熱塑性彈性體TPV結(jié)構(gòu)性能及其在汽車(chē)系統(tǒng)的應(yīng)用

1、.熱塑性硫化膠TPV的構(gòu)造性能及其運(yùn)用PAGE ：.；PAGE 5熱塑性硫化膠(TPV)的構(gòu)造性能及其運(yùn)用佘慶彥 田洪池 韓吉彬 陳文泉 劉小平山東道恩北化彈性體資料，山東龍口 1000291 熱塑性彈性體的分類熱塑性彈性體(Thermoplastic elastomers，TPE)是一種在常溫顯示橡膠高彈性，高溫下又可進(jìn)展塑性加工的一類高分子資料，兼有熱塑性塑料的加工成型特征和硫化橡膠的彈性，常被人們稱為第三代橡膠。與傳統(tǒng)的橡膠資料相比，TPE具有可反復(fù)成型，邊角料和廢棄物可回收利用的特點(diǎn)，因此，TPE成為目前開(kāi)展速度較快的高分子資料種類之一。目前，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)，TPE種類得到很大的豐富。

2、通常，按交聯(lián)性質(zhì)的不同，主要可分為物理交聯(lián)型和化學(xué)交聯(lián)型兩大類；按高分子鏈構(gòu)造特征的不同，主要可分為嵌段聚合物和接枝聚合物兩大類；而在商業(yè)流通中，習(xí)慣按其制備消費(fèi)方法的不同進(jìn)展分類，主要分為化學(xué)合成法和橡/塑機(jī)械共混法兩大類如表1。表1 熱塑性彈性體TPE的種類熱塑性彈性體化學(xué)合成法嵌段共聚物聚苯乙烯彈性體嵌段共聚物SBS、SEBS、SIS多嵌段共聚物聚酯類聚氨酯類聚酰胺類聚烯烴類聚硅氧烷類氟烯烴共聚物氟橡膠類接枝共聚物氯化丁基橡膠接枝聚苯乙烯類聚丁二烯橡膠接枝聚苯乙烯類乙丙橡膠接枝聚苯乙烯類均聚物高1,2聚丁二烯反1,4聚異戊二烯機(jī)械共混法乙丙橡膠/聚丙稀類簡(jiǎn)單非硫化共混法動(dòng)態(tài)硫化共混法部分

3、硫化TPO全硫化 TPV二烯烴橡膠/聚烯烴類NR/PP(PE)SBR(BR)/PP(PE)NBR/PPNBR/PVC類非交聯(lián)型交聯(lián)型離子型IIR/PPACM/PPNBR/PACPE彈性體/樹(shù)脂類CPE/PVCCPE/PA2 熱塑性硫化膠(TPV)的構(gòu)造及性能特點(diǎn)熱塑性硫化膠Thermoplastic vulcanizate，TPV是采用動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)制備的一類共混型熱塑性彈性體資料，其中動(dòng)態(tài)全硫化是指首先將熱塑性樹(shù)脂與橡膠熔融共混，然后投入交聯(lián)劑，橡膠相在劇烈的機(jī)械剪切作用和交聯(lián)劑的化學(xué)交聯(lián)作用下，被剪切破碎成大量微米級(jí)交聯(lián)橡膠顆粒，分散在熱塑性樹(shù)脂延續(xù)相基體中的過(guò)程。因此，TPV的構(gòu)造特征不

4、同于高分子合成方法制備的熱塑性彈性體如苯乙烯嵌段共聚型TPE，而是具有特殊的海-島相態(tài)構(gòu)造，其構(gòu)造如圖1和圖2所示。其構(gòu)造具有以下特點(diǎn)：1橡膠粒子粒徑為12m，橡膠粒子的交聯(lián)密度大于710-5mol/ml，粒子內(nèi)部還含有填充加強(qiáng)劑、增塑劑和其他配合劑。這些數(shù)目眾多的細(xì)小交聯(lián)橡膠粒子呈分散相存在，且粒子之間應(yīng)沒(méi)有化學(xué)鍵接，從而賦予了TPV優(yōu)良的高彈性。2少量的塑料相包覆在交聯(lián)橡膠粒子周?chē)鷺?gòu)成延續(xù)相，從而賦予了TPV優(yōu)良的熱塑流動(dòng)性和可反復(fù)加工性。填料和增塑劑塑料延續(xù)相交聯(lián)橡膠粒子圖1 TPV構(gòu)造表示圖圖2 TPV的掃描電鏡照片上述的特殊海-島相態(tài)構(gòu)造決議了TPV資料具有優(yōu)良的綜合性能，使其成為傳

5、統(tǒng)熱固性橡膠的一種理想替代資料。與傳統(tǒng)熱固性橡膠相比，TPV不僅具有熱固性橡膠的高彈性和運(yùn)用性能，而且，突破了熱固性橡膠的成型方法和回收方法，可采用塑料的各種成型方法進(jìn)展成型價(jià)錢(qián)，且可以方便地進(jìn)展回收再利用。TPV的性能特點(diǎn)總結(jié)如下：1兼具熱塑性塑料加工便利性和熱固性橡膠的高彈性；2免硫化，制品成型工藝簡(jiǎn)單，大大降低了能耗；3性能范圍廣大，硬度范圍從邵氏25A50D，運(yùn)用溫度范圍從-60140。低硬度TPV邵氏A95以下性能更接近于橡膠，高硬度TPV邵氏A95以上性能更接近于韌性塑料；4資料可反復(fù)回收利用，大大節(jié)約了資源，維護(hù)了環(huán)境；5同物理交聯(lián)型TPE如SBS相比，TPV中的橡膠相屬于化學(xué)交

6、聯(lián)，因此TPV具有優(yōu)良的耐熱性能和耐老化性能。此外，TPV制品還具有良好的外觀手感及氣味。3 熱塑性硫化膠(TPV)在汽車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)用3.1 通用型TPV在汽車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)用TPV的最大運(yùn)用領(lǐng)域?yàn)槠?chē)配件制造行業(yè)，汽車(chē)配件具有種類多、總量大的特點(diǎn)，而TPV可采用多種加工手段如擠出、共擠出、注塑等來(lái)滿足不同制品的要求，目前得到廣泛運(yùn)用的主要為EPDM/PP TPV和NBR/PP TPV兩大類。隨著汽車(chē)向高性能高速、平安、溫馨、節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽命及輕量化開(kāi)展，汽車(chē)部件特別是汽車(chē)密封系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)等采用TPV取代傳統(tǒng)的熱固性硫化膠的呼聲越來(lái)越高。TPV在汽車(chē)密封系統(tǒng)的運(yùn)用有擋風(fēng)玻璃密封條、側(cè)邊反射鏡的密

7、封、遮陽(yáng)篷的密封資料等；在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)用包括空氣通風(fēng)管、軟管、防護(hù)罩、防震座墊、軸套等。在其他汽車(chē)部件的運(yùn)用有剎車(chē)部件(皮碗、皮圈)和消音部件等。目前，在轎車(chē)運(yùn)用領(lǐng)域，EPDM/PP TPV正以每年16%增長(zhǎng)速度取代傳統(tǒng)熱固性橡膠。通常，按照國(guó)際上通用的部件分類方法，TPV主要運(yùn)用范圍主要有如下幾類：耐候性密封件：包括動(dòng)態(tài)密封件和靜態(tài)密封件。動(dòng)態(tài)密封件有車(chē)門(mén)密封、車(chē)窗玻璃密封、車(chē)燈密封及各種邊角的特殊密封等；靜態(tài)密封件有風(fēng)擋玻璃密封、邊窗密封、頂棚密封等。熱塑性硫化膠TPV在汽車(chē)密封系統(tǒng)的表現(xiàn)如圖3所示。圖3 熱塑性硫化膠TPV在汽車(chē)密封系統(tǒng)的表現(xiàn)車(chē)廂內(nèi)部件：主要是轎車(chē)車(chē)廂內(nèi)部的各種部件

8、，有各種把手與手柄，如檔位手柄、窗戶搖柄、門(mén)把手等；插頭、插座、托盤(pán)等。其最大的特殊要求是針對(duì)產(chǎn)品氣味的，由于在車(chē)廂內(nèi)對(duì)制件嚴(yán)厲要求無(wú)味。另外在著色性能上也要求較高。由于制件外形的特殊性，多數(shù)車(chē)廂內(nèi)部件是經(jīng)過(guò)注塑消費(fèi)的。車(chē)輛外部件：外部件主要是指乘客車(chē)廂以外的部分所運(yùn)用的彈性體制件，如油箱密封件，前擾流器、整流罩風(fēng)門(mén)片、后視鏡襯墊、車(chē)燈密封件、燃油進(jìn)口蓋、擋泥板等。由于大多是戶外制件，所以普通對(duì)耐候性要求很高。3.2 新型功能化TPV在汽車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)用功能化TPV的開(kāi)發(fā)進(jìn)一步拓展了其在汽車(chē)系統(tǒng)領(lǐng)域的運(yùn)用，也充分表達(dá)了TPV資料在汽車(chē)系統(tǒng)運(yùn)用中的優(yōu)勢(shì)。目前，我們已勝利開(kāi)發(fā)了以下幾類產(chǎn)品：汽車(chē)玻璃導(dǎo)

9、槽產(chǎn)品：該密封件主要在半動(dòng)態(tài)形狀下運(yùn)用，即車(chē)窗封鎖時(shí)密封唇處于抑制形狀，而在車(chē)窗翻開(kāi)時(shí)這抑制形狀得以釋放直至下一次車(chē)窗封鎖。該部件可采用剛性PP作為實(shí)心底部便于裝配與柔軟低摩擦覆涂的TPV密封唇進(jìn)展共擠，制備具有較低滑動(dòng)系數(shù)，無(wú)摩擦吱叫聲，低硬度、外觀美麗且環(huán)保的滑槽涂覆產(chǎn)品。為確保汽車(chē)門(mén)上的玻璃窗可以順滑地上下挪動(dòng)，必需在一切動(dòng)態(tài)密封唇運(yùn)用低摩擦涂層，目前主要采用的方案有：利用靜電箱進(jìn)展軸向纖維植絨；噴涂或共擠特種涂泥釉資料。特種涂泥釉資料低摩擦、滑動(dòng)涂覆級(jí)TPV的開(kāi)發(fā)顯示，在提供優(yōu)良的耐磨性的同時(shí)可以設(shè)計(jì)最低摩擦系數(shù)COF。TPV作為汽車(chē)密封新資料，還具有其它資料無(wú)法相媲美的特性，它可經(jīng)過(guò)

10、注塑的手段直接與硬質(zhì)塑料結(jié)合在一同，大大節(jié)省了傳統(tǒng)橡膠制品與硬質(zhì)塑料粘膠接合時(shí)間和省裝配時(shí)間，大大降低了消費(fèi)本錢(qián)。TPV的水發(fā)泡技術(shù)：該技術(shù)被以為最具挑戰(zhàn)性的取代運(yùn)用技術(shù)，傳統(tǒng)的汽車(chē)發(fā)泡零部件大多采用EPDM化學(xué)發(fā)泡。TPV水發(fā)泡的產(chǎn)品具有良好的外表光潔度、低吸水，而且可以在輕、軟以及壓力變形之間獲得最正確效果，并可進(jìn)展無(wú)折痕設(shè)計(jì)。產(chǎn)品主要有水發(fā)泡行李箱密封條、軟發(fā)泡密封條、車(chē)門(mén)發(fā)泡海綿等。當(dāng)然水發(fā)泡對(duì)設(shè)備的要求很高，價(jià)錢(qián)也很貴。目前我們?cè)?jīng)開(kāi)發(fā)出化學(xué)發(fā)泡體系的TPV及其相應(yīng)的配方體系和工藝，可以實(shí)現(xiàn)采用普通的單螺桿擠出發(fā)泡。汽車(chē)高壓阻燃點(diǎn)火線產(chǎn)品：目前，我們開(kāi)發(fā)的阻燃級(jí)TPV，其阻燃抗電壓擊

11、穿級(jí)別可以到達(dá)35KV，阻燃級(jí)別為V-0級(jí)。由于該類產(chǎn)品可采用擠出成型加工，使得消費(fèi)效率得到了極大提高。4 TPV在工業(yè)用品的運(yùn)用建筑行業(yè)是目前TPV運(yùn)用中的另一個(gè)重要要領(lǐng)域。目前主要用于以下幾個(gè)方面：門(mén)窗密封部件、高檔建筑天頂防水資料、建筑、道路、橋梁伸縮縫、污水管密封等。建筑業(yè)之所以選擇TPV，主要有以下幾個(gè)緣由：抗緊縮變形性，和其他彈性體相比，TPV即使是在高溫下也能堅(jiān)持更高百分率的原有外形。TPV具有極低的收縮率，低于普通柔軟性的PVC?？蛊谛裕陂T(mén)縫及動(dòng)力密封部位的運(yùn)用上，TPV在-60100下經(jīng)過(guò)上百萬(wàn)次的屈撓也不會(huì)破裂。低溫下的柔韌性，TPV在低于-60仍能堅(jiān)持它在動(dòng)力部件中的

12、柔韌性。這對(duì)中國(guó)北方建筑有著重要的意義。極高的UV穩(wěn)定性，TPV對(duì)UV的穩(wěn)定性物理機(jī)械性能和顏色轉(zhuǎn)變是其他彈性體不可媲美的。優(yōu)良的裝配性，TPV可以實(shí)現(xiàn)雙硬度的外形及封條角位的熱力焊接，TPV還能鞏固地粘合于PP和PE等物料上，這可提供一種強(qiáng)大及抗撕裂的粘協(xié)作用。TPV在電子電氣領(lǐng)域也得到了廣泛的運(yùn)用，主要有以下幾個(gè)方面：電池殼、電線電纜絕緣層及護(hù)套，礦山電纜、馬達(dá)軸、變壓器外殼，船舶、礦山、鉆井平臺(tái)、核電站及其它設(shè)備的電力電纜線的絕緣層及護(hù)套，數(shù)控同軸電纜，無(wú)線機(jī)外殼，電氣腳墊、手把產(chǎn)品，插座、插頭等。TPV在電子電氣行業(yè)的運(yùn)用主要有以下優(yōu)點(diǎn)：TPV可以擠塑消費(fèi)，消費(fèi)效率和產(chǎn)品效率高；TPV

13、消費(fèi)數(shù)控同軸電纜，尺寸穩(wěn)定，信號(hào)損失小，傳輸質(zhì)量?jī)?yōu)良；TPV的絕緣性能優(yōu)良；TPV可以維護(hù)電子產(chǎn)品震動(dòng)受損。此外，PP/EPDM TPV密封制品還運(yùn)用于航運(yùn)集裝箱上，在國(guó)際運(yùn)輸運(yùn)用集裝箱密封行業(yè)，屬行業(yè)規(guī)定運(yùn)用的產(chǎn)品。這主要是由于TPV的運(yùn)用壽命長(zhǎng)，可回收循環(huán)運(yùn)用，對(duì)環(huán)境友好，綜合性能良好，更重要的是TPV動(dòng)態(tài)和靜態(tài)密封性能優(yōu)良，可以滿足集裝箱部件運(yùn)用環(huán)境要求。5 TPV在消費(fèi)用品上的運(yùn)用目前，TPV在消費(fèi)用品也得到了廣泛的運(yùn)用，主要有如下幾個(gè)領(lǐng)域：剪刀、牙刷、釣魚(yú)竿、運(yùn)動(dòng)器材、廚房等用品的憑據(jù)，手電筒外殼，兒童玩具、玩具輪胎，高爾夫袋，計(jì)量匙握把、耐熱玻璃容器蓋，鍵盤(pán)，食品、飲料、化裝品、衛(wèi)生浴用品的包裝，醫(yī)療用品的包裝，手工具、電開(kāi)工具、除草機(jī)及園藝設(shè)備，輪子、握把、蜂鳴器、管件、皮帶、接頭的軟質(zhì)零件，注射針塞、靜脈管組件與藥瓶塞、奶瓶嘴、奶嘴、心電擊器、ECG監(jiān)視器用電纜套管、雷射手術(shù)筆等。消費(fèi)用品領(lǐng)域之所以越來(lái)越多運(yùn)用TPV，主要是由于：可以降低制成部件的本錢(qián)，TPV密度較輕，每個(gè)部件的資料用量可減至30%。此外，TPV加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢料可循環(huán)運(yùn)用。與部件性能相配的外觀，TPV部件外觀精巧，不發(fā)粘、不脆裂，并且具有