聚醯胺熱塑性彈性體

聚醯胺熱塑性彈性體是由高熔點結晶性硬段（聚醯胺）和非結晶性軟段（聚酯或聚醚）組成。其性能取決於硬段類型及兩種嵌段的長度。由於硬段聚醯胺的存在，使聚醯胺熱塑性彈性體具有優異的韌性、耐化學性、耐磨性及消音性。通過選擇和控制嵌段類別，其力學、熱和化學性能可在很大範圍內變化。

基本介紹

• 中文名：聚醯胺熱塑性彈性體
• 外文名：polyamide thermoplastic elastomer
• 簡稱：PATE
• 特性：韌性、耐化學性、耐磨性及消音性
• 組成：結晶性硬段和非結晶性軟段
• 用途：機械工具、電子、電工工業等

簡介

熱塑性聚醯胺彈性體（PATE或PEBA）是由線型剛性聚醯胺鏈段和撓性聚醚鏈段組成，其化學結構式為

HO—（CO—PA—CO—PE—O）_n—H

PA為聚醯胺鏈段；PE為聚醚鏈段。聚醯胺彈性體是多嵌段共聚物，其硬段可以是部分芳香族聚醯胺或脂肪族聚醯胺。由芳香族醯胺可製得聚酯醯胺（PEA）和聚醚酯醯胺（PEEA）；而由脂肪族醯胺則可衍生出聚醚嵌段醯胺（PEBAX或VES-TAMID）的硬段。在PEEA和PEBA中，其脂肪族聚醚軟段通過酯基連線在硬段上。

熱塑性聚醯胺彈性體可分為聚醚嵌段醯胺（PEBA）、聚醚酯醯胺（PEEA）和聚酯醯胺（PEA）嵌段共聚物。

聚醯胺熱塑性彈性體的性能

①聚醯胺熱塑性彈性體（PATE）是由硬段和軟段組成，硬段為PA-6、PA-66、PA-12等，軟段是聚醚或聚酯組成，以內醯胺、二羧酸、聚醚多元醇為基礎進行酯交換和縮聚反應而製成彈性體。

②PATE具有一般橡塑彈性體的基本特性，並保持PA基本性能和強韌性。

③PATE密度為1.00～1.10g/cm³，邵氏硬度為A55～A90不等，熱變形溫度為48～92℃；抗張強度為33～55MPa，伸長率390%～580%；具有優秀的柔軟性、消音性和耐紫外光的性能；耐油性、翹曲性、耐疲勞性、耐磨性及耐化學藥品性優良；在較低的溫度下，仍保持較高的彈性。

④PATE密度小，可使製品輕量化，可與其他高聚物組成合金，可以與增強材料、填充料、阻燃劑等複合化。

物理性質

相對密度（23℃）：1.01～1. 10g/cm³

熔點：120～210℃

玻璃化溫度：-50～-60℃

拉伸強度：17～42MPa

斷裂應變：≥200%

拉伸模量：100～300MPa

切口衝擊強度（23℃）：6～8kJ/m²

邵爾硬度：40～68（ISO868）

維卡軟化溫度（50N）：80～130℃

相對介電常數（50Hz）：4～4.9

介電強度（K20/P50）：30～39kV/mm

比容電阻率：10¹¹～10¹³Ω·cm^-1

聚醯胺類熱塑性彈性體合成方法

TPAE是由高熔點結晶性聚醯胺硬鏈段和非結晶性的聚醚或聚酯軟鏈段組成的嵌段共聚物。硬鏈段可選用聚己內醯胺6、聚醯胺66、聚十二內醯胺、芳香族聚醯胺等，軟鏈段可選用聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、雙端羥基脂肪族聚酯等。軟、硬鏈段可選用的材料範圍廣，聚合度和軟、硬鏈段的共混比可調節，因而可根據不同的用途設計和製備性能不同的品熱塑性彈性體及其套用級，在設計製備時應注意幾點：聚酞胺硬鏈段的類型決定TPAE的熔點、耐化學品性和相對密度；聚醚或聚酯類型決定TPAE的低溫特性、吸濕性、抗靜電性及對某些化學品的穩定性；聚醯胺硬鏈段的長度對熔點有影響；軟、硬鏈段的含量比對TPAE的彈性、硬度和耐化學品性有決定性影響，在製備時控制線型分子鏈中軟、硬鏈段的共混比是生產TPAE的關鍵技術通過改變軟、硬鏈段的種類和K度，或改變兩者之間的共混比，即可調節其性能，生產出系列化的TPAE產品。

TPAE合成方法較多，通常採用兩步法：第一步是製備雙端羧基聚醯胺預聚體，即將醯胺單體、催化劑、二元羧酸（終止劑，又稱限鏈劑或相對分子質量穩定劑）等加入聚合釜，進行熔融聚合，得到雙端羧基聚醯胺預聚體；第二步是以酯化反應為基礎進行聚合，即把預聚體和聚醚二元醇（或雙端羥基脂肪族聚酯）按一定的組成加入聚合釜，在聚醯胺的聚合狀態下進行常壓或減壓熔融縮聚製得TPAE產品。用該方法製得的TPAE產品耐水性差，主要原因是產物中兩端含有羧基。為解決這個問題，可在共聚時引入單羧酸聚醯胺，使產物一端為烷基，另一端為羥基；若用末端氨基化的聚醚二元醇，則可由它與當量的二羧酸和醯胺單體的混合物在聚醯胺狀態下進行熔融聚合而製得TPAE產品。

另外，以芳香族聚醯胺為硬鏈段，脂肪族聚酯為軟鏈段，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製得末端羧基化的脂肪族聚酯醇預聚體，再在其中加入二異氰酸酯，脫去二氧化碳進行聚合。例如合成聚十二內醯胺熱塑性彈性體時，將十二內醯胺、十二碳二酸和水等加入聚合釜，於20 MPa、270℃下進行熔融聚合，製得雙端羧基聚十二內醯胺預聚體，把該預聚體和雙端羥基聚四亞甲基醚按一定的比例，在270℃、常壓或減壓下，進行酯化反應得到聚十二內醯胺熱塑性彈性體。

根據聚醯胺熱塑性彈性體合成所需的原料，主要有二元酸法和異氰酸酯法合成方法。

聚醯胺熱塑性彈性體的成型工藝及用途

聚醯胺彈性體可以採用一般塑膠成型設備，進行擠出、注射成型、熱成型和塗層。通常，成型前一定要經過乾燥處理，控制含水分<0.1%。乾燥條件：在鼓風式空氣烘箱、脫水熱空氣烘箱或真空烘箱內進行乾燥，邵爾硬度D≥40的PATE在80℃下乾燥4h，邵爾硬度D<40時，則在700C下乾燥6h。

PATE的熔體流動速率和熔融黏度不同，其往復式螺桿注射成型過程中，可根據澆口的尺寸以加寬所需的溫度和壓力範圍。注射溫度的選擇主要取決於材料性能，一般可以在160～270℃間變動。其注射速率可根據最小流動組分來選定，這樣才能產生最大的剪下速率。PATE應在冷模具（20～40℃）內成型，這樣才有助於脫模。正確的成型溫度能調控組件的粗糙度、尺寸穩定性和收縮性。一般注射壓力為50～80MPa。

PATE可採用聚醯胺成型同類型設備和螺桿進行擠出，撓性級彈性體可採用PVC或PE用的螺桿擠出機，其擠出溫度可控制在160～230℃之間。

由於PATE具有優異的物理力學性能，所以套用領域廣泛，如汽車部件、運動用品、醫療用品、家庭用品、機械工具、玩具、電子、電氣工業等製品。