消费类电子电线:耳机线、手机充电用数据线、音频线、USB线、电脑配件线等;
能源及工业线缆:电脑数控线缆、风力发电线缆、矿用线缆、动力能源线缆等;
电线通讯线缆:光纤线缆护套线;
医疗设备线缆:心电图线、血液氧气探测线、电极导线线缆、按摩器线缆等。
2、TPE在线缆料中的应用
TPE 是以SEBS 为基体树脂的热塑性弹性体,是由苯乙烯(S)-乙烯(E)-丁烯(B)-苯乙烯(S)构成的嵌段共聚物,具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。
TPE电绝缘性能优良,无毒,耐候、耐老化性能好,有较好的柔顺性和较高的强度,且使用温度范围较宽,是制作线缆外被皮和绝缘带的优异材料,主要应用于智能终端和家电等领域。
在线材行业,TPE在低压线材领域(如耳机线、充电器线、USB线、音频线、视频线、电脑线等)代替PVC已成为大势所趋。
消费类电子产品具有更新换代快、使用周期短的特点,随着消费升级时代的来临,TPE相关产品在电子行业有着巨大的发展空间。
随着TPE材料的新技术应用和发展,目前特殊功能TPE料主要有导电TPE、抗静电TPE、TPE绝缘料、辐照交联XLTPO、高回弹性TPE、高阻燃TPE等。
3、TPU与TPE线缆料的性能对比
表 TPU与TPE线缆料的性能对比
指标 | 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 |
抗张/kgf | ≥1.2 | ≥1.5 | ≥0.9 |
伸长率/% | ≥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 | 较好 | 一般 |
耐破皮 | 好 | 好 | 一般 |
耐弯折 | 好 | 好 | 一般 |
耐脏污 | 好 | 一般 | 一般 |
手感 | 较好 | 一般 | 好 |
抗UV | 本身差,但改性可提升 | 较好 | |
价格 | 很高,是TPE的1.5-2.5倍 | 高,是TPE得1-2倍 | 性价比好 |
4、TPU与TPE线缆料的加工成型及成本对比
(1)加工成型对比
① TPU极易吸水,加工前需100℃/4h热处理,而TPE(70~80)℃/2h即可;
② TPU对挤出机要求: L/D比在20~30,压缩比在2~4的单螺杆三段式挤出机适合于TPU加工;螺杆及料管的间隙约为0.1~0.2mm,最佳的螺杆设计应避免剪切过热,太高转速易导致TPU裂解,太低转速则因停留时间过长也导致TPU裂解,一般螺杆转速设定于25-60rpm,而TPE对挤出机要求比较宽松一些。
③ TPU开机前确保螺杆、机头、螺缸无死角清理,所有准备工作完成,如半成品准备、印字调试等,最后一步真正开成品了,才拉开料斗放料至螺杆,在开机初始阶段,尽最大可能减少胶料在螺杆停留时间,放料后,5min内把机台快速开动起来,开头一定要处理好,注意顺序,就会有事半功倍的成效。
(2)成本对比
① TPE材料成本和聚酯TPU成本区别不大,聚酯TPU略高,但是聚醚TPU的成本相对较高。
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。
通过对 TPU与TPE材料的基本性能和加工工艺的对比,二者都有各自的优势和缺陷。但从国内TPU 和TPE 产业链来分析,TPE 原料市场渠道更为稳定和便利,而TPU的生产原料大部分要依赖进口,而且国内生产工艺相对落后,产品稳定性较难保证,各个生产厂家的原料特性差异较大,大家需要去足够了解之后才能做好产品应用和改性开发。
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