热塑性弹性体TPV结构性能及其在汽车系统的应用41238.docx

热塑性硫化胶（TPV）的结构性能及其应用热塑性硫化胶(TPV)的结构性能及其应用佘庆彦 田洪池 韩吉彬 陈文泉 刘小平（山东道恩北化弹性体材料有限公司，山东龙口 100029）1 热塑性弹性性体的分类热塑性弹性体(Thermmoplasstic eelastoomers，TTPE)是一种在常常温显示橡胶胶高弹性，高高温下又可进进行塑性加工工的一类高分分子材料，兼兼有热塑性塑塑料的加工成成型特征和硫硫化橡胶的弹弹性，常被人们称称为第三代橡橡胶。与传统统的橡胶材料料相比，TPPE具有可反反复成型，边边角料和废弃弃物可回收利利用的特点，因因此，TPEE成为目前发展速度度较快的高分分子材料品种之一一。目前，经过过多年的开发发，TPE品品种得到很大大的丰富。通通常，按交联联性质的不同同，主要可分分为物理交联联型和化学交交联型两大类类；按高分子子链结构特征的不不同，主要可分为为嵌段聚合物物和接枝聚合合物两大类；而在商业流通通中，习惯按其制制备生产方法法的不同进行分类类，主要分为化学合成法法和橡/塑机械共混混法两大类（如如表1）。表1 热塑性弹弹性体（TPPE）的种类类热塑性弹性体化学合成法嵌段共聚物聚苯乙烯弹性性体嵌段共聚聚物SBS、SEBS、SIS多嵌段共聚物聚酯类聚氨酯类聚酰胺类聚烯烃类聚硅氧烷类氟烯烃共聚物（氟氟橡胶类）接枝共聚物氯化丁基橡胶接枝聚苯乙乙烯类聚丁二烯橡胶接枝聚苯乙乙烯类乙丙橡胶接枝枝聚苯乙烯类类均聚物高1,2聚丁丁二烯反1,4聚异异戊二烯机械共混法乙丙橡胶/聚丙稀类简单（非硫化）共共混法动态硫化共混法法部分硫化TPOO全硫化 TPPV二烯烃橡胶/聚聚烯烃类NR/PP(PPE)SBR(BR)/PP(PPE)NBR/PPNBR/PVCC类非交联型交联型离子型IIR/PPACM/PPNBR/PACPE弹性体/树脂类CPE/PVCCCPE/PA2 热塑性硫化化胶(TPVV)的结构及性能特点热塑性硫化胶（TThermooplasttic vuulcaniizate，TTPV）是采采用动态全硫硫化技术制备备的一类共混混型热塑性弹弹性体材料，其其中动态全硫硫化是指首先先将热塑性树树脂与橡胶熔熔融共混，然然后投入交联联剂，橡胶相相在强烈的机机械剪切作用用和交联剂的化学学交联作用下下，被剪切破碎碎成大量微米米级交联橡胶胶颗粒，分散散在热塑性树树脂连续相基体中的过过程。因此，TPV的结构特征不不同于高分子子合成方法制制备的热塑性性弹性体（如苯乙烯嵌嵌段共聚型TTPE），而是具有特殊殊的海-岛相态结构，其结构如图11和图2所示示。其结构具具有以下特点点：（1）橡橡胶粒子粒径径为12m，橡胶粒粒子的交联密密度大于7××10-5mol/ml，粒子子内部还含有有填充增强剂剂、增塑剂和和其他配合剂剂。这些数目众多多的细小交联联橡胶粒子呈呈分散相存在在，且粒子之间应应没有化学键键接，从而赋予了TPV优良的的高弹性。（22）少量的塑塑料相包覆在在交联橡胶粒粒子周围形成成连续相，从从而赋予了TPV优良良的热塑流动动性和可反复复加工性。填料和增塑剂塑料连续相交联橡胶粒子图1 TPV结结构示意图图2 TPV的的扫描电镜照片片上述的特殊海-岛相态结构决定了TTPV材料具具有优良的综综合性能，使使其成为传统统热固性橡胶胶的一种理想想替代材料。与与传统热固性性橡胶相比，TTPV不仅具有热固固性橡胶的高高弹性和使用用性能，而且且，打破了热热固性橡胶的的成型方法和和回收方法，可可采用塑料的的各种成型方方法进行成型型价格，且可可以方便地进行回收再利用。TPPV的性能特特点总结如下下：（1）兼具热热塑性塑料加加工便利性和和热固性橡胶胶的高弹性；（2）免硫化，制制品成型工艺艺简单，大大大降低了能耗；（3）性能能范围宽广，硬度范围从从邵氏25AA50D，应应用温度范围围从-60140。低硬度TTPV（邵氏A955以下）性能更接近近于橡胶，高高硬度TPVV（邵氏A955以上）性能更接近近于韧性塑料料；（4）材料料可反复回收收利用，大大大节约了资源，保护护了环境；（55）同物理交交联型TPEE（如SBSS）相比，TPPV中的橡胶胶相属于化学学交联，因此此TPV具有有优良的耐热热性能和耐老老化性能。此此外，TPVV制品还具有有良好的外观观手感及气味味。3 热塑性硫化化胶(TPVV)在汽车系统统的应用3.1 通用型型TPV在汽车车系统的应用用TPV的最大应应用领域为汽汽车配件制造造行业，汽车配件具具有种类多、总总量大的特点点，而TPVV可采用多种种加工手段（如如挤出、共挤挤出、注塑等等）来满足不不同制品的要要求，目前得到广泛泛应用的主要要为EPDMM/PP TTPV和NBR/PPP TPVV两大类。随着着汽车向高性性能（高速、安安全、舒适、节节能、环保）、长长寿命及轻量量化发展，汽汽车部件特别别是汽车密封封系统、发动动机系统等采采用TPV取代传传统的热固性性硫化胶的呼呼声越来越高高。TPV在汽车车密封系统的的应用有挡风风玻璃密封条条、侧边反射射镜的密封、遮遮阳篷的密封封材料等；在在汽车发动机机系统的应用用包括空气通通风管、软管管、防护罩、防防震座垫、轴轴套等。在其他汽车部部件的应用有有刹车部件(皮碗、皮圈圈)和消音部件件等。目前，在轿车应用用领域，EPDM/PP TPPV正以每年年16%增长速速度取代传统统热固性橡胶胶。通常，按照国际际上通用的部件分分类方法，TTPV主要应用范围围主要有如下下几类：耐候性密封件：包括动态密密封件和静态态密封件。动动态密封件有有车门密封、车车窗玻璃密封封、车灯密封封及各种边角角的特殊密封封等；静态密封件件有风挡玻璃璃密封、边窗窗密封、顶棚棚密封等。热热塑性硫化胶胶TPV在汽车车密封系统的的表现如图3所示。图3 热塑性硫硫化胶TPVV在汽车密封封系统的表现现车厢内部件：主主要是轿车车车厢内部的各各种部件，有各种把手手与手柄，如档位手柄柄、窗户摇柄柄、门把手等等；插头、插座座、托盘等。其其最大的特殊殊要求是针对对产品气味的的，因为在车厢厢内对制件严严格要求无味味。另外在着着色性能上也也要求较高。由由于制件形状状的特殊性，多数车厢内内部件是通过过注塑生产的的。车辆外部件：外外部件主要是是指乘客车厢厢以外的部分分所使用的弹弹性体制件，如油箱密封封件，前扰流器、整整流罩风门片片、后视镜衬衬垫、车灯密密封件、燃油油进口盖、挡挡泥板等。因因为大多是户外制制件，所以一般对对耐候性要求求很高。3.2 新型功功能化TPVV在汽车系统统的应用功能化TPV的的开发进一步步拓展了其在在汽车系统领领域的应用，也也充分体现了了TPV材料料在汽车系统统应用中的优优势。目前，我我们已成功开开发了以下几几类产品：汽车玻璃导槽产产品：该密封件主要在在半动态状态态下应用，即车窗关闭时时密封唇处于于抑制状态，而在车窗打开时这抑制状态得以释放直至下一次车窗关闭。该部件可采用刚性PP作为实心底部（便于装配）与柔软低摩擦覆涂的TPV密封唇进行共挤，制备具有较低滑动系数，无摩擦吱叫声，低硬度、外观漂亮且环保的滑槽涂覆产品。为确保汽车门上的玻璃窗能够顺滑地上下移动，必须在所有动态密封唇使用低摩擦涂层，目前主要采用的方案有：利用静电箱进行轴向纤维植绒；喷涂或共挤特种涂泥釉材料。特种涂泥釉材料（低摩擦、滑动涂覆级TPV）的开发显示，在提供优良的耐磨性的同时可以设计最低摩擦系数（COF）。TPV作为汽车密封新材料，还具有其它材料无法相媲美的特性，它可通过注塑的手段直接与硬质塑料结合在一起，大大节省了传统橡胶制品与硬质塑料粘胶接合时间和省装配时间，大大降低了生产成本。TPV的水发泡泡技术：该技术被认为为最具挑战性性的取代应用用技术，传统统的汽车发泡泡零部件大多多采用EPDDM化学发泡泡。TPV水发泡泡的产品具有有良好的表面面光洁度、低低吸水，而且且可以在轻、软软以及压力变变形之间取得得最佳效果，并可进行无折痕设计。产品主要有水发泡行李箱密封条、软发泡密封条、车门发泡海绵等。当然水发泡对设备的要求很高，价格也很贵。目前我们已经开发出化学发泡体系的TPV及其相应的配方体系和工艺，可以实现采用普通的单螺杆挤出发泡。汽车高压阻燃点点火线产品：目前，我们们开发的阻燃燃级TPV，其阻燃抗电电压击穿级别别可以达到335KV，阻阻燃级别为V-0级。由于该类类产品可采用用挤出成型加工，使得生产效率率得到了极大提提高。4 TPV在工工业用品的应应用建筑行业是目前前TPV应用用中的另一个个重要要领域域。目前主要用于于以下几个方方面：门窗密密封部件、高高档建筑天顶顶防水材料、建建筑、道路、桥桥梁伸缩缝、污污水管密封等等。建筑业之之所以选择TTPV，主要要有以下几个个原因：抗抗压缩变形性性，和其他弹弹性体相比，TPV即使是在高温下也能保持更高百分率的原有形状。TPV具有极低的收缩率，低于一般柔软性的PVC。抗疲劳性，在门缝及动力密封部位的应用上，TPV在-60100下经过上百万次的屈挠也不会破裂。低温下的柔韧性，TPV在低于-60仍能保持它在动力部件中的柔韧性。这对中国北方建筑有着重要的意义。极高的UV稳定性，TPV对UV的稳定性（物理机械性能和颜色转变）是其他弹性体不可媲美的。优良的装配性，TPV可以实现双硬度的外形及封条角位的热力焊接，TPV还能坚固地粘合于PP和PE等物料上，这可提供一种强大及抗撕裂的粘合作用。TPV在电子电电气领域也得得到了广泛的的应用，主要要有以下几个方方面：电池壳壳、电线电缆缆绝缘层及护护套，矿山电电缆、马达轴轴、变压器外外壳，船舶、矿矿山、钻井平平台、核电站站及其它设施施的电力电缆缆线的绝缘层层及护套，数数控同轴电缆缆，无线电话话机外壳，电电气脚垫、手手把产品，插插座、插头等等。TPV在电子子电气行业的的应用主要有以以下优点：TPV可以挤挤塑生产，生生产效率和产产品效率高；TPV生产数数控同轴电缆缆，尺寸稳定定，信号损失失小，传输质质量优良；TPV的绝缘性能优优异；TPV可以保保护电子产品品震动受损。此外，PP/EEPDM TTPV密封制制品还应用于于航运集装箱箱上，在国际运输输使用集装箱箱密封行业，属行业业规定使用的的产品。这主主要是因为TTPV的使用寿命长长，可回收循循环使用，对对环境友好，综综合性能良好好，更重要的的是TPV动态和和静态密封性性能优异，能能够满足集装装箱部件使用用环境要求。5 TPV在消消费用品上的的应用目前，TPV在在消费用品也也得到了广泛泛的应用，主主要有如下几几个领域：剪剪刀、牙刷、钓钓鱼竿、运动动器材、厨房房等用品的把把柄，手电筒筒外壳，儿童童玩具、玩具具轮胎，高尔尔夫袋，计量量匙握把、耐耐热玻璃容器器盖，键盘，食食品、饮料、化化妆品、卫生生浴用品的包包装，医疗用用品的包装，手手工具、电动动工具、除草草机及园艺设设备，轮子、握握把、蜂鸣器器、管件、皮皮带、接头的的软质零件，注注射针塞、静静脉管组件与与药瓶塞、奶奶瓶嘴、奶嘴嘴、心电击器器、ECG监视器器用电缆套管管、雷射手术术笔等。消费费用品领域之之所以越来越越多使用TPPV，主要是因为为：可以降降低制成部件件的成本，TTPV密度较较轻，每个部部件的材料用用量可减至330%。此外外，TPV加工过过程中产生的的废料可循环环使用。与部件性能能相配的外观观，TPV部件外外观精美，不发粘粘、不脆裂，并且具有舒适的手感。复杂部件设计简单，可以使用多种不同硬度的TPV制备具有在不同部位有不同硬度要求的部件。6 结束语总的来说，TPPV有着广阔阔的应用前景景。随着高分分子材料加工工设备的不断断进步和增容容技术手段的的提高，越来来越多的共混混体系可以采采用动态硫化化技术进行加加工，这必将将会导致一系系列性能优良良、成型加工工方便、设计计灵活的热塑塑性硫化胶出出现，传统的的硫化橡胶应应用领域将越越来越多地被被热塑性硫化化胶所取代，TPV在工业领域和生活消费领域的应用必将得到更为迅猛的发展。9