硅膠、TPE、TPU、PVC、橡膠的區別
2023-12-30 20:20:42
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日常生活中有各類軟膠產品，手機保護套、手套、防水圈、牙刷手柄、各種輪子還有私藏的實體娃娃。這些產品的都是軟膠制品，但所用的材料卻又各不相同。他們之間到底有什么區別，產品設計開發的從業人員應該如何為軟膠類產品（零件）選擇合理的材料呢？
合理的選擇材料需要從產品使用環境結合材料的性能來考量，軟膠制品關注的主要性能有：硬度、彈性、耐腐蝕性、耐候性、摩擦系數、是否易裂、著色性能、耐高（低）溫性能、成本、加工工藝等。如果用與日常用品，嬰兒用品等還需要關注材料是否對人體有害、是否有難聞的氣味、手感是否舒適等因素。 特殊情況還需要考慮導電性能（如硅膠加入導電炭黑時可以做成的硅膠按鍵）、導熱性能、抗輻射性、透光性能等。
硅膠：
硅膠是熱固性的一種彈性體，具有安全無毒優點，不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學性質穩定，除強堿、氫氟酸外不與任何物質發生反應，吸附性能高、熱穩定性好、化學性質穩定，最早廣泛運用在成人用品，食品制品上。
硅膠制品加工工藝比較復雜，需要經過煉膠、模壓、硫化等一系列功能才能制出產品。硅膠制品屬于熱固性橡膠，硫化后再加熱不會熔融，不可以直接循環再次加工。硅膠制品成本通常比之TPE要高。成人產品具有私密性和專屬性能，正是基于這一點成人用品大量采用硅膠制造，雖然成本比較高。因為誰都不愿意自己的寶貝是用別人用過的回收料做的，用硅膠就可以從加工工藝上杜絕這種可能。
硬度方面，硅膠一般硬度是0A到70A之間，而TPE一般硬度在0A-100A，最軟可達到000度或00000度，所以TPE軟一些，硅膠的塑形強一些。
硅膠在耐高溫方面比TPE有優勢。硅膠耐溫一般在200度~300度之間，而TPE理論上一般TPE耐高溫130-150攝氏度之間，再高就老化裂解了。
硅膠價格普遍一噸3萬塊以上，而一般TPE價格在1.3-3萬之間，價格上TPE更占據優勢，除了特殊TPE材料，如無鹵阻燃、食品級等等特性。
TPE
TPE全稱是Thermoplastic Elastomer，是一種熱塑性的彈性體材料。熱塑性意味著可以循環再次利用，可以注塑加工。TPE制品有優良的著色性，環保無毒。可以二次注塑成型，與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨成型。
TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用范圍受到限制。同時，壓縮變形、彈性回復、耐久性等同橡膠相比較差，價格上也往往高于同類橡膠。
硬度范圍廣，極佳的透明性、光澤度，以及舒適的手感，廣泛用于成人用品。具有良好的抗紫外線、耐候性、耐高溫，長期用于戶外。
TPU
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，其硬度范圍通常是在S邵氏硬度60A~70D(目前國外出現硬度在45A左右的軟性TPU,不過價格相當昂貴），而TPE硬度范圍則可以在邵氏硬度A Scale 0~100范圍變動。因此，可以說TPE的硬度區間是中低硬度，而TPU硬度則是中高硬度.
TPU的彈性及彈性恢復性能（耐屈撓抗蠕變性能）優于TPE.主要是TPU的材料結構為聚合物均相結構，屬于聚合物樹脂類.而TPE則是多組分共混而成的多相結構聚集的合金材料.高硬度的TPE加工容易發生制品變形，而在所有硬度區間范圍內，TPU均表現出優良的彈性，并且制品不易變形。
一些包覆成型的產品，如手柄、輪子，可能是TPE或TPU。TPU材質的產品，手感較為粗糙，摩擦阻力強；而TPE材質產品，則手感比較細膩柔和，摩擦性能較弱。
PVC軟膠
PVC為聚氯乙烯，曾是世界上產量最大的通用塑料，應用非常廣泛。需要注意的是，2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，聚氯乙烯在3類致癌物清單中。
PVC本身是硬質的物料，添加塑化劑后，可使得塑膠成品具有柔軟、易于彎曲、折疊、具有彈性彈性的軟膠。軟膠制品的硬度國際上通常用邵氏硬度A表示，對于PVC國內常根據添加的塑化劑與PVC原料的百分比P%來表示（P）。例如：50kg之PVC料，可塑劑40kg時是以80P (40/50=80%）。
從外觀看，PVC產品相對硅膠產品顯粗糙，硅膠產品表面光滑，有色澤。
按手感判斷，硅膠產品質柔軟，韌性及彈性較好，pvc軟膠相對較硬，兩者軟硬度均可調節，但PVC無韌性。
PVC材料有普通料和環保料也叫ATBC-PVC，而硅膠可以通過ROHS認證，是環保的。
硅膠產品一般做出來比較透明，燃燒氣味比較小，產品成粉末狀，而PVC產品用火燒過后產品會發黑，燃燒時氣味難聞。
硅膠產品在PVC產品更耐熱耐寒，硅膠產品可以放微波爐內加熱，而PVC不可以。
橡膠
橡膠包含的種類很多，比如天然橡膠，順丁橡膠，丁苯橡膠，已丙橡膠，當然也包括硅橡膠；而硅膠則是橡膠中具體的品種之一，是硅橡膠的簡稱。
硅膠與橡膠兩種材質，我們在應用的環境相同的情況下，硅膠和橡膠材質都是可以使用，不過隨著物理環境以及要求的變化，兩種材質的性能就會出現明顯的 差距，不過是需要時間才能呈現出來的。例如實驗室最常用到的冷凝管，有橡膠的也有硅膠的，只不過硅膠性質更好，耐老化性效果顯著。在結構上，橡膠主鏈主要是以碳為主，它是有機物來的，而硅膠主鏈是以Si-O鍵為主，這就是他們之間的主要區別。
合理的選擇材料需要從產品使用環境結合材料的性能來考量，軟膠制品關注的主要性能有：硬度、彈性、耐腐蝕性、耐候性、摩擦系數、是否易裂、著色性能、耐高（低）溫性能、成本、加工工藝等。如果用與日常用品，嬰兒用品等還需要關注材料是否對人體有害、是否有難聞的氣味、手感是否舒適等因素。 特殊情況還需要考慮導電性能（如硅膠加入導電炭黑時可以做成的硅膠按鍵）、導熱性能、抗輻射性、透光性能等。
硅膠：
硅膠是熱固性的一種彈性體，具有安全無毒優點，不溶于水和任何溶劑，無毒無味，化學性質穩定，除強堿、氫氟酸外不與任何物質發生反應，吸附性能高、熱穩定性好、化學性質穩定，最早廣泛運用在成人用品，食品制品上。
硅膠制品加工工藝比較復雜，需要經過煉膠、模壓、硫化等一系列功能才能制出產品。硅膠制品屬于熱固性橡膠，硫化后再加熱不會熔融，不可以直接循環再次加工。硅膠制品成本通常比之TPE要高。成人產品具有私密性和專屬性能，正是基于這一點成人用品大量采用硅膠制造，雖然成本比較高。因為誰都不愿意自己的寶貝是用別人用過的回收料做的，用硅膠就可以從加工工藝上杜絕這種可能。
硬度方面，硅膠一般硬度是0A到70A之間，而TPE一般硬度在0A-100A，最軟可達到000度或00000度，所以TPE軟一些，硅膠的塑形強一些。
硅膠在耐高溫方面比TPE有優勢。硅膠耐溫一般在200度~300度之間，而TPE理論上一般TPE耐高溫130-150攝氏度之間，再高就老化裂解了。
硅膠價格普遍一噸3萬塊以上，而一般TPE價格在1.3-3萬之間，價格上TPE更占據優勢，除了特殊TPE材料，如無鹵阻燃、食品級等等特性。
TPE
TPE全稱是Thermoplastic Elastomer，是一種熱塑性的彈性體材料。熱塑性意味著可以循環再次利用，可以注塑加工。TPE制品有優良的著色性，環保無毒。可以二次注塑成型，與PP、PE、PC、PS、ABS等基體材料包覆粘合，也可以單獨成型。
TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用范圍受到限制。同時，壓縮變形、彈性回復、耐久性等同橡膠相比較差，價格上也往往高于同類橡膠。
硬度范圍廣，極佳的透明性、光澤度，以及舒適的手感，廣泛用于成人用品。具有良好的抗紫外線、耐候性、耐高溫，長期用于戶外。
TPU
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名稱為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，其硬度范圍通常是在S邵氏硬度60A~70D(目前國外出現硬度在45A左右的軟性TPU,不過價格相當昂貴），而TPE硬度范圍則可以在邵氏硬度A Scale 0~100范圍變動。因此，可以說TPE的硬度區間是中低硬度，而TPU硬度則是中高硬度.
TPU的彈性及彈性恢復性能（耐屈撓抗蠕變性能）優于TPE.主要是TPU的材料結構為聚合物均相結構，屬于聚合物樹脂類.而TPE則是多組分共混而成的多相結構聚集的合金材料.高硬度的TPE加工容易發生制品變形，而在所有硬度區間范圍內，TPU均表現出優良的彈性，并且制品不易變形。
一些包覆成型的產品，如手柄、輪子，可能是TPE或TPU。TPU材質的產品，手感較為粗糙，摩擦阻力強；而TPE材質產品，則手感比較細膩柔和，摩擦性能較弱。
PVC軟膠
PVC為聚氯乙烯，曾是世界上產量最大的通用塑料，應用非常廣泛。需要注意的是，2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考，聚氯乙烯在3類致癌物清單中。
PVC本身是硬質的物料，添加塑化劑后，可使得塑膠成品具有柔軟、易于彎曲、折疊、具有彈性彈性的軟膠。軟膠制品的硬度國際上通常用邵氏硬度A表示，對于PVC國內常根據添加的塑化劑與PVC原料的百分比P%來表示（P）。例如：50kg之PVC料，可塑劑40kg時是以80P (40/50=80%）。
從外觀看，PVC產品相對硅膠產品顯粗糙，硅膠產品表面光滑，有色澤。
按手感判斷，硅膠產品質柔軟，韌性及彈性較好，pvc軟膠相對較硬，兩者軟硬度均可調節，但PVC無韌性。
PVC材料有普通料和環保料也叫ATBC-PVC，而硅膠可以通過ROHS認證，是環保的。
硅膠產品一般做出來比較透明，燃燒氣味比較小，產品成粉末狀，而PVC產品用火燒過后產品會發黑，燃燒時氣味難聞。
硅膠產品在PVC產品更耐熱耐寒，硅膠產品可以放微波爐內加熱，而PVC不可以。
橡膠
橡膠包含的種類很多，比如天然橡膠，順丁橡膠，丁苯橡膠，已丙橡膠，當然也包括硅橡膠；而硅膠則是橡膠中具體的品種之一，是硅橡膠的簡稱。
硅膠與橡膠兩種材質，我們在應用的環境相同的情況下，硅膠和橡膠材質都是可以使用，不過隨著物理環境以及要求的變化，兩種材質的性能就會出現明顯的 差距，不過是需要時間才能呈現出來的。例如實驗室最常用到的冷凝管，有橡膠的也有硅膠的，只不過硅膠性質更好，耐老化性效果顯著。在結構上，橡膠主鏈主要是以碳為主，它是有機物來的，而硅膠主鏈是以Si-O鍵為主，這就是他們之間的主要區別。
硅膠的著色性豐富，可以做成各種不同顏色，橡膠制品大多是黑色的，偶爾也能見到其他顏色。例如自行車輪胎偶爾有其他顏色，而汽車輪胎都是黑色的。原因是橡膠混煉時加入碳黑原料，碳元素與碳氫化合物高溫凝聚的工藝，能使橡膠變的非常堅固，耐磨性和抗老化性大大提高。
轉載于知乎，作者：方工Rich
