熱塑性彈性體TPR，作為一種兼具橡膠彈性與塑料加工便利性的獨(dú)特材料，其應(yīng)用范圍早已滲透到從日常用品到高端制造的各個(gè)角落。然而，要真正駕馭這種材料，實(shí)現(xiàn)從滿足基本需求到定制化高性能的飛躍，就必須深入其微觀世界，透徹理解其成分構(gòu)成的奧秘。TPR并非單一物質(zhì)，而是一個(gè)精妙的復(fù)合體系，其最終性能如同交響樂，由多種組分協(xié)同奏響。本文將系統(tǒng)解析TPR的各個(gè)組成成分，揭示它們?nèi)绾蜗嗷プ饔?，共同決定了材料的外觀、手感、強(qiáng)度、耐久性乃至成本。

一、TPR的基石：基礎(chǔ)聚合物與其相態(tài)結(jié)構(gòu)

TPR性能的核心根源在于其獨(dú)特的兩相相分離結(jié)構(gòu)。這意味著材料內(nèi)部并非均一體系，而是同時(shí)存在硬相和軟相兩種區(qū)域。

硬相： 在常溫下處于玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài)，其作用是物理交聯(lián)點(diǎn)，賦予材料強(qiáng)度、剛度和熱穩(wěn)定性，決定了材料的熔化加工溫度。

軟相： 在常溫下處于高彈態(tài)，其作用是提供橡膠般的彈性、柔軟度和低溫性能。

對于最常見的苯乙烯類TPR，其基礎(chǔ)聚合物通常是SBS或SEBS。它們本身就是嵌段共聚物，其分子鏈由苯乙烯硬段和丁二烯（或氫化后的乙烯-丁烯）軟段交替構(gòu)成，微觀上自發(fā)形成相分離結(jié)構(gòu)。

理解這一根本原理至關(guān)重要，因?yàn)楹罄m(xù)所有添加劑的引入，都將在這一兩相結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用，或影響兩相的形態(tài)與比例，從而改變最終性能。

二、核心構(gòu)成：TPR配方的主要組分解析

一個(gè)實(shí)用的TPR配方，遠(yuǎn)不止基礎(chǔ)聚合物。它通常包含以下幾大類物質(zhì)，每一類都承擔(dān)著特定功能。

1. 基礎(chǔ)彈性體

這是TPR的骨架，決定了材料的基本類型和核心性能范圍。最常見的是苯乙烯類熱塑性彈性體。

SBS： 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。這是應(yīng)用最廣泛、成本最具優(yōu)勢的TPR基體。其優(yōu)點(diǎn)包括彈性好、強(qiáng)度高、易加工。但主要缺點(diǎn)是耐老化、耐熱和耐化學(xué)品性能較差，主因是聚丁二烯軟段中的不飽和雙鍵易被氧化、紫外光攻擊。

SEBS： SBS經(jīng)選擇性加氫后的產(chǎn)物，將不穩(wěn)定的碳-碳雙鍵轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的碳-碳單鍵。這使得SEBS具有極其優(yōu)異的耐熱氧化性、耐紫外線性、耐臭氧和化學(xué)藥品性。SEBS基的TPR手感更細(xì)膩干爽，力學(xué)性能保持率更高，但成本也顯著高于SBS。

選擇SBS還是SEBS作為基體，是決定TPR產(chǎn)品定位（普及型還是高性能）的首要決策。

2. 增塑軟化油

增塑油，通常為環(huán)烷油或石蠟油，是TPR配方中除基礎(chǔ)聚合物外添加比例最大的組分，其作用至關(guān)重要。

核心作用： 增塑油主要溶于橡膠軟相中，起到稀釋、溶脹和軟化軟段相的作用。這顯著降低了材料的硬度、模量和熔體粘度，大幅提高了柔韌性和加工流動(dòng)性。

油品選擇的關(guān)鍵： 油的種類和品質(zhì)直接影響最終產(chǎn)品的性能。

與基體的相容性： 環(huán)烷油與SBS/SEBS的相容性最佳，是首選。芳烴油含有芳香烴，與苯乙烯段相容性好，但可能顏色深、環(huán)保性差，已較少使用。石蠟油與SEBS相容性尚可，但與SBS相容性較差，易滲出。

揮發(fā)性： 選擇高閃點(diǎn)、低揮發(fā)分的油，可確保加工和使用過程中油品不易損失，防止制品收縮、變硬。

低溫性能： 石蠟基油的低溫性能通常優(yōu)于環(huán)烷油。

添加量的影響： 油的添加量是調(diào)節(jié)TPR硬度的最主要手段。加油越多，材料越軟，但力學(xué)強(qiáng)度（如拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度）會(huì)隨之下降。需要找到一個(gè)滿足軟度要求且保持必要強(qiáng)度的平衡點(diǎn)。

3. 聚丙烯

PP在TPR配方中扮演著多重角色，其作用遠(yuǎn)超簡單的填充。

作為硬相增強(qiáng)劑： PP作為結(jié)晶性塑料，其微晶區(qū)可以充當(dāng)物理交聯(lián)點(diǎn)，與SBS/SEBS中的苯乙烯硬段協(xié)同作用，顯著提高材料的強(qiáng)度、剛度和熱變形溫度。

調(diào)節(jié)加工流動(dòng)性： PP的熔體粘度通常較低，它的加入可以改善TPR共混物的熔融流動(dòng)性，使注塑或擠出更順暢，減少缺陷。

降低成本： PP的價(jià)格通常低于SEBS，甚至可能低于SBS，適量添加有助于降低配方成本。

注意事項(xiàng)： PP的加入會(huì)降低材料的彈性和柔軟度。過量添加會(huì)使TPR失去橡膠感，更傾向于塑料。PP與油的相容性差，油主要存在于彈性體相中。

4. 填料

填料的加入主要是為了達(dá)到特定技術(shù)目的或降低成本。

碳酸鈣： 是最常用的無機(jī)填料。重質(zhì)碳酸鈣主要起增容降本作用，但添加過多會(huì)嚴(yán)重影響力學(xué)性能和表面光澤。經(jīng)過表面處理的輕質(zhì)活性碳酸鈣，在適量添加時(shí)，對強(qiáng)度影響較小，甚至有一定補(bǔ)強(qiáng)作用。

滑石粉/高嶺土： 片狀結(jié)構(gòu)的填料能在一定程度上提高材料的剛性、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性。

功能性填料： 如氫氧化鋁、氫氧化鎂可用于阻燃配方；炭黑既是黑色顏料也是補(bǔ)強(qiáng)填料；二氧化硅可用于調(diào)節(jié)觸感或提供消光效果。

下表概括了TPR主要組分及其核心功能：

TPR配方主要組分及其功能

組分類別	代表性物質(zhì)	主要功能
基礎(chǔ)彈性體	SBS, SEBS	提供彈性與強(qiáng)度基石，決定材料基本類型
增塑軟化油	環(huán)烷油， 石蠟油	降低硬度與粘度，增加柔韌性，調(diào)節(jié)加工性
硬相調(diào)節(jié)劑	聚丙烯， 聚苯乙烯	提高強(qiáng)度、剛性、耐熱性，調(diào)節(jié)流動(dòng)性
填料	碳酸鈣， 滑石粉	降低成本，或特定功能（補(bǔ)強(qiáng)、增剛、阻燃）

三、關(guān)鍵添加劑：畫龍點(diǎn)睛之筆

上述四大組分構(gòu)成了TPR的軀體，而添加劑則賦予了其靈魂，決定了其耐久性、安全性和外觀。

1. 穩(wěn)定化助劑體系

這是保障TPR（尤其是SBS基）使用壽命的關(guān)鍵，主要包括抗氧劑和紫外線吸收劑。

抗氧劑： TPR在加工高溫和使用過程中會(huì)接觸氧氣而發(fā)生熱氧降解，導(dǎo)致分子鏈斷裂（變黏）或交聯(lián)（變脆發(fā)硬）?？寡鮿┠苡行Р东@自由基，中斷氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

主抗氧劑： 如受阻酚類，是自由基捕獲劑。

輔助抗氧劑： 如亞磷酸酯類，是氫過氧化物分解劑。兩者常復(fù)配使用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。

紫外線穩(wěn)定劑： 對于戶外使用的TPR制品，太陽光中的紫外線是主要破壞因素。紫外線吸收劑能像防曬霜一樣吸收并轉(zhuǎn)化紫外光能量；受阻胺類光穩(wěn)定劑則能抑制光降解反應(yīng)。SEBS基TPR因飽和結(jié)構(gòu)，耐紫外線性遠(yuǎn)優(yōu)于SBS，所需添加量也可減少。

2. 潤滑劑

潤滑劑分為內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑。內(nèi)潤滑劑旨在降低聚合物分子鏈間的內(nèi)摩擦，改善熔體流動(dòng)性；外潤滑劑則作用于物料與加工設(shè)備金屬表面之間，防止粘附，促進(jìn)脫模。適量潤滑劑對改善制品表面光潔度、減少能耗至關(guān)重要。

3. 著色劑

TPR的著色通常通過添加色母?；蝾伭蠈?shí)現(xiàn)。選擇著色劑時(shí)，必須考慮其耐熱性（能承受加工溫度）、耐遷移性、與TPR的相容性以及是否符合最終產(chǎn)品的法規(guī)要求（如玩具、食品接觸標(biāo)準(zhǔn)）。

4. 特種添加劑

根據(jù)應(yīng)用需求，還可能添加阻燃劑、抗靜電劑、爽滑劑、開口劑、抗菌劑等。

一個(gè)平衡的TPR配方，是其性能成功的保障。下表展示了不同應(yīng)用方向?qū)ε浞浇M分的側(cè)重：

不同應(yīng)用導(dǎo)向的TPR配方設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)

應(yīng)用導(dǎo)向	核心性能要求	配方設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)
高彈性、柔軟觸感	低硬度、高回彈、細(xì)膩手感	高比例SEBS、適量軟化油、少加或不加PP/填料
高強(qiáng)度、高耐磨	高拉伸/撕裂強(qiáng)度、耐磨損	選用高分子量基體、適量PP增強(qiáng)、控制油量、可加補(bǔ)強(qiáng)填料
極致耐候性（戶外）	抗UV、抗臭氧、耐高低溫	首選SEBS基體、足量抗氧/UV穩(wěn)定劑體系
成本敏感型	滿足基本性能下的最低成本	可選用SBS基體、增加填充油和填料（如CaCO3）用量

四、TPR成分與最終性能的關(guān)聯(lián)性

每一種成分的細(xì)微調(diào)整，都會(huì)在最終制品上引起連鎖反應(yīng)。

硬度： 主要由油添加量控制，油越多越軟。PP和填料則起提硬作用。

拉伸強(qiáng)度與韌性： 依賴于基礎(chǔ)聚合物（SBS/SEBS）的分子量和結(jié)構(gòu)，以及PP的增強(qiáng)作用。油和填料會(huì)降低強(qiáng)度。

永久壓縮變形： 這是衡量材料彈性恢復(fù)能力的關(guān)鍵指標(biāo)。SEBS基的通常遠(yuǎn)優(yōu)于SBS基。填料和過量油會(huì)劣化壓縮變形。

耐溫性： 短期耐熱看PP的含量和類型；長期耐熱老化能力則主要由基體（SEBS優(yōu)于SBS）和抗氧劑體系決定。

密度： 填料的種類和添加量是影響密度的主要因素。碳酸鈣等無機(jī)填料會(huì)顯著提高密度。

表面質(zhì)感： SEBS基TPR通常手感更干爽細(xì)膩。填料過多或分散不佳會(huì)導(dǎo)致表面粗糙。潤滑劑影響表面光澤。

五、與TPV的簡要成分對比

常與TPR混淆的是TPV，后者為熱塑性動(dòng)態(tài)硫化橡膠。其成分也包含PP和橡膠（如EPDM），但關(guān)鍵區(qū)別在于，TPV中的橡膠相是在動(dòng)態(tài)硫化工藝中高度交聯(lián)的微區(qū)，分散在PP連續(xù)相中。這使得TPV在耐熱、耐油、耐壓縮變形等性能上通常優(yōu)于普通TPR，更接近傳統(tǒng)硫化橡膠，但加工難度和成本也更高。

六、結(jié)語

TPR熱塑性彈性體的成分是一個(gè)精心設(shè)計(jì)的平衡系統(tǒng)。從基礎(chǔ)聚合物的選擇，到軟化油、聚丙烯、填料的比例權(quán)衡，再到穩(wěn)定劑等添加劑畫龍點(diǎn)睛，每一步都深刻影響著材料的成本、工藝與最終性能。深刻理解各成分的角色與相互作用，是進(jìn)行配方設(shè)計(jì)、材料選型乃至解決生產(chǎn)問題的根本。唯有掌握其成分奧秘，方能真正釋放TPR材料的巨大潛能，精準(zhǔn)打造出符合期望的產(chǎn)品。

常見問題解答 (Q&A)

問：SBS基和SEBS基TPR在成分上的根本區(qū)別是什么？對性能影響有多大？

答：根本區(qū)別在于軟段的化學(xué)結(jié)構(gòu)。SBS的軟段是聚丁二烯，含有化學(xué)性質(zhì)活潑的碳-碳雙鍵；而SEBS是SBS加氫后的產(chǎn)物，軟段變?yōu)轱柡偷木垡蚁?聚丁烯鏈段。這一結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致SEBS基TPR在耐熱氧化性、抗紫外線老化性、耐臭氧和化學(xué)品性方面相比SBS基TPR有數(shù)量級(jí)的提升。SEBS基TPR手感也更細(xì)膩，長期耐久性極佳，但成本更高。SBS基TPR則性價(jià)比突出，適用于環(huán)境溫和的室內(nèi)制品。

問：為什么有些TPR制品使用一段時(shí)間后表面會(huì)出油、發(fā)黏？

答：這通常是配方中增塑油析出所致，俗稱噴霜。原因主要有：1. 油添加過量，超過了基礎(chǔ)彈性體在一定溫度下的容納極限；2. 所選油品與基礎(chǔ)聚合物相容性差，例如在SBS中使用過多石蠟油；3. 環(huán)境溫度變化或長期存放，導(dǎo)致油分逐漸遷移至表面。解決之道在于優(yōu)化配方，選擇相容性佳的環(huán)烷油，并控制添加量。

問：如何通過調(diào)整成分來改變TPR的硬度？比如從較硬調(diào)到很軟。

答：調(diào)節(jié)硬度最有效的方法是調(diào)整增塑油的添加比例. 增加油的用量可以有效降低材料硬度。若要制得很軟（如邵氏A硬度低于50度）的TPR，需要大量加油，此時(shí)必須選用高粘度、高分子量的SBS或SEBS作為基體，因?yàn)樗鼈兙哂懈鼜?qiáng)的容油能力，能在高油量下仍保持較好的力學(xué)強(qiáng)度和防止油品析出。同時(shí)，需要減少或不用會(huì)提硬度的PP和填料。

問：TPR配方中常用的抗氧劑有哪些？添加比例大概是多少？

答：常用抗氧劑包括受阻酚類（如1010, 1076）作為主抗氧劑，和亞磷酸酯類（如168）作為輔助抗氧劑，二者常以1:1到1:2的比例復(fù)配使用，總添加量通常在0.1% 到 0.5% 之間。對于SBS基TPR或要求耐高溫烘烤的制品，添加量可取上限甚至更高。SEBS基TPR因本身更穩(wěn)定，添加量可適當(dāng)降低。具體用量需根據(jù)基料、使用條件和成本綜合確定。

問：想制造環(huán)保型的TPR，在成分選擇上應(yīng)注意什么？

答：制造環(huán)保TPR需關(guān)注以下幾點(diǎn)：1. 基礎(chǔ)聚合物：確保無異味，低VOC殘留。2. 增塑油：選擇高純度、低揮發(fā)、低稠環(huán)芳烴含量的環(huán)保環(huán)烷油或白油。3. 填料：使用純凈的碳酸鈣，避免含有重金屬等雜質(zhì)。4. 添加劑：選用符合環(huán)保法規(guī)（如REACH, RoHS）的穩(wěn)定劑、潤滑劑等。5. 可考慮使用回收料，但需確保來源清潔、性能穩(wěn)定。最終產(chǎn)品應(yīng)通過相關(guān)環(huán)保認(rèn)證檢測。