熱塑性彈性體和液態(tài)硅橡膠有什么區(qū)別？如何正確選材？

本文轉(zhuǎn)載自埃萬特公眾號(hào)

越來越多行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和制造商選用熱塑性彈性體（TPE）和液態(tài)硅橡膠（lsr）來取代天然橡膠。如何在TPE和LSR之間做出合適的選擇，以更具成本效益的方式實(shí)現(xiàn)理想產(chǎn)品？

埃萬特從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和性能三大層面著手，從多個(gè)維度對(duì)TPE和LSR進(jìn)行了比較。讓我們一起一探究竟吧！

首先，讓我們來認(rèn)識(shí)一下這兩種材料！

熱塑性彈性體（TPE）是一系列可重復(fù)熔融加工的橡膠狀材料，在給與足夠的熱量下可變軟，并在冷卻后重新變硬。

液態(tài)硅橡膠（LSR）則是一種以硅樹脂為基材的液態(tài)產(chǎn)品，在加熱硫化后形成固定的形狀。

簡(jiǎn)而言之，TPE為熱塑性聚合物材料，LSR為熱固性聚合物材料。

TPE vs LSR設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和性能大PK

那么，TPE和LSR有什么區(qū)別？接下來，我們從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和性能三大層面，讓這兩種材料互相PK。

1. 設(shè)計(jì)

觸感、色彩、形狀是設(shè)計(jì)與研發(fā)需要考量的重要因素，以讓產(chǎn)品在滿足美觀需求的同時(shí)，又能抓握舒適且易于造型，從而能在眾多競(jìng)品中脫穎而出：

（1）觸感：

TPE可使產(chǎn)品表面具有絲般順滑、微粘性或易于抓握等不同的觸感；LSR則有干燥、順滑、柔軟、有彈性等肌膚般的觸感。LSR比TPE更能體現(xiàn)細(xì)微的表面紋理。

（2）色彩：

TPE和LSR均可提供全光譜色彩選項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)透明、半透明和不透明的色彩。LSR可以防止灰塵吸附，適用于可穿戴設(shè)備。而TPE則可實(shí)現(xiàn)多種色彩效果，包括金屬色、珠光色、木質(zhì)紋理、大理石紋等多重效果。

（3）形狀：

LSR易于流入不同壁厚的模具，且可以填充模具中較長(zhǎng)較薄的部分。雖然TPE在高剪切率下加工時(shí)可降低材料粘性，但TPE必須被“擠入”模具時(shí)才可被完全填充，尤其是硬度大于邵氏50A的配方。使用TPE設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)盡量保持零件壁厚均勻并避免出現(xiàn)尖角。

2. 生產(chǎn)

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)還需要考量原材料成本、工藝流程和綜合生產(chǎn)成本，以平衡成本效益，提高競(jìng)爭(zhēng)力：

（1）原材料成本：

通常LSR和其他工程彈性體的單位成本高于標(biāo)準(zhǔn)彈性體，而且LSR的比重比TPE高20% (±1.12g/cm3vs.±0.89g/ cm3)。當(dāng)產(chǎn)品應(yīng)用需要在持續(xù)高溫下不易軟化的材料時(shí)，LSR是合適的選擇。但TPE在回收再加工方面比LSR更具優(yōu)勢(shì)，相比更為環(huán)保和節(jié)約。

（2）包覆成型：

由于LSR需要在高溫下固化，包覆成型的基材需要是耐高溫的熱塑性材料，或者使用底漆、粘合劑進(jìn)行表面處理使LSR包覆在基材上。TPE產(chǎn)品則無需底漆或粘合劑，便可通過直接包覆成型與熱塑性基材牢固粘合。

（3）模具成本：

用于制造LSR零件的模具比用于制造TPE零件的模具需要更高的精度和專業(yè)知識(shí)以避免飛邊。另外，需要模具有精確的排氣設(shè)計(jì)或真空使在化學(xué)硫化的工藝過程中產(chǎn)生的氣體能夠及時(shí)排出。TPE加工使用的是行業(yè)內(nèi)常規(guī)的內(nèi)嵌式單螺桿注塑設(shè)備，這使得產(chǎn)品和模具的技術(shù)設(shè)計(jì)方面更具靈活性。

（4）循環(huán)時(shí)間：

TPE的冷卻時(shí)間更快，且不需要二次加工或硫化，可以提高生產(chǎn)制造的效率。LSR的產(chǎn)品需要后期硫化處理，在高溫環(huán)境并維持一定的時(shí)間內(nèi)塑形以達(dá)到最終設(shè)計(jì)結(jié)果。然而，基于零部件的尺寸，LSR的低粘度可以實(shí)現(xiàn)一模多腔模具的注塑填充，這大大彌補(bǔ)了生產(chǎn)效率方面的不足。

3. 性能

（1）耐化學(xué)性：

LSR耐受清潔和消毒類化學(xué)品，但不耐受濃縮溶劑（汽油、礦物酒精）和酸（硫酸、碳酸、檸檬酸）。TPE可耐受多種化學(xué)品，不同的配方可以抵御不同的化學(xué)品。

（2）耐熱性：

LSR可耐受超過200攝氏度的連續(xù)高溫，適用于燒灼器械或任何暴露于重復(fù)高溫滅菌環(huán)境的設(shè)備隔離板，是醫(yī)療行業(yè)的一個(gè)極佳選擇。有些醫(yī)用級(jí)TPE可在高壓蒸汽最高在135攝氏度的環(huán)境下滅菌15分鐘，但多數(shù)TPE因其固有的熱塑性，在極高溫的情況下易軟化。在室溫下，LSR和TPE的壓縮永久變形性能相當(dāng)。LSR在壓縮負(fù)載的情況下隨著溫度的上升，壓縮回彈性更好，例如洗碗機(jī)的密封。

（3）阻隔性能：

TPE具有優(yōu)異的空氣和濕氣阻隔性能，可有效防止微生物和病原體侵害，適用于一次性手套、靜脈輸液袋、啤酒金屬瓶蓋襯墊等應(yīng)用。而硅樹脂(silicone)本身是一種透氣材料，適用于傷口覆蓋物和隱形眼鏡等應(yīng)用。

（4）抗撕裂性：

LSR的撕裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度相對(duì)較低，即使是一個(gè)小小的裂口也可能導(dǎo)致產(chǎn)品性能出現(xiàn)問題。而TPE可滿足尿布、運(yùn)動(dòng)彈力帶等產(chǎn)品所需的高撕裂強(qiáng)度。

（5）抗紫外線：

LSR本身就具有出色抗紫外線性能，而TPE在紫外線穩(wěn)定劑的助力下，也可以抵御紫外線所帶來的負(fù)面影響。

（6）生物相容性：

LSR生物相容性和純度極佳，適用于醫(yī)療器械和FDA III級(jí)、USP VI級(jí)植入產(chǎn)品（包括導(dǎo)管、胃飼管、心臟瓣膜和支架等）。醫(yī)用級(jí)TPE的生物相容性可以與LSR媲美，但在某些情況下，TPE的生產(chǎn)成本更低，是許多一次性和藥物輸送產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)替代品。

文章來源：埃萬特Avient