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硅膠、TPE、TPU、PVC、橡膠的區別

2023-12-30 20:20:42

       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。

       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

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