熱塑性彈性體和液態硅橡膠的區別

熱塑性彈性體和液態硅橡膠的區別

越來越多行業的產品設計師和制造商選用熱塑性彈性體（TPE）和液態硅橡膠（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現理想產品？

從設計、生產和性能三大層面著手，從多個維度對TPE和LSR進行了比較。讓我們一起一探究竟吧！

首先，讓我們來認識一下這兩種材料！

熱塑性彈性體（TPE） 是一系列可重復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。

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

簡而言之，TPE為熱塑性聚合物材料，LSR為熱固性聚合物材料。

TPE vs LSR

設計、生產和性能大PK

那么，TPE和LSR有什么區別？接下來，我們從設計、生產和性能三大層面，讓這兩種材料互相PK。

1. 設計

觸感、色彩、形狀是設計與研發需要考量的重要因素，以讓產品在滿足美觀需求的同時，又能抓握舒適且易于造型，從而能在眾多競品中脫穎而出：

（1）觸感：

TPE可使產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更能體現細微的表面紋理。

（2）色彩：

TPE和LSR均可提供全光譜色彩選項，以實現透明、半透明和不透明的色彩。LSR可以防止灰塵吸附，適用于可穿戴設備。而TPE則可實現多種色彩效果，包括金屬色、珠光色、木質紋理、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較薄的部分。雖然TPE在高剪切率下加工時可降低材料粘性，但TPE必須被“擠入”模具時才可被完全填充，尤其是硬度大于邵氏50A的配方。使用TPE設計零件時，應盡量保持零件壁厚均勻并避免出現尖角。

2. 生產

產品的設計與研發還需要考量原材料成本、工藝流程和綜合生產成本，以平衡成本效益，提高競爭力：

（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準彈性體，而且LSR的比重比TPE高20% (±1.12g/cm3vs.±0.89g/ cm3)。當產品應用需要在持續高溫下不易軟化的材料時，LSR是合適的選擇。但TPE在回收再加工方面比LSR更具優勢，相比更為環保和節約。

（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、粘合劑進行表面處理使LSR包覆在基材上。TPE產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知識以避免飛邊。另外，需要模具有精確的排氣設計或真空使在化學硫化的工藝過程中產生的氣體能夠及時排出。TPE加工使用的是行業內常規的內嵌式單螺桿注塑設備，這使得產品和模具的技術設計方面更具靈活性。

（4）循環時間：

TPE的冷卻時間更快，且不需要二次加工或硫化，可以提高生產制造的效率。LSR的產品需要后期硫化處理，在高溫環境并維持一定的時間內塑形以達到最終設計結果。然而，基于零部件的尺寸，LSR的低粘度可以實現一模多腔模具的注塑填充，這大大彌補了生產效率方面的不足。

3. 性能

（1）耐化學性：

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

（2）耐熱性：

LSR可耐受超過200攝氏度的連續高溫，適用于燒灼器械或任何暴露于重復高溫滅菌環境的設備隔離板，是醫療行業的一個不錯選擇。有些醫用級TPE可在高壓蒸汽最高在135攝氏度的環境下滅菌15分鐘，但多數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的壓縮變形性能相當。LSR在壓縮負載的情況下隨著溫度的上升，壓縮回彈性更好，例如洗碗機的密封。

（3）阻隔性能：

TPE具有優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用。

（4）抗撕裂性：

LSR的撕裂強度和拉伸強度相對較低，即使是一個小小的裂口也可能導致產品性能出現問題。而TPE可滿足尿布、運動彈力帶等產品所需的高撕裂強度。

（5）抗紫外線：

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

（6）生物相容性：

LSR生物相容性和純度較佳，適用于醫療器械和FDA III級、USP VI級植入產品（包括導管、胃飼管、心臟瓣膜和支架等）。醫用級TPE的生物相容性可以與LSR媲美，但在某些情況下，TPE的生產成本更低，是許多一次性和藥物輸送產品的經濟替代品。