在熱塑性彈性體擠出成型的世界里，韌性是一個(gè)關(guān)乎產(chǎn)品命運(yùn)的核心指標(biāo)。它決定了制品是能從容應(yīng)對(duì)彎曲、拉伸與沖擊，還是在應(yīng)力面前脆弱斷裂。無(wú)論是汽車密封條、醫(yī)用導(dǎo)管，還是線纜護(hù)套，一旦擠出物韌性不足，帶來(lái)的不僅僅是性能的失效，更可能是安全隱患與品牌信譽(yù)的崩塌。多年在生產(chǎn)一線與實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)歷讓我深刻體會(huì)到，韌性差是一個(gè)沉默的警告，它揭示的是從分子配方到生產(chǎn)線末端的系統(tǒng)性失調(diào)。解決它，需要的不僅是某個(gè)參數(shù)的調(diào)整，而是對(duì)材料科學(xué)、流變學(xué)、工藝工程和設(shè)備原理的貫通理解。本文旨在深入剖析TPE彈性體擠出韌性不足的根源，并提供一套行之有效的診斷框架與解決方案。

韌性之本：理解TPE擠出韌性的核心

韌性，在材料力學(xué)中，指材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。對(duì)于TPE擠出制品而言，它并非單一性能，而是斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度、抗撕裂性及耐撓曲疲勞性在動(dòng)態(tài)服役條件下的綜合體現(xiàn)。一個(gè)韌性優(yōu)良的TPE擠出件，在受到拉伸時(shí)能顯著延伸而不易斷，在反復(fù)彎折時(shí)不易產(chǎn)生裂紋，在受到突然沖擊時(shí)能通過形變分散能量。其本質(zhì)，根植于TPE獨(dú)特的兩相海島結(jié)構(gòu)——橡膠相（海）提供高彈性與形變能力，塑料相（島）作為物理交聯(lián)點(diǎn)提供強(qiáng)度與加工性。擠出韌性的優(yōu)劣，直接反映了這兩相微觀結(jié)構(gòu)的完整性、分布的均勻性以及界面結(jié)合的牢固程度。任何破壞這種微相分離結(jié)構(gòu)連續(xù)性、均勻性或界面強(qiáng)度的因素，都會(huì)在宏觀上表現(xiàn)為韌性的下降，具體為制品發(fā)脆、易撕裂、彎曲白化或早期斷裂。

原料與配方：韌性不足的內(nèi)在根源

擠出制品的韌性，首先在配方設(shè)計(jì)階段便被決定。原料的選擇與配比是性能的基石，任何在此基礎(chǔ)上的妥協(xié)或失誤，后續(xù)工藝都難以完全彌補(bǔ)。

基礎(chǔ)聚合物體系選擇不當(dāng)

TPE種類繁多，不同基體賦予的韌性天花板截然不同。SEBS基TPE通常比SBS基具有更優(yōu)異的耐老化性和韌性保持率，因其主鏈飽和，不易被熱、氧、紫外線破壞。對(duì)于要求高韌性的擠出應(yīng)用，如高柔性密封條，氫化度更高的SEBS是更優(yōu)選擇。反之，若為控制成本選用分子量偏低或結(jié)構(gòu)規(guī)整性差的SBS，其固有的不飽和雙鍵會(huì)成為薄弱點(diǎn)，在加工受熱或使用中易斷裂，導(dǎo)致韌性不足。此外，橡膠相與塑料相（如PP、PE）的比例是核心。橡膠相含量過低，材料偏硬，彈性雖好但延伸性不足；橡膠相含量過高，則物理交聯(lián)點(diǎn)不足，強(qiáng)度低，擠出物易發(fā)生永久變形甚至撕裂。兩相間的相容性是另一個(gè)隱形關(guān)鍵。即使比例恰當(dāng)，如果橡膠相與塑料相相容性差，界面模糊不清，應(yīng)力無(wú)法在兩相間有效傳遞，會(huì)導(dǎo)致材料在受力時(shí)于界面處率先破壞。

增塑體系與填充體系的負(fù)面影響

增塑劑的加入旨在降低硬度、提升柔順性，但選擇與用量失當(dāng)會(huì)嚴(yán)重?fù)p害韌性。某些小分子增塑劑，如白油或環(huán)烷油，與基體的相容性有最優(yōu)范圍。添加量不足，增塑效果不佳，材料仍顯僵硬；添加過量，則會(huì)導(dǎo)致過飽和，部分增塑劑以游離態(tài)存在，不僅在使用中易遷移析出，更會(huì)大幅削弱分子鏈間的相互作用力，使材料強(qiáng)度驟降，變得“軟而無(wú)力”，韌性指標(biāo)全面惡化。更隱蔽的風(fēng)險(xiǎn)是，若增塑劑與聚合物基體的極性不匹配，長(zhǎng)期來(lái)看會(huì)引發(fā)相分離，同樣損害韌性。

填充劑的引入通常出于降低成本或賦予特定功能的目的，但對(duì)韌性往往是“減法”。碳酸鈣、滑石粉等無(wú)機(jī)剛性粒子，與聚合物基體是機(jī)械混合，界面結(jié)合力有限。高填充下，這些粒子成為應(yīng)力集中點(diǎn)，在受力時(shí)容易成為裂紋起源并迅速擴(kuò)展。尤其當(dāng)填充劑粒徑過大、分布不均或未經(jīng)表面活性處理時(shí)，其對(duì)韌性的削弱效應(yīng)更為顯著。有時(shí)，為追求高硬度而過度填充，是導(dǎo)致擠出制品脆性斷裂的直接原因。

穩(wěn)定體系失效與雜質(zhì)引入

TPE在擠出過程中經(jīng)歷高溫、高剪切，極易發(fā)生熱氧降解?？寡鮿w系的缺失或效力不足，會(huì)導(dǎo)致聚合物分子鏈斷裂（分子量下降）或交聯(lián)（過度結(jié)構(gòu)化），兩者都會(huì)破壞材料的平衡，使擠出物變脆。紫外線吸收劑的不足，則會(huì)使戶外使用的制品在光照下快速老化，韌性喪失。此外，原料中的微量雜質(zhì)，如催化劑殘留、水分、或其他金屬離子，在加工高溫下可能成為降解反應(yīng)的催化劑，加速分子鏈破壞。一個(gè)常被忽視的來(lái)源是回料的使用。多次重復(fù)加工的回料，其分子鏈已遭受多次剪切和熱歷史，分子量分布變寬，低分子量成分增多，必然導(dǎo)致整體韌性下降。若回料中混有不同種類或已嚴(yán)重降解的雜質(zhì)，危害更大。

配方因素類別	具體問題	對(duì)韌性的損害機(jī)制	典型表現(xiàn)
基礎(chǔ)聚合物	SBS基未氫化，分子量低	不飽和鍵易斷裂，分子鏈纏結(jié)不足	制品脆，拉伸時(shí)伸長(zhǎng)率低且易斷
增塑體系	白油添加過量	削弱分子鏈間作用力，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)弱區(qū)	材料軟塌，強(qiáng)度低，易發(fā)生永久蠕變斷裂
填充體系	碳酸鈣填充量過高，未處理	剛性粒子成為應(yīng)力集中點(diǎn)，破壞連續(xù)性	彎曲或沖擊時(shí)脆性斷裂，斷面有填料顆粒
穩(wěn)定體系	抗氧劑不足或失效	加工中熱氧降解，分子鏈斷裂或過度交聯(lián)	擠出物顏色加深，表面發(fā)粘或發(fā)脆

擠出工藝：韌性流失的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

即使配方完美，不當(dāng)?shù)臄D出工藝也會(huì)將潛在的優(yōu)良韌性“加工掉”。擠出過程是熱能、機(jī)械能作用于物料的復(fù)雜過程，對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的塑造有決定性影響。

溫度控制的失當(dāng)

溫度是擠出工藝的靈魂，對(duì)韌性影響最為直接。首要問題是加工溫度整體偏低或溫度分布不合理。若各段溫度設(shè)置過低，特別是塑化段和均化段，聚合物未能完全熔融塑化，塑化不均，物料中存在未熔融的“晶點(diǎn)”或高粘彈性顆粒。這些硬點(diǎn)成為缺陷，嚴(yán)重?fù)p害材料的連續(xù)性和韌性。反之，溫度過高則是更常見的隱形殺手。過高的熔體溫度，尤其是機(jī)頭和口模溫度，雖然能降低熔體粘度、改善表面光潔度，但會(huì)加劇熱氧降解，使聚合物分子鏈斷裂，分子量下降，直接導(dǎo)致材料變脆。同時(shí)，高溫可能破壞TPE的微相分離結(jié)構(gòu)，使物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)減弱。

剪切歷程的破壞

螺桿的旋轉(zhuǎn)提供剪切，實(shí)現(xiàn)塑化和輸送，但過度的剪切是韌性的敵人。螺桿轉(zhuǎn)速過高是產(chǎn)生過度剪切的主要原因。高轉(zhuǎn)速帶來(lái)高剪切速率和高剪切熱，這種強(qiáng)烈的機(jī)械作用會(huì)“剪斷”聚合物分子鏈，特別是對(duì)剪切敏感的橡膠相長(zhǎng)鏈分子，造成不可逆的分子量下降。這種由剪切引起的降解，往往比單純的熱降解更劇烈，且不易從外觀直接察覺，但韌性已嚴(yán)重受損。此外，螺桿構(gòu)型與物料不匹配也會(huì)導(dǎo)致問題。例如，使用過強(qiáng)的剪切塊，或壓縮比過大的螺桿，都會(huì)在塑化過程中對(duì)TPE施加過大的剪切力。

熔體壓力與混合的失衡

熔體壓力是塑化質(zhì)量和混合均勻性的重要標(biāo)志。熔體壓力過低，可能意味著塑化不完全或螺桿磨損導(dǎo)致返流，物料混合不均，各組分分散不良，影響結(jié)構(gòu)均一性，從而損害韌性。反之，壓力異常過高，則可能因?yàn)V網(wǎng)堵塞、口模阻力過大等原因造成，長(zhǎng)時(shí)間高壓會(huì)增加物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間，同樣加劇熱降解。

冷卻定型過程的影響

擠出成型的定型與冷卻環(huán)節(jié)常被忽視，卻對(duì)制品的內(nèi)應(yīng)力分布和結(jié)晶形態(tài)至關(guān)重要。對(duì)于含有PP、PE等結(jié)晶性塑料相的TPE，冷卻速度過快（如冷卻水溫過低、冷卻水槽距離口模太近），會(huì)使制品表層急速冷卻定型，而內(nèi)層冷卻緩慢。這種不均勻的冷卻會(huì)在制品內(nèi)部產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，過快冷卻可能抑制塑料相形成理想尺寸的晶區(qū)，或?qū)е陆Y(jié)晶不完善。內(nèi)應(yīng)力和不理想的結(jié)晶形態(tài)都會(huì)使制品變脆，在后續(xù)彎曲或拉伸時(shí)，易從高應(yīng)力區(qū)域或結(jié)晶缺陷處開裂。冷卻不足，則制品易變形，定型不好，其力學(xué)性能也無(wú)法達(dá)到最佳狀態(tài)。

工藝參數(shù)類別	不當(dāng)設(shè)置	對(duì)韌性的損害機(jī)制	建議調(diào)整方向
溫度控制	熔體溫度過高	引發(fā)熱氧降解，分子鏈斷裂，分子量下降	逐段降低溫度，特別是均化段與機(jī)頭
螺桿剪切	螺桿轉(zhuǎn)速過快	過度剪切導(dǎo)致分子鏈（尤其橡膠相）機(jī)械降解	在保證產(chǎn)量下盡量降低轉(zhuǎn)速
熔體壓力	壓力過低或波動(dòng)大	塑化不均，組分分散不良，結(jié)構(gòu)不均一	檢查塑化溫度、螺桿磨損及濾網(wǎng)狀況
冷卻定型	冷卻速度過快	產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響結(jié)晶，導(dǎo)致脆性開裂	提高冷卻水溫度，調(diào)整水槽距離與流量

設(shè)備與模具：韌性的物理保障

設(shè)備狀態(tài)與模具設(shè)計(jì)是韌性實(shí)現(xiàn)的物理基礎(chǔ)。再好的配方與工藝，也需要通過穩(wěn)定、精良的設(shè)備來(lái)執(zhí)行和轉(zhuǎn)化。

擠出機(jī)狀態(tài)不佳

螺桿和機(jī)筒的磨損是漸進(jìn)但致命的問題。隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)，螺桿與機(jī)筒的間隙會(huì)因磨損而增大。這會(huì)導(dǎo)致物料輸送效率下降，塑化不均，回流增加，物料停留時(shí)間分布變寬。部分物料經(jīng)歷過度熱歷史而降解，另一部分則塑化不足。這種不均勻性直接導(dǎo)致擠出物各段韌性不均，整體水平下降。溫控系統(tǒng)失靈，如加熱圈老化、熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)，會(huì)造成實(shí)際溫度大幅偏離設(shè)定值，引發(fā)前述的過熱或過冷問題。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不穩(wěn)定導(dǎo)致的螺桿轉(zhuǎn)速波動(dòng)，同樣會(huì)造成剪切與塑化的不穩(wěn)定。

螺桿構(gòu)型與長(zhǎng)徑比不匹配

并非所有螺桿都適合TPE加工。使用針對(duì)硬質(zhì)塑料（如PVC）設(shè)計(jì)的高剪切螺桿來(lái)加工TPE，極易造成剪切過度。TPE通常需要剪切相對(duì)溫和、混合與均化能力強(qiáng)的螺桿構(gòu)型，如帶混煉元件的漸變型螺桿。螺桿的長(zhǎng)徑比（L/D）也至關(guān)重要。長(zhǎng)徑比過?。ㄈ?0:1），物料塑化和均化時(shí)間不足，易塑化不均；長(zhǎng)徑比適當(dāng)（如25:1至32:1），能提供更充分的熔融、混合與排氣過程，有利于獲得均質(zhì)熔體，提升韌性。

模具（口模與定型模）設(shè)計(jì)缺陷

模具是熔體最后成型的關(guān)鍵。口模流道設(shè)計(jì)不合理，如流道內(nèi)有死角、截面變化突兀，會(huì)導(dǎo)致熔體流動(dòng)不暢，局部滯留降解，這部分降解物流出后成為弱強(qiáng)度點(diǎn)?？谀５钠街倍伍L(zhǎng)度不足，無(wú)法提供足夠的背壓來(lái)消除記憶效應(yīng)和撫平流動(dòng)痕跡，影響分子鏈的取向和規(guī)整性，不利于韌性。更重要的是，擠出脹大與拉伸比平衡的破壞。TPE是高彈性熔體，離開口模后會(huì)發(fā)生脹大。若牽引速度過快，拉伸比過大，熔體在口模出口處被過度拉伸取向，分子鏈沿拉伸方向高度取向，雖增加了縱向強(qiáng)度，但橫向強(qiáng)度和抗撕裂性會(huì)急劇下降，制品變得“縱向強(qiáng)韌，橫向脆裂”。冷卻定型模若與制品形狀匹配度差，或冷卻不均，會(huì)造成定型過程中產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力和形變，損害韌性。

系統(tǒng)性診斷與韌性提升綜合策略

面對(duì)韌性差的難題，需遵循從易到難、由表及里的系統(tǒng)性排查邏輯。第一步是快速評(píng)估。觀察擠出物的外觀：是否表面粗糙、有晶點(diǎn)？手感是僵硬還是疲軟？簡(jiǎn)單彎折是否立即發(fā)白或斷裂？這能初步判斷是塑化問題、降解問題還是結(jié)構(gòu)問題。

第二步，進(jìn)行工藝回溯與檢查。首先檢查工藝記錄，確認(rèn)溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)是否在正常歷史范圍內(nèi)。接著檢查原料批次是否變更，回料比例是否超標(biāo)。然后檢查設(shè)備，如濾網(wǎng)是否堵塞，溫控儀表是否準(zhǔn)確。嘗試進(jìn)行小幅度工藝調(diào)整驗(yàn)證，例如，在其他參數(shù)不變的情況下，將熔體溫度降低5-10°C，觀察韌性變化。若韌性改善，則可能是過熱降解；若變得更差，則可能是塑化不良。類似地，可微調(diào)螺桿轉(zhuǎn)速、冷卻條件等。

第三步，若工藝調(diào)整效果有限，需深入材料與模具。取樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，如熔指測(cè)試判斷分子量變化，DSC分析結(jié)晶行為，或直接對(duì)比新舊原料的性能。檢查口模流道是否光滑，有無(wú)損傷，評(píng)估拉伸比是否合理。

提升韌性的綜合策略應(yīng)是全方位的。在材料端，優(yōu)選高分子量、氫化度的基體，優(yōu)化增塑劑與基礎(chǔ)聚合物的相容性及用量，必要時(shí)添加相容劑改善兩相界面。使用經(jīng)表面處理的填料，嚴(yán)格控制填充量。強(qiáng)化穩(wěn)定體系，特別是針對(duì)加工熱穩(wěn)定的抗氧劑。

在工藝端，建立溫和且均勻的加工溫度曲線，確保充分塑化但避免過熱。采用“較低轉(zhuǎn)速、較高填充度”的原則運(yùn)行螺桿，減少剪切降解。優(yōu)化冷卻工藝，采用梯度冷卻，降低內(nèi)應(yīng)力。

在設(shè)備與模具端，定期檢查并維護(hù)螺桿機(jī)筒，保證溫控精準(zhǔn)。為TPE選用合適長(zhǎng)徑比和構(gòu)型的螺桿。優(yōu)化口模流道設(shè)計(jì)，保證流動(dòng)順暢無(wú)死角。精確計(jì)算并控制拉伸比和牽引速度的匹配，防止過度拉伸取向。

相關(guān)問答

問：同樣是TPE原料，注塑出來(lái)的產(chǎn)品韌性很好，為什么擠出成型后韌性就變差了？

答：這通常凸顯了工藝路徑的差異。注塑是高速剪切、快速填充、在封閉模腔內(nèi)保壓冷卻的過程，剪切歷史雖強(qiáng)但時(shí)間極短，且保壓有助于壓實(shí)。擠出則是相對(duì)溫和但持續(xù)的剪切，物料在螺桿中停留時(shí)間更長(zhǎng)，受熱歷史更久，且存在口模處的拉伸取向和開放式冷卻。如果原料的熱穩(wěn)定性或抗剪切性不足，在擠出過程中更容易發(fā)生降解。同時(shí)，擠出中若拉伸比控制不好，會(huì)導(dǎo)致分子鏈過度單軸取向，造成橫向韌性劣化。解決方向是檢查擠出工藝溫度是否過高、轉(zhuǎn)速是否過快，并評(píng)估口模牽引的匹配性。

問：提高擠出溫度能否改善熔體流動(dòng)性從而提升韌性？

答：這是一個(gè)常見的誤區(qū)。提高溫度確實(shí)能立即降低熔體粘度，改善流動(dòng)性，使擠出更順暢，表面更光滑。但對(duì)于韌性而言，這往往是飲鴆止渴。溫度是導(dǎo)致熱降解的主要因素。短期內(nèi)，因流動(dòng)性改善可能掩蓋了部分填充不均的問題，但長(zhǎng)期來(lái)看，分子鏈的斷裂必然導(dǎo)致材料本質(zhì)變脆。正確的做法應(yīng)該是首先通過調(diào)整配方（如選擇合適熔指的原料、使用增塑劑）來(lái)改善加工性，其次在保證塑化的前提下，嘗試使用盡可能低的加工溫度。

問：在配方中添加彈性體增韌劑（如POE）是否有效？

答：對(duì)于某些以PP為塑料相的TPE，添加少量POE等聚烯烴彈性體作為增容增韌劑，有時(shí)能改善塑料相與橡膠相的界面結(jié)合，分散應(yīng)力，對(duì)提升沖擊韌性有一定效果。但這屬于配方層面的深度調(diào)整，需要系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，因?yàn)镻OE的加入可能會(huì)同時(shí)影響硬度、拉伸強(qiáng)度、耐溫性等其他性能。它不是解決所有擠出韌性問題的通用“補(bǔ)丁”，其效果取決于基礎(chǔ)TPE的相態(tài)結(jié)構(gòu)。更根本的，是確保主原料橡膠相自身的分子量和結(jié)構(gòu)完整性。

問：如何快速判斷擠出韌性差是配方問題還是工藝問題？

答：一個(gè)實(shí)用的現(xiàn)場(chǎng)快速判斷方法是：取一小段剛擠出的、尚未完全冷卻的物料，用手緩慢拉伸。如果感覺物料僵硬、延伸很小且易斷，同時(shí)觀察口模出口處熔體，如果表面粗糙、不光滑，則很可能存在塑化不良（溫度偏低或螺桿剪切不足）或原料本身問題。如果熔體光亮、柔軟，但冷卻后的制品脆，則高度懷疑是冷卻過快導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力過大，或口模拉伸比過高導(dǎo)致過度取向。另一個(gè)方法是，用同一批原料在小型實(shí)驗(yàn)注塑機(jī)上制作標(biāo)準(zhǔn)樣條測(cè)試力學(xué)性能。如果注塑樣條韌性合格，則問題很可能出在擠出工藝或設(shè)備上；如果注塑樣條也脆，則基本可判定是原料或配方問題。

問：對(duì)于已生產(chǎn)出來(lái)的、韌性不足的擠出制品，是否有挽救方法？

答：很遺憾，對(duì)于已經(jīng)成型且韌性不足的TPE擠出制品，沒有可靠的方法能使其恢復(fù)韌性。材料的分子鏈降解、結(jié)構(gòu)破壞或內(nèi)應(yīng)力集中一旦形成，便是永久性的?？蓢L試的有限方法是：對(duì)于因冷卻過快產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的制品，可嘗試進(jìn)行退火處理（在低于材料變形溫度下恒溫一段時(shí)間后緩慢冷卻），這有助于部分消除內(nèi)應(yīng)力，可能對(duì)改善脆性有一定幫助，但無(wú)法修復(fù)分子鏈的斷裂。最根本的，是將這批制品作為不合格品處理，并立即從原料、工藝、設(shè)備三方面系統(tǒng)性排查原因，防止后續(xù)生產(chǎn)繼續(xù)出現(xiàn)同類問題。

結(jié)論

TPE彈性體擠出韌性差，是一個(gè)從分子層面到宏觀生產(chǎn)的系統(tǒng)性故障信號(hào)。它可能始于配方中一個(gè)不恰當(dāng)?shù)姆肿舆x擇或一份過量的填料，可能源于工藝曲線上一段不經(jīng)意的溫度飆升或一股過快的螺桿轉(zhuǎn)速，也可能來(lái)自設(shè)備上一處不易察覺的磨損或模具中一個(gè)不合理的設(shè)計(jì)。解決這一問題，沒有一成不變的萬(wàn)能公式，唯有建立起從原料評(píng)估、配方設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化到設(shè)備維護(hù)的完整知識(shí)體系和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐挪檫壿?。理解材料的行為，尊重工藝的窗口，敬畏設(shè)備的精度，是獲得穩(wěn)定、高韌性TPE擠出制品的根本。每一次對(duì)韌性問題的成功剖析與解決，都是對(duì)TPE這種復(fù)雜而有趣材料認(rèn)知的一次深化，也是制造工藝向精確與可靠邁進(jìn)的一步。在質(zhì)量即是生命的工業(yè)世界里，這份對(duì)韌性的執(zhí)著追求，本身便是產(chǎn)品生命力的最好保障。