伸手握住一把电动工具的手柄，指尖传来恰到好处的支撑与柔韧；按下遥控器的按钮，感受到清晰而温和的反饋；汽车门框的密封条，无声地提供着紧密的贴合。这些触感与功能的背后，都离不开一个核心的材料参数——硬度。在热塑性弹性体（TPE）的世界里，硬度远非一个简单的数字，它是材料力学行为的首要语言，是连接设计师构想与工程现实的桥梁，更是决定产品最终体验与可靠性的基石。从业二十余年，我调试过无数配方，见证了太多因硬度理解偏差而导致的产品缺陷：过软的手柄在握持下塌陷变形，过硬的密封条在低温下丧失弹性，看似达标的数据却无法带来预期的触感。用户搜索这个问题，其意图绝非查询一个刻板的分类表，而是希望穿透硬度数值的表象，理解其背后所代表的材料特性、测试方法的玄机、以及如何为具体应用选择那个“刚刚好”的硬度点。本文将系统解构TPE硬度的完整体系，从测量原理到选型逻辑，为您呈现一部关于材料“软硬之道”的实践指南。

硬度的本质：材料抵抗变形的初始宣言

在材料科学中，硬度被定义为材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或划伤的能力。对于TPE这类粘弹性材料，我们通常测量的硬度，更具体地是指在一定条件下，用特定形状的压头在特定压力下压入材料表面所达到的深度，或为保持该深度所需的力。这个数值直观反映了材料的“软”或“硬”，是材料刚度、模量等更复杂力学性能的一个快速、简便的表征。

理解TPE硬度，必须建立两个关键认知。首先，硬度是一个条件性参数。同一块TPE样品，使用不同的硬度计、不同的测试标准、在不同的温度下测量，结果可能有显著差异。其次，硬度与其它力学性能并非简单的线性关系。例如，硬度增加通常意味着模量（刚度）提高，但拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度可能升高，也可能降低，这取决于硬度提升是通过改变配方基础还是通过添加填料实现。将硬度作为选型的起点是正确的，但绝不能将其作为唯一的终点。

邵氏硬度：TPE领域的通用语言与标尺体系

全球TPE行业最广泛使用的硬度测量体系是邵氏硬度，由Albert F. Shore在20世纪初发明。根据测量对象的软硬范围，邵氏硬度分为几种标尺，其中最为重要的是邵氏A、邵氏D，其次还有邵氏B、邵氏C、邵氏OO等。

邵氏A硬度计

这是测量TPE使用频率最高的仪器，覆盖了从极软到中等偏硬的广阔范围。其压头是一个35度的截头圆锥体，顶端为直径0.79毫米的平面。弹簧施加的力约为0.55-8.05牛顿。邵氏A的标尺范围是0到100度，数值越大表示材料越硬。绝大多数TPE产品，无论是柔软的密封圈、有弹性的握把，还是有一定支撑性的脚垫，其硬度都在邵氏A标尺的测量范围内。通常，我们将邵氏A 0-20度视为超软，20-40度为很软，40-60度为软，60-80度为中等硬度，80-100度则为硬质弹性体。

邵氏D硬度计

当TPE材料硬度很高，接近硬塑料时，邵氏A的测量就会不够精确，因为其压头可能陷入过深或分辨力不足。此时需要使用邵氏D硬度计。它的压头是一个30度的圆锥体，顶端为半径0.1毫米的圆弧，弹簧力也更大（约0-44.5牛顿）。邵氏D的读数范围也是0-100。许多高硬度的TPU、高填充的TPV以及部分高硬度的TPEE材料，其测量会使用邵氏D。值得注意的是，邵氏A和D在中间段（例如A 90以上到D 30以下）存在一定的重叠区域，但两者测量原理不同，数值没有直接的、线性的换算公式。

邵氏OO、邵氏B与邵氏C硬度计

这些标尺在特定领域有应用。邵氏OO用于测量极软的材料，如凝胶、海绵、低硬度的硅胶，其压头端部直径更大，弹簧力更小，测量范围可低至邵氏A无法准确测量的超软区间。邵氏B的压头与邵氏A相同，但弹簧力不同，历史上用于测量中等硬度的橡胶，目前在TPE领域已较少使用。邵氏C的压头同邵氏D，但弹簧力不同，应用也不广泛。

下表概括了邵氏主要硬度标尺的核心区别：

邵氏硬度主要标尺对比

标尺类型	压头形状	适用硬度范围（粗略描述）	典型测量的TPE材料
邵氏A (Shore A)	35°截头圆锥	柔软至中等偏硬 (0-100A)	绝大多数TPE/TPR， 软质TPU， TPV， 密封条， 软触感包胶
邵氏D (Shore D)	30°圆锥尖头	硬质弹性体至半刚性塑料 (0-100D)	高硬度TPU， 高填充TPV/TPO， 高模量TPEE， 工程结构件
邵氏OO (Shore OO)	端部直径更大的圆柱	超软、凝胶状材料	极低硬度硅胶改性TPE， 缓冲凝胶垫， 某些医用衬垫

国际橡胶硬度标尺

除了邵氏硬度，在一些国家和地区（如欧洲），国际橡胶硬度标尺也被使用。其原理与邵氏硬度类似，但标定方法有差异。IRHD的数值范围也是0-100，与邵氏A在中间常用区间（约30-90）的读数通常比较接近，但在极高和极低硬度区间存在偏差。在阅读标准或技术资料时，需注意标注的是 Shore A 还是 IRHD。

TPE硬度的完整光谱：从超软到超硬

TPE的硬度可以通过配方设计，在一个极其宽广的范围内进行调节，从而满足从仿肌肤触感到工程结构件的各种需求。以下是基于邵氏A和D标尺的TPE硬度光谱及其应用解读。

超软区间：邵氏A 0-30度

这个区间的材料具有类似凝胶、软橡皮泥或耳塞的触感。按压时变形明显，回弹缓慢而柔和。实现如此低的硬度通常需要高含量的软化油和特殊的聚合物结构。常见于：

• 极高端的减震缓冲材料： 精密仪器运输包装的内衬，高灵敏度传感器的隔振垫。

• 仿真皮肤与亲密接触产品： 高端玩具、人体模型部分，需要极致柔软和真实触感。

• 特种密封与填隙： 用于不规则间隙的现场成型密封垫。

技术挑战在于保持形状稳定性和抗蠕变性，避免长时间受压后永久变形。此区间测量可能需要邵氏OO硬度计。

柔软区间：邵氏A 30-60度

这是TPE应用最经典、最广泛的区间之一。材料手感柔软而富有弹性，能提供良好的舒适感和适中的支撑。涵盖了：

• 日用消费品握把： 牙刷、剃须刀、餐具、工具手柄的核心包覆层硬度通常在40A-60A。

• 密封件： 许多静态密封圈、防水垫圈的硬度在50A-70A，以保证足够的变形来补偿间隙。

• 玩具与运动器材： 婴幼儿牙胶、运动水壶的吸嘴、自行车把套。

这个区间的TPE需要在柔软性、拉伸强度、耐撕裂性和加工流动性之间取得良好平衡。

中等硬度区间：邵氏A 60-85度

材料开始提供显著的支撑力和回弹力。手感从“软弹”向“韧弹”过渡。这是许多结构性弹性部件的领域：

• 功能性部件： 汽车内饰的各种卡扣、插件、防尘罩，硬度多在70A-85A。

• 滚轮与脚轮： 办公椅脚轮、传送带滚轮的包胶层，需要承载重量并提供一定的减震，硬度约75A-95A。

• 工业零件： 阀门膜片、波纹管、具有一定形状保持要求的垫片。

在此区间，材料的压缩永久变形、动态疲劳性能成为关键指标。

硬质弹性体区间：邵氏A 85-100度 及 邵氏D 0-50度

这个区间的材料已接近硬塑料，但依然保有可察觉的弹性和韧性。弯曲时有一定阻力，但不会像脆性塑料那样突然断裂。主要包括：

• 高负载部件： 齿轮、齿条、高强度垫片、工具外壳的防撞包角。常用高硬度TPU或高填充TPV。

• 鞋材与鞋底： 鞋底中后掌的支撑部分、滑雪靴的扣件，硬度可能在邵氏A 90以上或邵氏D 30-50。

此时，材料的耐磨性、抗冲击性、模量和尺寸稳定性变得至关重要。

高刚性区间：邵氏D 50-80度

这部分材料已进入工程塑料的硬度范围，但通常归类为高性能热塑性弹性体或柔性工程塑料。它们具有很高的弯曲模量和刚性，同时保持了优于普通塑料的冲击韧性和疲劳寿命。典型的代表是：

• 高性能TPEE和TPAE： 用于汽车传动轴防尘罩、联轴器、运动鞋中底能量回馈元件，其硬度常以邵氏D表示，范围在40D-72D。

• 特种高模量TPU： 用于需要高强度和耐疲劳的工业部件。

TPE硬度范围、触感特征与典型应用关联

硬度范围 (邵氏)	手感与力学特征描述	代表性产品举例	选型时的核心考量
0A – 30A (超软)	凝胶感，极易变形，慢回弹，贴合性好	超高缓冲垫，仿真皮肤，静音密封件	抗蠕变，抗永久变形，卫生安全性
30A – 50A (柔软)	明显柔软，舒适弹性，易于捏压变形	牙刷/工具握把，婴幼儿用品，柔软密封圈	触感舒适度，与基材粘结力，耐日常磨损
50A – 70A (适中)	富有弹性，提供清晰支撑与回馈感	通用密封条，手机套，通用型滚轮，各类按钮	压缩变形率，疲劳寿命，环境耐受性
70A – 90A (偏硬)	韧性强，变形需一定力，支撑感明确	工业脚轮，汽车卡扣，液压管接头，运动器材握把	结构强度，耐磨性，动态负载下的性能保持
90A – 100A / 0D-50D (硬质)	接近硬塑，但有韧性，可弯不易断	齿轮，高强度垫片，鞋底支撑件，工具防撞角	高模量，抗冲击，尺寸精密性，耐磨耗
50D – 80D (高刚性)	高刚性，高弯曲模量，优异抗疲劳性	汽车防尘罩，联轴器，高性能运动鞋中底，特种薄膜	宽温域模量稳定性，动态疲劳强度，能量回馈效率

影响TPE硬度的多重因素解析

一个给定的TPE牌号，其硬度并非绝对不变。它受到材料内在配方和外部条件的综合影响。理解这些因素，才能正确解读硬度数据并预判其在实际应用中的行为。

1. 基础聚合物类型与分子结构： 这是硬度的“基因”。SEBS/SBS基TPE可以通过调整油含量在很宽的范围内（如0A-90A）调节硬度。TPU的硬度则主要由其硬段含量和类型决定，聚酯型通常比聚醚型在相同硬度下模量更高。TPV的硬度受PP相与硫化橡胶相比例及交联度影响。TPEE/TPAE的硬度则由聚酯/聚酰胺硬段与聚醚软段的比例决定。

2. 增塑剂/软化油： 在SEBS基、TPO等TPE中，添加矿物油或合成油是降低硬度的最主要手段。油含量越高，材料越软。但过量添加会导致强度下降、易出油、耐老化变差。

3. 填充与增强体系： 添加碳酸钙、滑石粉、硅灰石等矿物填料，通常会提高硬度、增加模量，但可能降低韧性和伸长率。而添加玻璃纤维、碳纤维等增强材料，则会大幅提高硬度和刚性。

4. 测试条件与时效效应：

• 温度： TPE的硬度对温度敏感。温度升高，材料变软，硬度值下降；温度降低，材料变硬变脆，硬度值上升。这是汽车、户外产品选材时必须验证的。

• 测试时效： 刚注塑成型的TPE制品，其内部应力尚未完全松弛，测得的硬度可能偏高。放置24小时后测量，结果会更稳定。一些材料在长期存放后，因油或小分子迁移，表面硬度可能会有细微变化。

• 试样厚度： 测试标准要求试样有足够的厚度（通常至少6毫米），以保证测试时下方的支撑是刚性的。厚度不足会导致测量值偏低。

5. 加工工艺的影响： 注塑的冷却速率会影响结晶型TPE（如部分TPU、TPEE）的结晶度，从而影响最终制品硬度。冷却快可能结晶不完善，硬度略低。此外，熔体在流动方向与垂直方向的分子取向差异，也可能导致在不同位置测量硬度有微小差别。

硬度选型的系统化决策路径

为产品选择合适的TPE硬度，是一个综合性的工程决策，需要平衡功能、体验、制造和成本。以下是一个实用的四步决策框架。

第一步：定义功能需求与机械边界。 这是硬件性要求。需要明确：

• 受力情况： 部件承受的是压力、剪切力还是弯曲力？需要多大的变形来吸收能量或补偿公差？例如，密封件需要足够的压缩变形来保证密封，这直接决定了其硬度上限。

• 配合与装配： 是过盈配合还是间隙配合？插入力或拔出力有何要求？更软的材料可以提供更大的公差容错，但可能影响装配手感精度。

• 动态性能： 是否需要在反复变形下工作（如铰链、滚轮）？对疲劳寿命的要求如何？

第二步：界定使用环境与寿命。 环境会改变硬度表现：

• 工作温度范围： 必须考虑产品在最高和最低工作温度下，材料的硬度变化是否仍在可接受范围内。低温变硬可能导致密封失效，高温变软可能导致支撑丧失。

• 接触介质： 是否会接触油、化学品、汗水等？某些介质可能导致TPE溶胀软化，从而表现为硬度下降。

• 老化要求： 在寿命周期内，硬度变化率应控制在多少以内？

第三步：明确用户体验与感官属性。 这是软性但至关重要的要求：

• 触感： 是追求“柔软亲肤”、“Q弹”，还是“扎实稳重”？这需要将主观描述转化为可参考的硬度范围。制作硬度样块进行手感评估是非常有效的方法。

• 视觉与听觉： 软质材料通常给人以安全、高级的感觉。按压或摩擦时是否允许有声音？

第四步：协同制造与成本约束。 将选择落地：

• 加工可行性： 过软的材料（如低于50A）可能在注塑脱模时困难，容易变形。需要评估模具设计和顶出方案。

• 供应链匹配： 在满足前三步的基础上，选择供应商标准牌号库中已有的、接近的硬度点，通常比完全定制更经济、快捷。

• 成本权衡： 一般而言，在相同体系内，极软和极高的硬度可能因配方特殊或加工难度大而成本较高。在性能允许的窗口内，选择常见的硬度点（如50A, 60A, 70A, 80A）最具成本效益。

TPE硬度选型关键问题自检表

考量维度	需要回答的具体问题	对硬度选择的影响趋势	验证方法建议
功能与结构	需要多大的压缩量来实现密封或缓冲？装配是压入还是滑入？	压缩量要求大 → 更软； 要求精准定位 → 偏硬	制作不同硬度样件进行装配与功能测试
环境耐受	工作最高/最低温度是多少？是否接触油液或化学品？	低温环境 → 避免过软； 接触油 → 选耐油材料并预判软化	高低温箱测试， 介质浸泡后测试硬度与尺寸变化
用户体验	目标用户群体是？期望传达温暖柔和还是坚固可靠的感觉？	消费电子、个人护理 → 偏软区间； 工具、工业品 → 偏硬区间	制作外观模型， 进行多人的盲测手感评估
制造与成本	模具脱模斜度是否足够？是否有现成接近的供应商标准牌号？	结构复杂 → 避免过软； 有标准牌号 → 优先选用	与模具工程师评审， 向主要供应商咨询标准牌号清单

超越数字：硬度、触感与性能的协同

资深工程师都明白，相同的硬度数值，可以带来截然不同的触感和性能。这是因为硬度无法完全表征材料的其他流变特性。例如，两个都是邵氏A 60度的TPE，一个可能回弹很快，手感“Q弹”；另一个可能回弹较慢，手感“糯软”。这取决于材料的动态力学损耗因子。因此，在高端应用中，除了静态硬度，还需要关注：

• 压缩应力松弛： 材料在恒定形变下，应力随时间衰减的速度。这关系到密封件的长期密封力保持。

• 动态模量（E‘， E“）： 通过DMA测试获得，能更科学地描述材料在不同频率和温度下的弹性与粘性行为。

• 表面摩擦系数： 这与硬度有关，但更受表面光滑度、配方中添加的滑爽剂或防滑剂影响。

因此，最终的选型决策，应在初步硬度筛选后，通过获得候选材料的实际样品，进行全面的功能测试和用户体验评估来敲定。

未来趋势：精准触感与功能化硬度梯度

TPE硬度技术的前沿，正朝着更精准、更智能、更集成的方向发展。一方面，市场对触感的要求日益精细化，催生了能模拟皮革、肌肤、织物等不同材质触感的特种TPE，其奥秘不仅在于硬度，更在于表面微纹理与材料阻尼特性的协同设计。另一方面，功能梯度材料开始出现，例如通过多材料注塑或特殊成型工艺，在一个部件上实现硬度的连续或阶梯式变化，从而在单一部件上集成支撑、缓冲、密封等多种功能，这为产品设计带来了革命性的可能。此外，随着仿真技术的进步，通过计算机模拟预测不同硬度TPE在复杂受力下的行为，已成为优化设计、减少试错次数的有力工具。

结语

TPE的硬度，从邵氏A 0度到邵氏D 80度，展开的是一幅从极致柔软到高度刚性的材料全景图。它不是一个孤立的技术参数，而是材料与产品对话的基础语言，是工程师将抽象需求转化为具体物质形态的起始坐标。理解硬度的分类与内涵，意味着掌握了开启TPE广阔应用大门的钥匙。然而，真正的 mastery 在于认识到硬度的局限性，在于懂得如何将其与拉伸、撕裂、压缩变形、环境老化等性能交织考量，在于能够聆听材料在力、温度和时间作用下的细微反馈，并做出精准的权衡。

选择硬度，本质上是为产品定义性格与能力的过程。希望这篇文章提供的不仅是一份光谱图，更是一套思维方法和实践工具，助您在纷繁的材料选项中，始终锚定方向，最终为您产品找到那个在功能、体验与可靠性的交汇点上，最恰如其分的“硬度”。

常见问题解答

问：我们收到两家供应商的TPE样品，技术数据表上都标称硬度是邵氏A 60±5，但实际手感一个明显偏软，一个偏硬，用硬度计测量也确实有差别。这是为什么？

答：这是实践中常见的情况，揭示了标称硬度的复杂性。首先，±5的公差范围本身就有10度的跨度，一个在55度，一个在65度，手感差异就会明显。其次，硬度测量受测试条件影响巨大。需确认：1）测试仪器是否校准一致？ 不同品牌、甚至同一品牌不同状态的硬度计可能存在偏差。2）测试环境温度是否相同？ TPE硬度对温度敏感，温差几度结果就可能不同。3）试样制备是否标准？ 是注塑标准样条还是从产品上裁切？厚度是否足够（至少6mm）？是否在注塑后静置了足够时间（通常24小时）消除内应力？4）测量位置和次数： 是否在平整处测量，并取多次读数的平均值？建议双方使用同一台校准过的硬度计，在相同的温湿度环境下，对标准制备的试样进行比对测试，才能得到可对比的结果。手感差异还可能源于材料阻尼特性的不同，即使静态硬度相同，回弹速度快的会感觉更“弹”，慢的则感觉更“软”。

问：对于需要包胶（二次注塑）在硬塑上的TPE，其硬度选择有何特殊讲究？

答：有的，包胶对硬度的选择有额外维度的考量。核心原则是软硬材料的模量不宜相差过于悬殊。如果硬塑基材非常刚性（如PC/ABS），而包覆的TPE过于柔软（例如低于邵氏A 40度），在受到侧向力或弯折时，巨大的模量差会导致软硬材料结合界面产生极高的应力集中，极易导致开胶或软胶撕裂。通常，对于刚性硬塑，建议包胶TPE的硬度不低于邵氏A 50度，以提供足够的自身支撑来分散应力。反之，如果硬塑本身有一定柔性（如薄壁PP），则可以包覆更软的TPE。此外，还需考虑软胶的厚度，较厚的软胶层可以选用更软的硬度，因为厚度本身提供了缓冲。最佳实践是制作不同硬度、不同厚度的试片，进行严格的剥离和弯折测试。

问：如何解读TPE材料的高低温硬度变化？是否有通用的变化范围参考？

答：TPE的硬度随温度变化是固有特性，但变化幅度因材料体系而异，没有绝对统一的范围，但存在规律。通常，温度每升高10°C，邵氏A硬度可能下降2-5度左右。在低温端，变化可能更剧烈，例如从23°C降至-20°C，硬度可能增加20-40度甚至更多，材料会从弹性体变为皮革状乃至脆硬。高性能材料如TPV、TPEE、TPAE的硬度温度敏感性通常低于普通SEBS基TPE。解读的关键在于：1）关注材料供应商数据表中提供的脆化温度、使用温度范围以及可能的高低温硬度保留率数据。 2）针对您的具体应用温度做验证测试。 将产品或样件置于高低温箱中，达到温度平衡后，迅速取出测量硬度（低温测量需极快，因样品会迅速回温）。重点不是变化绝对值，而是变化后的硬度是否仍能满足产品在该温度下的功能要求，例如低温下密封条是否还有足够的弹性保持密封力。

问：在成本压力下，想用更低的硬度（更软）的TPE来减少材料用量（因为感觉软的材料密度可能低），这种做法是否可行？

答：这种做法需要非常谨慎的评估，通常弊大于利。首先，软质TPE确实常通过添加更多软化油来降低硬度，这会降低材料密度，单件重量可能减轻。但是，这带来了系列风险：1）强度大幅衰减： 过度增软会导致拉伸强度、撕裂强度、耐磨性显著下降，产品可能无法通过寿命测试。2）出油风险： 软化油可能随时间迁移到表面，导致产品粘手、沾灰，或污染其他部件。3）尺寸稳定性与蠕变： 材料在长期压力下更容易发生永久变形，导致密封失效或结构松动。4）加工难度增加： 过软的材料脱模困难，易变形，可能增加废品率，抵消材料节省的成本。更科学的降本思路是：在满足性能的前提下，选择性价比最优的硬度点，并通过优化产品结构设计（如减少壁厚、设置加强筋）来实现减重，而非简单地牺牲材料性能。

问：对于长期使用的TPE制品，其硬度会随时间如何变化？在设计时如何考虑？

答：TPE在长期使用中硬度通常会发生变化，最常见的趋势是硬度增加（变硬），主要由以下原因导致：1）软化剂/增塑剂挥发或迁移： 这是SEBS基TPE等常见原因。2）聚合物老化： 在热、氧、紫外线作用下，分子链可能发生交联，导致材料变硬变脆。3）动态疲劳： 长期处于动态应力下的部件，也可能因微观结构变化导致硬度微升。相反，在某些接触油或溶剂的极端情况下，材料可能因吸收介质而软化。设计时必须考虑这种老化效应。应选择耐老化性能好的基材（如SEBS优于SBS），并要求供应商提供材料的热空气老化测试数据（例如，在70°C或100°C下老化一定时间后的硬度变化率）。在寿命验证测试中，必须模拟加速老化条件，确认产品在寿命终期时，硬度的变化仍在功能允许的窗口内。预留一定的设计冗余是必要的。

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