我叫彈性體，初次見面請多關照

彈性體材料在國民經濟和國防軍工領域有著極其廣泛的應用，特別是在交通運輸、密封減振、運動器材、日常生活用品等領域，彈性體材料均發揮著重要的作用。一架戰機上的橡膠零部件超過千件，一艘核潛艇為了隱身其外表要敷設橡膠消聲瓦，沒有了橡膠輪胎就沒有現代汽車工業。可以說，彈性體材料科學與工程與資源、環境、能源、生命健康和國家安全等領域均有重要的交叉關係。但大家對如此重要的材料似乎還很陌生，今天就跟隨塑哥一塊走進彈性體的世界來一探究竟吧。

何為彈性體

彈性體泛指在除去外力后能恢復原狀的材料，然而具有彈性的材料並不一定是彈性體。彈性體只是在弱應力下形變顯著，應力鬆弛后能迅速恢復到接近原有狀態和尺寸的高分子材料。熱塑性彈性體是彈性體一類重要組成，兩種概念不可混為一談。

彈性體的起源

古研究表明橡膠這種材料3500年前就被人類發現並使用。因為是從南美洲三葉橡膠樹割開樹皮流出的白色漿液得到的，被當地土著人稱為「Cahuchu」，意為「樹之眼淚」。哥倫布在第二次到訪南美洲時，發現了這種具有高彈性的橡膠球，作為奇珍帶回歐洲。後來人們它可以擦掉鉛筆的痕迹，為該材料命名為「擦子」，英文就是「Rubber」。這時的rubber就是指天然橡膠了。1839年美國人Goodyear發明了橡膠的硫化，就是使線形的橡膠大分子被交聯成三維網路結構（不溶解可熔融）工藝方法，從而奠定了近代橡膠加工工業的基礎。

後來在研究天然橡膠分子結構的基礎上，人類又相繼發明了很多種聚合物與天然橡膠具有類似的高彈性，但是硫化工藝還是這些聚合物在加工中不可或缺的獨特工藝，因而也稱它們為橡膠，但在橡膠前加「合成」以與從天然植物中獲得的橡膠相區別。

但是在上個世紀70年代，出現了一種不需硫化而只需用簡單塑料工藝即可加工的具有橡膠彈性的熱塑性高分子材料，其分子結構和加工工藝特徵與天然橡膠和合成橡膠有明顯的不同，再使用橡膠來命名已經不合適了。為了與一般的塑性體相區分，人們將這類高分子材料稱為「elastomer」中文就是彈性體了。

「elasticity和elastic」在英文中就是彈性和有彈性的意思。後來彈性體的含義在學術界得到了不斷的擴展。在上個世紀九十年代，彈性體指熱塑性彈性體和不能用硫黃硫化的各種特殊飽和橡膠。目前「彈性體」更擴展為具有彈性的聚合物的總稱。

彈性體分類

彈性體根據其是否可塑化分為熱固性彈性體，熱塑性彈性體二大類。熱固性彈性體，這也就是傳統意義的橡膠（Rubber），熱塑性彈性體（Thermoplastic elastomer），縮寫為TPE，為上世紀90年代開始逐漸被越來越多的商業化應用。這個分類同樣也說明了這二類彈性體加工所採用的是二種不同的方式：橡膠用熱固性設備加工，TPE採用熱塑性設備加工。目前尤其在國內當談到彈性體的時候，所指的通常是熱塑性彈性體，而並不包含橡膠的含義，這也影響到了一些具體的技術交流。但隨著時間的推移，以及一些國外書籍的引入，將改變大家約定俗成的觀念。

熱固性彈性體：三元乙丙橡膠、丁晴橡膠、順丁膠、氯丁膠、硅基膠等等，各種固體、液體合成橡膠，天然橡膠（均需高溫硫化交聯）；軟質類不飽和聚氨酯等等，都屬於熱固性彈性體這個範疇。

熱塑性彈性體：英文名稱是Thermoplastic Elastomer，所以通常簡寫成TPE，又稱為熱塑性橡膠，英文名稱是Thermoplastic Rubber，通常簡寫為TPR，所以我們通常在廣義上認為TPE和TPR是沒有區別的，都是熱塑性彈性體的簡稱，但不是具體產品的名稱。熱塑性彈性體的結構特點是由化學鍵組成不同的樹脂段和橡膠段，樹脂段憑藉鏈間作用力形成物理交聯點，橡膠段是高彈性鏈段，貢獻彈性。塑料段的物理交聯隨溫度的變化而呈可逆變化，顯示了熱塑性彈性體的塑料加工特性。因此，熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機械性能和熱塑性塑料的工藝加工性能，是介於橡膠與樹脂之間的一種新型高分子材料，常被人們稱為第三代橡膠。

熱塑性彈性體可概括為通用TPE和工程TPE兩個類型，目前己發展到l0大類30多個品種。從1938年德國Bayer最早發現聚氨酯類TPE，1963年和1965年美國Phillips和Shell，開發出苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段聚合物TPE，到70年代美歐日各國開始批量生產烯烴類TPE以來，技術不斷創新，新的TPE品種不斷湧現，構成了當今TPE的龐大體系，使橡膠工業與塑料工業結合聯姻大大向前邁進了一步。世界上已工業化生產的TPE幾乎涵蓋了現在合成橡膠與合成樹脂的所有領域。

常見熱塑性彈性體有苯乙烯類（SBS、SIS、SEBS、SEPS）、烯烴類（TP0、TPV）、雙烯類（TPB、TPI）、氯乙烯類（TPVC、TCPE）、聚氨酯類（TPU）。隨著高分子結構設計理論的發展和應用，以及對動態硫化理論及技術的深入研究和開發，許多新型的熱塑性彈性體材料品種不斷問世，並形成了初步的產業化規模。新型熱塑性彈性體有聚醯胺類TPAE、熱可逆共價交聯、茂金屬催化聚烯烴類、甲殼型液晶、生物基、新型熱塑性硫化橡膠TPV等。

熱塑性彈性體的特性

製造加工熱塑性彈性體的主要兩種方法是擠塑和注塑成型，模塑成型用得極少。通過注塑成型來製造加工熱塑性彈性體，既快速又經濟。用於一般熱塑性塑料的注塑成型方法和設備均適用於熱塑性彈性體。熱塑性彈性體還可通過吹塑、熱成型以及熱焊接進行加工。而這些方法均不能應用於熱固性橡膠製品。

熱塑性彈性體具有硫化橡膠的物理機械性能和軟質塑料的工藝加工性能。由於不需再像橡膠那樣經過熱硫化，因而使用簡單的塑料加工機械即可很容易地製成最終產品。它的這一特點，使橡膠工業生產流程縮短了l/4，節約能耗25%～40%，提高效率10～20倍，堪稱橡膠工業又一次材料和工藝技術革命。

熱塑性彈性體是介於橡膠與樹脂之間的一種新型高分子材料，不僅可以取代部分橡膠，還能使塑料得到改性。熱塑性彈性體所具有的橡膠與塑料的雙重性能和寬廣的特性，使之在橡膠工業中廣泛用於製造膠鞋、膠布等日用製品和膠管、膠帶、膠條、膠板、膠件以及膠粘劑等各種工業用品。同時，熱塑性彈性體還可代替橡膠大量用在PVC、PE、PP、PS等通用熱塑性樹脂甚至PU、PA、CA等工程塑料的改性上面，汽車無疑成為熱塑性彈性體的發展市場，使塑料工業也出現了嶄新的局面。

TPE的優點主要表現在如下幾個方面：

（1）可用一般的熱塑性塑料成型機加工，例如注塑成型、擠出成型、吹塑成型、壓縮成型、遞模成型等；（2）能用橡膠注塑成型機硫化，時間可由原來的20min左右，縮短到lmin以內；

（3）可用壓出機成型硫化，壓出速度快、硫化時間短；

（4）生產過程中產生的廢料（逸出毛邊、擠出廢膠）和最終出現的廢品，可以直接返回再利用；

（5）用過的TPE舊品可以簡單再生之後再次利用，減少環境污染，擴大資源再生來源；

（6）不需硫化，節省能源，以高壓軟管生產能耗為例：橡膠為188MJ，TPE為144MJ，可節能25%以上；（7）自補強性大，配方大大簡化，從而使配合劑對聚合物的影響制約大為減小，質量性能更易掌握；

（8）為橡膠工業開拓新的途徑，擴大了橡膠製品應用領域。缺點是TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用範圍受到限制。同時，壓縮變形、彈回性、耐久性等同橡膠相比較差，價格上也往往高於同類的橡膠。但總的說來，TPE的優點仍十分突出，而缺點則在不斷改進之中，作為一種節能環保的橡膠新型原料，發展前景十分看好。

經過40多年特別是最近10餘年的快速發展，TPE的生產使用技術已走向成熟階段。通用型TPE的TPS中，SBS增長速度已明顯放慢，重點轉向發展SEBS、SEPS。TPO今後以發展TPV為重點。工程類TPE如TPU、TPEE、TPAE、TPF等也會以相當速度發展。

21世紀是環保世紀，是資源再生利用的時代。作為最具環保型的TPE來說，客觀上已迎來了大發展的新紀元。由於TPE的生產再利用和使用后的資源再生性都強，而且又節能，作為一種新材料已成為社會各界關注的焦點。

當今，TPE正瞄準向著高新技術的方向發展，其生產應用技術早已成為全世界研發的重點，TPE材料會具有更強大的生命力和更廣闊的發展前景。材料是製造的基礎，高端製造更離不開高性能的材料。近年來，我國材料不斷發展進步，使得材料在製造業中的制約因素逐步減弱，但是，製造業背後的管理學、思維學、設計科學特別是涉及理論和先進的表徵方法、加工技術以及自動化、智能化等方面差距客觀存在，不容忽視，更加值得人們深思。