熱塑性彈性體在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展

黃曦橋

前言

熱塑性彈性體（TPE）是一種具備橡膠一樣的彈性，卻可以用熱塑性塑料加工設(shè)備進(jìn)行加工的材料， 其具備密度小、 容易回收、性能介于塑料和橡膠之間等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要， 熱塑性彈體的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，用量也逐年增長。 本文簡要介紹了熱塑性彈體在汽車行業(yè)里的應(yīng)用及其未來發(fā)展趨勢。

一、熱塑性彈體（TPE）在汽車行業(yè)里的應(yīng)用

TPE 是由軟硬鏈段構(gòu)成，其中軟的部分起彈性作用，硬的部分起工程性能作用。根據(jù)其組成成分和混合方式，可以將TPE 分成TPO、TPU、TPV、PVV/NBR、COPE、POE 等幾類， 相比橡膠加工，TPE 生產(chǎn)不需要復(fù)雜的硫化設(shè)備，對資源的利用率和生產(chǎn)效率都很高，其廢料也可以回收利用。 TPE 在世界范圍里用量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的橡膠品種， 世界各國對TPE 的開發(fā)和應(yīng)用都投入了大量的人力和物力。 汽車上常用的TPE 品種主要有烯烴類 （TPO）、 笨乙烯類 （SBC）、 聚酯類 （TPEE）、 聚氨酯類（TPU）。 下面對其在汽車中的應(yīng)用做簡要概述。

1、烯烴類（TPO）在汽車中的應(yīng)用

烯烴類（TPO）主要用做汽車的保險(xiǎn)杠、門窗密封條、內(nèi)飾表皮材料、檔泥板等。 它是汽車制造業(yè)中使用最活躍的熱塑性彈性體，尤其是在80 年代生產(chǎn)出的動(dòng)態(tài)硫化TPO,接著又開發(fā)出性能更好的完全交聯(lián)動(dòng)態(tài)硫化TPO。 由于其出色的耐老化性、耐油性和突出的機(jī)械性能、人們越來越重視它在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。 表1列出了幾種國產(chǎn)保險(xiǎn)杠材料的性能參數(shù)[1]：

2、笨乙烯類（SBC）在汽車中的應(yīng)用

笨乙烯類（SBC）相比其他類的TPE 有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1.耐低溫，與瀝青、樹脂的相容性十分好，實(shí)用于對瀝青和樹脂的性能改良；2.耐藥性、耐水性能強(qiáng)，尤其是將氫加入到SEPS 和SEBS之后，其耐老化性和耐熱性明顯增強(qiáng)；3.材料硬度可以達(dá)到紹爾A40～A70,可以將其制成性狀相似于橡膠的產(chǎn)品；4.初粘力大、粘結(jié)性能好。 可以作為塑料改性劑（如改性聚苯醚MP-PO、抗沖聚苯乙烯HIPS）、粘接密封劑使用（如熱熔性粘接密封條、膠粘帶等），大量應(yīng)用于汽車行業(yè)。

3、聚酯類（TPEE）在汽車中的應(yīng)用

聚酯類（TPEE）在汽車上的主要用于：1、等速萬向節(jié)護(hù)套。在熱塑性彈性體還沒出現(xiàn)時(shí)， 等速萬向節(jié)護(hù)套主要用氯丁橡膠制造，但由于其耐熱性和耐曲撓疲勞性很差，在高溫環(huán)境使用使經(jīng)常發(fā)生開裂而失效。采用聚酯類（TPEE）制造等速萬向節(jié)護(hù)套后，材料的耐久性和強(qiáng)度均得到了很好的提升， 在整個(gè)汽車壽命內(nèi)都不需要更換。 再加上吹塑成型技術(shù)的發(fā)展成熟，TPEE 的生產(chǎn)效率和質(zhì)量越來越好， 產(chǎn)品重量相比原來的橡膠材料降低了不少。 2、懸掛護(hù)罩、轉(zhuǎn)向齒條保護(hù)罩、變速箱操作桿防塵罩都可以采用吹塑成型的技術(shù)加工TPEE 制造；汽車上應(yīng)用的各種防塵密封圈、連接軸套、手制動(dòng)滑輪可以采用注射成型法加工TPEE 制造；電纜保護(hù)套和線束可以采用擠出成型法加工TPEE 制造。

4、聚氨酯類（TPU）在汽車中的應(yīng)用

TPU 可以分為聚酯型和聚醚型兩大類，在耐熱性、耐磨性、抗紫外線性、動(dòng)態(tài)負(fù)載能力等方面，聚酯型要好于聚醚型，但在抗生物性、耐水性方面，聚醚型要優(yōu)于聚酯型。聚氨酯類（TPU）具備的這些特點(diǎn)，使其在汽車零部件的制造中應(yīng)用非常廣泛，如各種聯(lián)軸節(jié)的軸套和墊圈、換擋拉桿手柄、螺旋伸縮電線、各種束線的插接件、齒形帶、懸掛連接絞鏈、彈簧限位塊、液壓氣動(dòng)懸掛隔膜、懸掛鏈接鉸鏈、減震隔膜等。

表1 國產(chǎn)保險(xiǎn)桿材料性能參數(shù)

二、熱塑性彈性體（TPE）未來的發(fā)展方向

熱塑性彈性體在先階段雖然還不能完全取代傳統(tǒng)的硫化橡膠材料，但它的應(yīng)用在近年來取得了很大大發(fā)展，尤其是動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)的成熟，為其在各行各業(yè)的應(yīng)用開拓了廣闊的舞臺(tái)。 熱塑性彈性體取代傳統(tǒng)塑料、 橡膠材料不但符合汽車行業(yè)要降低振動(dòng)、控制噪音、減輕車身質(zhì)量又不影響其使用壽命等要求，更是環(huán)境保護(hù)、資源再生等一系列時(shí)代問題提出的要求。 TPE 作為一種先進(jìn)的材料，未來將在各個(gè)方面逐漸取代PVC 的應(yīng)用，從國外相關(guān)機(jī)構(gòu)研究報(bào)告來，到2020 年，將有65%的PVC 會(huì)被TPE 所取代，在汽車這個(gè)行業(yè)也不會(huì)例外。

筆者結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料， 預(yù)計(jì)未來熱塑性彈性體（TPE）的發(fā)展方向應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手[2]：（1） 開發(fā)異種材料之間的復(fù)合成型技術(shù)，逐步完善吹塑成型的技術(shù)、注射成型技術(shù)、擠出成型、水發(fā)泡成型技術(shù)；（2）通過放射線、電子射線等后交聯(lián)技術(shù)來提高熱塑性彈性體制品的性能， 進(jìn)一步擴(kuò)大其在汽車行業(yè)的應(yīng)用；（3）研究利用茂金屬催化劑合成新的熱塑性彈性體材料；（4） 研究熱塑性彈性體材料和個(gè)子高分子材料的共混合金技術(shù)，如Semi-IPN 技術(shù)與各種增容技術(shù)，為新材料的開發(fā)提高更大的發(fā)展空間；（5）研究塑性彈性體材料的新配方、加大對納米復(fù)合材料的開發(fā)、進(jìn)一步提高廢料的回收和利用等。

結(jié)言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要， 各個(gè)汽車零部件的供應(yīng)商積極的加大了對熱塑性彈性體材料、設(shè)備、工藝等方面的投入，相信在未來的汽車行業(yè)中，熱塑性彈性體會(huì)發(fā)展著更大的作用。

[1]蔣造云.汽車保險(xiǎn)杠的輕量化設(shè)計(jì)[J]. 材料開發(fā)與應(yīng)用.2008 (05)

[2]虞鐘華.熱塑性彈性體及其在汽車中的應(yīng)用(下) [J]. 上?；? 2005 (02)