Thermoplastisches Elastomer
TPE wurde zu einer kommerziellen Realität, als in den 1950er Jahren thermoplastische Polyurethanpolymere verfügbar wurden. Während der 1960er Jahre wurde Styrolblockcopolymer verfügbar, und in den 1970er Jahre eine breite Palette von TPEs kam auf die Bühne. Der weltweite Einsatz von TPE (680.000 Tonnen / Jahr im Jahr 1990) wächst um etwa neun Prozent pro Jahr. Die Styrol-Butadien-Werkstoffe besitzen aufgrund der Unverträglichkeit zwischen den Polystyrol- und Polybutadienblöcken ein zweiphasiges Gefüge, das sich je nach Zusammensetzung in Kugeln oder Stäbe zersetzt. Bei niedrigem Polystyrolgehalt ist das Material elastomer, wobei die Eigenschaften des Polybutadiens überwiegen. Im Allgemeinen bieten sie eine viel breitere Palette von Eigenschaften als herkömmliche vernetzte Kautschuke, da die Zusammensetzung variieren kann, um den endgültigen Konstruktionszielen zu entsprechen.
Blockcopolymere sind interessant, weil sie sich „mikrophasierend trennen“ können, um periodische Nanostrukturen zu bilden, wie in dem rechts gezeigten Styrol-Butadien-Styrol (SBS) -Blockcopolymer. Das Polymer ist als Kraton bekannt und wird für Schuhsohlen und Klebstoffe verwendet. Aufgrund der mikrofeinen Struktur wurde ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) benötigt, um die Struktur zu untersuchen. Die Butadienmatrix wurde mit Osmiumtetroxid angefärbt, um einen Kontrast im Bild zu erzielen. Das Material wurde durch lebende Polymerisation hergestellt, so dass die Blöcke fast monodisperse sind, was dazu beiträgt, eine sehr regelmäßige Mikrostruktur zu schaffen. Das Molekulargewicht der Polystyrolblöcke im Hauptbild beträgt 102.000; Das Insetbild hat ein Molekulargewicht von 91.000, wodurch etwas kleinere Domänen erzeugt werden. Der Abstand zwischen den Domänen wurde durch Röntgenkleinwinkelstreuung bestätigt, eine Technik, die Informationen über die Mikrostruktur liefert.Da die meisten Polymere miteinander unverträglich sind, führt die Bildung eines Blockpolymers normalerweise zu einer Phasentrennung, und das Prinzip wurde seit der Einführung der SBS-Blockpolymere weitgehend ausgenutzt, insbesondere wenn einer der Blöcke hochkristallin ist. Eine Ausnahme von der Unverträglichkeitsregel bildet der Werkstoff Noryl, bei dem Polystyrol und Polyphenylenoxid bzw.
Andere TPE haben kristalline Domänen, in denen eine Art von Block mit einem anderen Block in benachbarten Ketten kokristallisiert, wie in Copolyester-Kautschuken, wodurch der gleiche Effekt wie in den SBS-Blockpolymeren erzielt wird. Je nach Blocklänge sind die Domänen aufgrund des höheren Kristallschmelzpunktes im Allgemeinen stabiler als diese. Dieser Punkt bestimmt die Verarbeitungstemperaturen, die benötigt werden, um das Material zu formen, sowie die endgültigen Betriebstemperaturen des Produkts. Solche Materialien umfassen Hytrel, ein Polyester-Polyether-Copolymer und Pebax, ein Nylon- oder Polyamid-Polyether-Copolymer.