TPE Vs Elastomers แบบดั้งเดิม ความแตกต่างสําคัญและแนวโน้มในอนาคต

ในวิทยาศาสตร์วัสดุ อีลาสโตเมอร์มีความสําคัญมาก เนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่โดดเด่นโพลิเมอร์ viscoelastic เหล่านี้มักแสดงให้เห็นการลด Young's โมดูลัสและความยาวที่สูงขึ้นในการแตกเมื่อเทียบกับวัสดุอื่น ๆ, ทําให้มันเหมาะสมสําหรับการใช้งานที่ต้องการความยืดหยุ่นและความแข็งแรงสูง. อย่างไรก็ตาม, ด้วยหลากหลายชนิดของเอลาสโตเมอร์ที่มีอยู่, วิศวกรและนักออกแบบมักต้องเผชิญกับปัญหาในการเลือก:หากพวกเขาเลือกเอลาสโทเมอร์เทอร์มพลาสติก (TPE) ที่สามารถแปรรูปง่าย หรือเอลาสโทเมอร์แบบปกติที่มีคุณสมบัติเฉพาะที่ดีกว่า?

บทความนี้นําเสนอการวิเคราะห์เปรียบเทียบที่ครบถ้วนของ TPE และ elastomers ปรกติ โดยการตรวจสอบความแตกต่างของพวกเขาในลักษณะของวัสดุ วิธีการแปรรูปและกรณีการใช้งานโดยให้คําแนะนําทางมืออาชีพในการเลือกวัสดุเอลาสโตเมอรี่ที่เหมาะสมในโครงการเชิงปฏิบัติการ

I. ภาพรวมของวัสดุเอลาสโตเมอรี่

เอลาสโตเมอร์เป็นพอลิมเลอร์พิเศษที่แตกต่างด้วยความสามารถในการกลับมาในรูปร่างเดิมอย่างรวดเร็วหลังจากการปรับปรุงที่สําคัญการฟื้นฟูตัวยืดหยุ่นอย่างพิเศษนี้ เกิดจากโครงสร้างโมเลกุลพิเศษของพวกมัน: โมเลกุลเชือกยาวที่เชื่อมต่อกันผ่านเส้นเชื่อมกันสร้างเครือข่ายสามมิติ เมื่อถูกก่อให้เกิดแรงภายนอก เชือกโมเลกุลจะยืดและเลื่อนแต่การสอดคล้องกันป้องกันการขยับถอยถอยอย่างถาวร, รับประกันการฟื้นฟูยืดหยุ่น

จากวิธีการเชื่อมต่อกัน อีลาสโทเมอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ อีลาสโทเมอร์ที่ติดต่อกับอุณหภูมิ และ อีลาสโทเมอร์ที่ติดต่อกับอุณหภูมิ

1. อีลาสโตเมอร์ที่ทนร้อน

กลมยืดยืดยืดยืด ยืดยืดยืดยืดยืด ยืดยืดยืดยืดยืด ยืดยืดยืดยืดยืดยืดยืดตัวอย่างทั่วไปประกอบด้วยยางธรรมชาติ (NR) และยางสังเคราะห์เช่นยาง styrene-butadiene (SBR), ยางไนทรีล (NBR) และยางโมโนเมอร์เอธิลีนโปรพีเลนไดเอ็น (EPDM)

2อีลาสโตเมอร์เทอร์โมแลสติก (TPE)

ไม่เหมือนกับเอลาสโตเมอร์ที่ติดร้อน TPE สร้างเครือข่ายที่กลับคืนได้ผ่านการเชื่อมโยงทางกายภาพ (เช่น การเชื่อมโยงไฮโดรเจน, แรง van der Waals) ทําให้ TPE สามารถหลอมและเปลี่ยนรูปเหมือนเทอร์โมพลาสติกทําให้การรีไซเคิลและการแปรรูปง่ายTPE ประกอบด้วยส่วนแข็งและส่วนอ่อน - ส่วนแข็งให้ความแข็งแรงและความแข็งแรงในขณะที่ส่วนอ่อนให้ความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่นการปรับส่วนประสานส่วนนี้ปรับปรุงคุณสมบัติ TPE สําหรับการใช้งานต่าง ๆ.

II. การวิเคราะห์รายละเอียดของเอลาสโตเมอร์เทอร์โมพลาสติก (TPE)

TPE เป็นผสมพอลิเมอร์ (มักจะเป็นพลาสติกและยาง) ที่รวมการประมวลผลแบบเทอร์โมพลาสติกกับความยืดหยุ่นคล้ายยาง. การผสมผสานอันโดดเด่นนี้ทําให้สามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ

สายพันธุ์ TPE ได้แก่

• สไตเรนิกบล็อกโคพอลิมเลอร์ (TPE-S): ผลิตจากสไตเรน บูตาเดอีน / ไอโซเปรน โคโพลิเมอร์ ที่มีความยืดหยุ่นและทนทานการสวมใส่ที่ดีสําหรับรองเท้า ของเล่น และภายในรถยนต์
• โพลีโอเลฟีนเอลาสโตเมอร์ (TPE-O): โคโพลิเมอร์เอธิเลน-โปรพีเลนที่มีอากาศดี/ความทนทานต่อสารเคมีสําหรับสาย/สายไฟฟ้า, ส่วนประกอบรถยนต์ และวัสดุก่อสร้าง
• โพลียูเรเทนเทียม (TPE-U): วัสดุ ที่ แข็งแรง, ยืดหยุ่น, และ กัน การ ทุบ สําหรับ รองเท้า, ผูก และ ส่วนประกอบ อุตสาหกรรม.
• โครงการประกอบเครื่องยนต์: วัสดุจากพอลิเอสเตอร์ที่มีความทนทานต่อความร้อนและสารเคมีที่พิเศษ สําหรับอะไหล่รถยนต์, สายเคเบิล และส่วนประกอบอุตสาหกรรม

III ลักษณะของเอลาสโตเมอร์แบบปกติ

อีลาสโตเมอร์แบบปกติ (ส่วนใหญ่เป็นยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์) เป็นวัสดุที่มีความสําคัญทางประวัติศาสตร์ที่มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันสําหรับการใช้งานต่างๆ:

• ยางธรรมชาติ (NR): มีชื่อเสียงสําหรับความแข็งแรงในการยืดและความแข็งแรงที่โดดเด่น ด้วยความทนทานต่อการสกัด / การฉีกขาดที่ดีเยี่ยม แต่ทนทานต่อน้ํามัน / สภาพอากาศที่ยากจน
• ยางสไตเรน-บูตาเดอีน (SBR): ยางสังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดที่มีความทนทานต่อการสวมใส่ / การเก่าที่ดี แม้ความแข็งแรง / ความยืดหยุ่นจะต่ํากว่า NR โดยหลักแล้วสําหรับยาง, รองเท้าและผลิตภัณฑ์ยางอุตสาหกรรม
• ยางไนทรีล (NBR): ความทนทานต่อน้ํามัน/น้ํามันอย่างพิเศษสําหรับผูกรัด, หลอด, และแผ่นถังน้ํามัน, บวกกับการสวมใส่ที่ดี/ความแน่นต่ออากาศ
• ยาง EPDM: ความทนทานต่ออากาศ / โอโซน / เคมีอย่างดีเยี่ยมสําหรับรัดประปารถยนต์, การกันน้ําในการก่อสร้าง, และสายไฟฟ้า, ด้วยความทนทานต่อความร้อนและการกันไฟฟ้าที่ดี

IV. ความแตกต่างสําคัญระหว่าง TPE และ Elastomers ปกติ

การเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้มีความสําคัญในการเลือกวัสดุ:

• คุณสมบัติของวัตถุ: TPE ให้ความยืดหยุ่นและความแข็งแรงมากขึ้นผ่านการปรับรูปแบบในขณะที่เอลาสโตเมอร์ประจําการโดดเด่นในคุณสมบัติเฉพาะ (เช่นความทนทานต่อน้ํามันของ NBR ความแข็งแรงต่อความยืดของ NR)
• วิธีการแปรรูป: TPE ใช้กระบวนการ thermoplastic (การฉีดเจาะ, extrusion) โดยไม่ใช้อุปกรณ์ vulcanization สําหรับการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูงกระบวนการที่ใช้เวลามาก ทําให้มีความทนต่อความร้อนและสารเคมีที่ดีขึ้น.
• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: TPE สามารถรีไซเคิลได้ ลดการทิ้งและมลพิษ อีลาสโตเมอร์แบบปกติ (เฉพาะอย่างยิ่งที่ระบายความร้อน) ยากที่จะรีไซเคิล ซึ่งเป็นปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมข้อดีด้านความยั่งยืนของ TPE เพิ่มขึ้นอย่างยิ่ง.

V. สถานการณ์การใช้งาน

การใช้งาน TPE:

• อุตสาหกรรมรถยนต์: การปิด, ส่วนประกอบภายใน, พื้นผิวที่อ่อนโยนและสายใยเพื่อความสบายใจ/ความสวยงาม/การทํางาน
• การแพทย์: คาเทเตอร์ ท่อ IV หน้ากากอนามัยและถุงมือที่ต้องการความเข้ากันได้ทางชีวภาพ / ความอ่อน
• สินค้าผู้บริโภค: มือแปรงสีฟัน จับมีดโกน ของเล่น และอุปกรณ์กีฬา เพื่อความสะดวกสบายในการจับและความทนทาน
• อิเล็กทรอนิกส์: เครื่องเชื่อมต่อ, ติดเคเบิลและอุปกรณ์ที่ต้องการการปิด/ความยืดหยุ่น

การใช้ยลาสโตเมอร์แบบปกติ:

• ยางรถยนต์: SBR/NR ให้ความทนทานต่อการสวมใส่, การดึงและความสบายใจ
• ปริมณฑลอุตสาหกรรม: NBR รับประกันการทํางานของอุปกรณ์ที่เหมาะสมในระบบไฮดรอลิก / เส้นน้ํามัน
• กาสเกต/การกันความร้อน: อีลาสโตเมอร์ หลากหลาย ประเภท ช่วย ปิด ป้องกัน การ กระแทก และ ป้องกัน การ ไฟ

VI ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดีของ TPE:

• ความสามารถในการใช้งานได้หลากหลาย ผ่านการปรับรูปแบบ
• สามารถรีไซเคิลได้ ผ่านการละลาย / การเปลี่ยนรูปแบบหลายรอบ
• การแปรรูปง่ายโดยวิธีการเทอร์โมพลาสติกแบบมาตรฐาน โดยไม่ใช้วัลคานิเซชั่น

ข้อเสียของ TPE:

• ค่าผลิตที่สูงกว่าเอลาสโตเมอร์ประจํา
• ขั้นต่ําการทํางานในสภาพที่รุนแรง (อุณหภูมิ / ความดันสูง / การเผชิญกับสารเคมี)

ข้อดีของเอลาสโตเมอร์แบบปกติ

• คุณสมบัติเฉพาะที่ดีกว่า (ความทนทานต่อน้ํามัน/ความร้อน/การเสื่อม)
• ประสิทธิภาพในด้านค่าใช้จ่ายสําหรับการผลิตปริมาณสูง

ข้อเสียของเอลาสโตเมอร์แบบปกติ

• ความยากลําบากในการรีไซเคิล (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทอร์โมเซต) ที่ทําให้เกิดปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม
• การแปรรูปที่ซับซ้อนที่ต้องการการผสมผง

VII แนวทางการเลือกวัสดุ

ปัจจัยสําคัญในการคัดเลือกประกอบด้วย

• ความต้องการการใช้งาน (ความแข็งแรงในการดึง, ความทนทานต่อการสวม/สภาพอากาศ/สารเคมี)
• ความจํากัดในงบประมาณ
• ความพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม (สามารถนําไปใช้ใหม่)
• ความสามารถในการผลิต (อุปกรณ์ / เทคโนโลยีที่เข้ากันได้)

VIII แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต

วัสดุเอลาสโตเมอร์กําลังพัฒนาไปพร้อมกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี และความรู้เกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม

• ประสิทธิภาพสูง: คุณสมบัติทางกลที่ดีขึ้น, ความทนทานต่อความร้อน/สารเคมี ผ่านการปรับปรุง, การผสมผสานและนานาโครงสร้าง
• วัสดุจากชีวภาพ: การพัฒนาเอลาสโตเมอร์ที่มาจากชีวพฤกษ์ เพื่อลดความพึ่งพาจากน้ํามันและการปล่อยคาร์บอน
• วัสดุฉลาด: การบูรณาการของเซ็นเซอร์, เครื่องผลักดันและระบบควบคุมสําหรับการใช้งานที่ตอบสนองในเครื่องมือที่สวมใส่, โรบอติกส์ และอุปกรณ์การแพทย์
• ความยั่งยืน: การพัฒนาเอลาสโตเมอร์ที่สามารถนําไปใช้อุปกรณ์ใหม่ได้, สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพ และไม่เป็นพิษเพื่อการปกป้องสิ่งแวดล้อม

สรุปคือ TPE และเอลาสโตเมอร์แบบปกติ แต่ละตัวมีข้อดีที่แตกต่างกันสําหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน การเลือกวัสดุต้องมีการประเมินผลงานอย่างครบถ้วนผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าและความรู้สึกต่อสิ่งแวดล้อมเติบโต ยลาสโตเมอร์จะพัฒนาไปสู่การทํางานที่สูงกว่าและความยั่งยืน, ส่งผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่าและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม