Élastomère thermoplastique
Le TPE est devenu une réalité commerciale lorsque les polymères de polyuréthane thermoplastiques sont devenus disponibles dans les années 1950. Pendant la période de le copolymère à blocs de styrène des années 1960 est devenu disponible et, dans les années 1970, une large gamme de TPE est apparue. L’utilisation mondiale des TPE (680 000 tonnes/an en 1990) augmente d’environ neuf pour cent par an. Les matériaux styrène-butadiène possèdent une microstructure biphasée due à une incompatibilité entre les blocs polystyrène et polybutadiène, les premiers se séparant en sphères ou en bâtonnets selon la composition exacte. Avec une faible teneur en polystyrène, le matériau est élastomère avec les propriétés du polybutadiène prédominantes. En général, ils offrent une gamme de propriétés beaucoup plus large que les caoutchoucs réticulés conventionnels, car leur composition peut varier en fonction des objectifs de construction finaux.
Les copolymères à blocs sont intéressants car ils peuvent « se microphaser » pour former des nanostructures périodiques, comme dans le styrène-butadiène- copolymère séquencé de styrène (SBS) illustré à droite. Le polymère est connu sous le nom de Kraton et est utilisé pour les semelles de chaussures et les adhésifs. En raison de la structure microfine, un microscope électronique à transmission (MET) a été nécessaire pour examiner la structure. La matrice de butadiène a été colorée avec du tétroxyde d’osmium pour fournir un contraste dans l’image. Le matériau a été fabriqué par polymérisation vivante de sorte que les blocs sont presque monodispersés, contribuant ainsi à créer une microstructure très régulière. Le poids moléculaire des blocs de polystyrène dans l’image principale est de 102 000; l’image encart a un poids moléculaire de 91 000, produisant des domaines légèrement plus petits. L’espacement entre les domaines a été confirmé par la diffusion de rayons X à petit angle, une technique qui donne des informations sur la microstructure.La plupart des polymères étant incompatibles entre eux, la formation d’un polymère séquencé se traduira généralement par une séparation de phase, et le principe a été largement exploité depuis l’introduction des polymères séquencés SBS, en particulier lorsque l’un des polymères séquencés est fortement cristallin. Une exception à la règle d’incompatibilité est le matériau Noryl, où le polystyrène et l’oxyde de polyphénylène ou PPO forment un mélange continu l’un avec l’autre.
D’autres TPE ont des domaines cristallins où un type de bloc co-cristallise avec un autre bloc dans des chaînes adjacentes, comme dans les caoutchoucs copolyester, obtenant le même effet comme dans les polymères à blocs SBS. Selon la longueur du bloc, les domaines sont généralement plus stables que ces derniers du fait du point de fusion cristallin plus élevé. Ce point détermine les températures de traitement nécessaires pour façonner le matériau, ainsi que les températures d’utilisation de service ultimes du produit. De tels matériaux comprennent l’Hytrel, un copolymère polyester-polyéther et le Pebax, un copolymère nylon ou polyamide-polyéther.