热塑性弹性体和液态硅橡胶有什么区别?
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热塑性弹性体 (TPE) 是一系列可重复的可熔融加工橡胶类材料,当给予足够的热量时会变软,冷却后会再次硬化。液态硅橡胶(LSR)是以硅树脂为基体的液态产品,经过加热硫化后形成固定的形状。简而言之,TPE是热塑性高分子材料,LSR是热固性高分子材料。那么,TPE和LSR有什么区别呢?
1. 设计
触感、颜色和形状是设计开发时需要考虑的重要因素,让产品在满足审美需求的同时,手感舒适、易塑形,才能在众多竞品中脱颖而出(1)触碰:
TPE可使产品表面具有丝般光滑、微粘或易抓握等不同触感; LSR具有干爽、光滑、柔软、富有弹性等皮肤般的触感。 LSR比TPE能更好地反映精细的表面纹理。
(2) 颜色:
TPE 和 LSR 均提供透明、半透明和不透明颜色的全光谱颜色选项。 LSR可以防止灰尘吸附,适用于可穿戴设备。而TPE可以实现多种颜色效果,包括金属色、珠光、木纹、大理石等多重效果。
(3) 形状:
LSR 很容易流入具有不同壁厚的模具中,并且可以填充模具中更长、更薄的部分。虽然 TPE 在高剪切速率下加工时可以降低材料粘度,但 TPE 必须“挤出”到模具中才能完全填充,特别是对于硬度大于肖氏 50A 的配方。用TPE设计零件时,尽量保持零件壁厚均匀,避免尖角。
2.生产
产品设计开发还需要考虑原材料成本、工艺流程和综合生产成本,以平衡成本效益,提高竞争力:
(一)原材料成本:
通常 LSR 和其他工程弹性体的单位成本高于标准弹性体,LSR 的比重比 TPE 高 20%(±1.12g/cm³ vs. ±0.89g/cm³)。当产品应用需要在持续高温下不易软化的材料时,LSR 是一个合适的选择。但TPE在回收再加工方面比LSR更有优势,更环保、更经济。
(2) 包覆成型:
由于LSR需要在高温下固化,包覆成型的基材需要是耐高温的热塑性材料,或者用底漆和粘合剂进行表面处理,将LSR涂在基材上。另一方面,TPE 产品可以通过直接包覆成型牢固地粘合到热塑性基材上,而无需使用底漆或粘合剂。
(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专业知识,以避免飞边。此外,模具需要有精确的排气口设计或真空度,以便化学硫化过程中产生的气体能够及时排出。 TPE加工使用行业内常规的在线单螺杆注塑设备,这使得产品和模具的技术设计具有更大的灵活性。
(4) 周期时间:
TPE的冷却时间更快,不需要二次加工或硫化,可以提高制造效率。 LSR产品需要后硫化处理,在高温环境下成型并保持一定时间,以达到最终的设计效果。然而,基于零件的尺寸,LSR 的低粘度可以实现多腔模具的注射填充,这极大地弥补了生产效率的不足。
3. 性能
(1) 耐化学性:
LSR 耐清洁和消毒化学品,但不耐浓缩溶剂(汽油、矿物油精)和酸(硫酸、碳酸、柠檬酸)。 TPE耐多种化学品,不同的配方可以耐不同的化学品。
(2)耐热性:
LSR 可以承受超过 200 摄氏度的持续高温,使其成为医疗行业用于烧灼器械或任何暴露于反复高压灭菌的设备隔离板的绝佳选择。一些医用级 TPE 可以在高达 135 摄氏度的高压蒸汽中消毒 15 分钟,但由于其固有的热塑性,大多数 TPE 在极高的温度下往往会软化。在室温下,LSR 和 TPE 的压缩永久变形特性相当。 LSR 在压缩负载下随着温度的升高具有更好的压缩弹性,例如洗碗机密封件。
(3) 阻隔性能:
TPE具有优异的空气和湿气阻隔性能,可有效防止微生物和病原体侵害,适用于一次性手套、静脉输液袋、啤酒金属瓶盖衬垫等应用。而硅树脂(silicone)本身是一种透气材料,适用于伤口覆盖物和隐形眼镜等应用。
(4)抗撕裂性:
LSR的撕裂强度和拉伸强度相对较低,即使是一个小小的裂口也可能导致产品性能出现问题。而TPE可满足尿布、运动弹力带等产品所需的高撕裂强度。
(5)抗紫外线:
LSR本身就具有出色抗紫外线性能,而TPE在紫外线稳定剂的助力下,也可以抵御紫外线所带来的负面影响。
(6)生物相容性:
LSR生物相容性和纯度极佳,适用于医疗器械和FDA III级、USP VI级植入产品(包括导管、胃饲管、心脏瓣膜和支架等)。医用级TPE的生物相容性可以与LSR媲美,但在某些情况下,TPE的生产成本更低,是许多一次性和药物输送产品的经济替代品。